Разработка новых форсунок повышенного ресурса с наружными рубашками охлаждения для воздушно-реактивных двигателей на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях


Авторы

Алтунин В. А.1*, Алтунин К. В.1**, Абдуллин М. Р.1, Пронин К. В.1, Юсупов А. А.1, Яновская М. Л.2

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия
2. Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, ЦИАМ, Авиамоторная ул., 2, Москва, 111116, Россия

*e-mail: altspacevi@yahoo.com
**e-mail: altkonst881@yandex.ru

Аннотация

В статье проведен анализ тепловых процессов в жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях при их использовании в двигателях летательных аппаратов и наземных энергоустановках. Установлено, что одним из негативных и опасных процессов является процесс осадкообразования, который происходит, в первую очередь, в топливных форсунках. Показаны результаты экспериментального исследования тепловых процессов в жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях без влияния и с влиянием электростатических полей. Установлено, что электрический ветер в жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях способствует предотвращению осадкообразования, интенсификации теплоотдачи и охлаждению форсунки. На базе результатов этих исследований разработана новая конструктивная схема топливной форсунки воздушно-реактивного двигателя с наружной рубашкой охлаждения, в которой расположены рабочие соосные иглы для создания электрического ветра.  
Показано, что ресурс такой форсунки может быть увеличен в два и более раз, по сравнению со штатной форсункой воздушно-реактивного двигателя или наземной газотурбинной энергоустановки. 

Ключевые слова:

форсунка, углеводородное горючее, осадкообразование и борьба с ним, электростатические поля, электрический ветер

Список источников

  1. Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Л.: Химия, 1972. 232 с.  
  2. Братков А.А. (ред.). Химмотология ракетных и реактивных топлив. М.: Изд-во «Химия», 1987. 304 с.  
  3. Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П. и др. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Справочник. М.: Изд-во «Химия», 1985. 240 с.  
  4. Мякочин А.С., Яновский Л.С. Образование отложений в топливных системах силовых установок и методы их подавления. М.: Изд-во «МАИ», 2001. 222 с. 
  5. Яновский Л.С., Дубовкин Н.Ф. и др. Инженерные основы авиационной химмотологии. Казань: Изд-во Казанского университета, 2005. 714 с. 
  6. Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Книга первая. Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова – Ленина, 2005. 272 с. 
  7. Алтунин В.А. Исследование влияния электростатических и магнитных полей на особенности теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям. Книга вторая. Казань: Изд-во «Казанский гос. ун-т им. В.И. Ульянова – Ленина», 2006. 230 с. 
  8. Алтунин В.А. Влияние критических давлений на тепловые процессы в жидких углеводородных горючих и охладителях. Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2020. 209 с. 
  9. Алтунин К.В. Функционально-стоимостной анализ горелочных устройств и форсунок: монография. Казань: Изд-во КНИТУ – КАИ, 2020. 156 с. 
  10. Алтунин В.А. Свойства и негативность осадкообразования в двигателях и энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях. Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2020. 130 с.   
  11. Алтунин К.В. Разработка методики расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки с целью предотвращения осадкообразования и перегрева // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 6. С. 37–47. DOI: 10.18698/ 0536-1044-2021-6-37-47  
  12. Яновский Л.С. (ред.). Некоторые пути повышения эффективности жидкостных реактивных двигателей летательных аппаратов на углеводородных и азотосодержащих горючих и охладителях. Монография. Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2020. 148 с.  
  13. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р. и др. Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Часть 1. // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 12. С. 530–542. DOI: 10.347 59/tpt-2021-13-12-530-542  
  14. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р. и др. Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Чаcть II // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 1. С. 9–21. DOI: 10.34759/tpt-2022-14-1-9–21  
  15. Лави А., Мартелли С., Мишо М. и др. Устройство охлаждения топливной форсунки камеры сгорания и топливная форсунка, содержащая это устройство (варианты). Патент RU 2272963. Бюл. № 9, 27.03.2006. 
  16. Рустоми Б., Гилла П.Д., Пайпер Д.С. и др. Теплоизолированная топливная форсунка для газотурбинного двигателя. Патент RU 2966158. Бюл. № 22, 31.07.2019.  
  17. Бандару Р.В. (US), Пайпер Д.С., Лайнднер С.М. и др. Газотурбинный агрегат с топливной форсункой, оснащенной внутренним теплозащитным экраном. Патент RU 2672205. Бюл. № 32, 12.11.2018.  
  18. Кузнецов Н.Д., Радченко В.Д., Татаринов В.В. и др. Головка кольцевой камеры сгорания ГТД. А.с. СССР 240391. 30.01.1983 г.  
  19. Алтунин К.В. Форсунка. Патент RU 2388966. Бюлл. № 13. 10.05.2010.  
  20. Алтунин К.В. Форсунка. Патент RU 2447362. Бюлл. № 10. 10.04.2012.  
  21. Алтунин В.А. Форсунка // Патент RU 2155910. Бюлл. № 25. 10.09.2000. 
  22. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н. и др. Форсунка с наружной рубашкой охлаждения // Патент RU 2810865. Бюлл. № 1. 28.12.2023.  
  23. Алтунин В.А. Способ интенсификации теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в наземных и космических энергетических установках многоразового использования. Патент RU 2289078. Бюлл. № 34. 10.12.2006.  
  24. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н. и др. Форсунка с эффективной рубашкой охлаждения // Патент RU 2806710. Бюлл. № 31. 03.11.2023.  
  25. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.А. и др. Разработка новой конструктивной схемы форсунки с наружной рубашкой охлаждения для авиационных воздушно-реактивных двигателей и наземных энергоустановок // Инженерный журнал: наука и инновации. 2025. № 11.  
  26. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н. и др. Способ определения границы начала зоны насыщения электростатическими полями при системе электродов типа «Игла – игла» в замкнутом объеме в среде жидких углеводородных горючих (охладителей). Патент RU 2785830. Бюлл. № 35. 14.12.2022. 
  27. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н. и др. Способ определения величины подаваемого электростатического напряжения на отдающую иглу в системе электродов типа «Игла – игла» в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим (охладителем) // Патент RU 2785251. Бюлл. № 34. 05.12.2022. 

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026