Результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в условиях вынужденной конвекции моторного авиационного масла марки МС-20
Авторы: Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Пукачёв И.Р., Яновская М.Л.
Опубликовано в выпуске: #6(138)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-6-2285
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Показаны результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в условиях вынужденной конвекции моторного авиационного масла марки МС-20 в кольцевом канале с внутренним подогревом. Раскрыты тепловые и другие проблемы масляных систем поршневых и реактивных двигателей летательных аппаратов. Даны краткие сведения об экспериментальной установке и рабочих участках, о методике проведения экспериментальных исследований, о рабочих параметрах. Приведены графики первичной и вторичной обработки полученных экспериментальных материалов по теплоотдаче к маслу МС-20 при различных рабочих параметрах по давлению, скорости прокачки, плотности теплового потока. Проанализированы изменения температуры стенки нагреваемой рабочей трубки, а также коэффициента теплоотдачи к моторному авиационному маслу марки МС-20 в зависимости от плотности теплового потока, давления, скорости прокачки масла в кольцевом канале. Показаны и проанализированы обобщающие зависимости числа Нуссельта от скорости прокачки масла, от числа Рейнольдса при различных плотностях теплового потока и давлениях. Экспериментально установлено, что при температуре наружной стенки рабочего участка 373K и ниже углеродистый осадок на ней не образуется, что подтверждает теорию Г.Ф. Большакова о температурной зависимости процесса осадкообразования в углеводородных жидкостях. На основании этого авторами статьи был разработан новый способ борьбы с осадкообразованием в моторных авиационных маслах, предотвращающий появление осадка на нагреваемых металлических поверхностях в объеме масла. Результаты данного экспериментального исследования стали стартовой площадкой для дальнейших исследований по интенсификации теплоотдачи к моторным авиационным маслам и борьбе с осадкообразованием в двигателях летательных аппаратов — при использовании электростатических полей, что будет опубликовано в следующих статьях авторов в данном журнале.
Литература
[1] Бабкин В.И., Алексашин А.А., Яновский Л.С., Дунаев С.В., Хурумова А.Ф. Отечественные смазочные масла для авиационных газотурбинных двигателей: проблемы и перспективы. Двигатель, 2012, № 5 (83), с. 8–11.
[2] Яновский Л.С., Харин А.А., Бабкин В.И. Основы химмотологии. Москва–Берлин, Директ-Медиа, 2016, 482 с.
[3] Трянов А.Е. Конструкция масляных систем авиационных двигателей. Самара, Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007, 81 с.
[4] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Платонов Е.Н. Разработка способов увеличения ресурса и надежности систем смазки двигателей внутреннего сгорания наземного транспорта. Известия вузов. Машиностроение, 2015, № 10 (667), с. 47–57.
[5] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Юсупов А.А. Исследование возможности применения магнитных и электростатических полей для борьбы с осадкообразованием в авиационных моторных маслах двигателей, энергоустановок и техносистем наземного, воздушного и аэрокосмического базирования. Известия вузов. Машиностроение, 2017, № 3 (684), с. 76–88.
[6] Алтунин В.А., Львов М.В., Зырянов С.П., Яновская М.Л. Разработка экспериментальной базы для исследования тепловых процессов в авиационных моторных маслах // Авиакосмические технологии (АКТ–2019): Тез. ХХ Междунар. науч.-техн. конф. и школы молодых ученых, аспирантов и студентов. Воронеж, ООО Фирма «Элист», 2019, с. 11–12.
[7] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Демиденко В.П., Яновская М.Л. Исследование тепловых процессов в моторных авиационных маслах и системах смазки двигателей летательных аппаратов. Материалы докл. 43-х Академ. чтений по космонавтике, посвящ. памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства. (Москва, 29 января — 1 февраля 2019 г.). Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019, т. 1, с. 158–160.
[8] Львов М.В., Алтунин В.А. Разработка экспериментальной установки для исследования влияния электростатических полей на тепловые процессы в моторных авиационных маслах в условиях вынужденной конвекции. XLVI Академические чтения по космонавтике: Сб. тез., посвящ. памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства. Москва, 25–28 января 2022 года. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022, с. 458–461.
[9] Львов М.В., Алтунин В.А., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Разработка и создание экспериментальной установки для исследования особенностей тепловых процессов в условиях вынужденной конвекции моторных авиационных масел. Авиация и космонавтика: Тез. докл. 20-й Междунар. конф., Москва, 22–26 ноября 2021 года. Москва, Изд-во «Перо», 2021, с. 124–125.
[10] Алтунин В.А., Кошелев Д.В., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Анализ проблем увеличения ресурса и надёжности топливо-смазочных фильтрующих систем двигателей летательных аппаратов. Сб. тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. молодых учёных и специалистов «Авиационные двигатели и силовые установки». 28–30 мая 2019 г., Москва). Москва, Изд-во ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», 2019, с. 311–313.
[11] Алтунин В.А., Демиденко В.П., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Применение результатов экспериментальных исследований для создания новых конструктивных схем систем смазки двигателей летательных аппаратов воздушного и аэрокосмического базирования. Труды 53-х Науч. чтений, посвящ. памяти К.Э. Циолковского (Калуга, 18–19 сентября 2018 г.). Казань, Изд-во Казанского университета, 2019, с. 160–176.
[12] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Каськов А.С. Разработка новых конструктивных схем систем смазки двигателей летательных аппаратов воздушного и аэрокосмического применения. Труды 12-й Общерос. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии и технические средства специального назначения» (Санкт — Петербург, БГТУ им. Д.Ф. Устинова (ВОЕНМЕХ), 20 — 22 ноября 2019 г.). Журнал «ВОЕНМЕХ. Вестник БГТУ», 2020, № 62, с. 312–313.
[13] Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А. Разработка способов борьбы с осадкообразованием в системах смазки двигателей летательных аппаратов. Сб. науч. статей 8-й Междунар. науч.-практич. конф. «Академические Жуковские чтения», посвящ. 100-летнему юбилею Военно-воздушной академии (Воронеж, 25–26 ноября 2020 г.). Воронеж, Изд-во ВУНЦ ВВС «ВВА», 2020, с. 23–24.
[14] Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Яновская М.Л. Алгоритм учёта особенностей тепловых процессов в моторных авиационных маслах при проектировании и создании систем смазки воздушно-реактивных двигателей летательных аппаратов. Тр. 12-й Общерос. молодежной науч.-техн. конф. «Молодёжь. Техника. Космос». (23 — 25 апреля 2020 г., г. Санкт-Петербург, БГТУ им. Д.Ф. Устинова, «ВОЕНМЕХ»). Том 1. Санкт-Петербург, БГТУ «ВОЕНМЕХ», 2020, с. 221–224.
[15] Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Проблемы осадкообразования в системах смазки двигателей летательных аппаратов. Матер. докл. 56-х Науч. чтений, посвящ. разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского: «Циолковский и прогресс науки и техники в 21 веке». Калуга, Изд-во «Эйдос», 2021, ч. 1, с. 220–224.
[16] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Львов М.В., Щиголев А.А., Алиев И.Н., Яновская М.Л. Проблемы систем смазки авиационных двигателей. Тепловые процессы в технике, 2021, т. 13, № 8, с. 357–384.
[17] Алтунин В.А., Львов М.В., Каськов А.С., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Проблемы осадкообразования в системах смазки двигателей летательных аппаратов. Современные проблемы ракетной и космической техники: сб. научных статей (полных докладов) 56-х Науч. чтений памяти К.Э. Циолковского (Калуга, 21–22 сентября 2021 г.). Казань, Редакционно-издательский центр «Школа», 2022, с. 99–113.
[18] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Яновская М.Л. Расчет плотности моторного авиационного масла марки МС-20 при различных температурах и давлениях. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, вып. 2. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-2-2252
[19] Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Ленинград, Химия, 1972, 232 с.