Система охолодження теплообмінника двигуна

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к оборудованию для охлаждения теплообменника и может быть использовано для продувки маслорадиатора двигателя на земле на режиме ожидания взлета. Известен эжектор, используемый в качестве газодинамического нагнетательного устройства. В нем осуществляется передача низконапорному вторичному потоку кинетической энергии основного потока. Передача энергии осуществляется без движущи хся элементов конструкции. Эжекторы используются в авиационных двигателях для увеличения реактивной тяги или уменьшения уровня шума. Энергия основного потока передается вторичному потоку посредством вязкого взаимодействия. Такой эжектор требует большой длины зоны смешения для осуществления эжекции вторичного потока. Это означает увеличение потерь полного давления на трение потока о стенки камеры смешения, увеличение массы и стоимости эжектора. Эжектор с использованием лепестков интенсивного смешения обеспечивает смешение потоков с малыми потерями полного давления. При этом лепестки интенсивного смешения эффективно используются только для сравнительно невысоких скоростей активного газа, например, в газотурбинных двигателях для смешения вентиляторного и газогенераторного потоков на малой длине с небольшими потерями [1]. Однако в высоконапорной эжекторной системе, например, для охлаждения маслорадиатора такая конструкция необходимого эффекта не дает, так как в качестве первичного потока используется отбираемый от компрессора воздух со сравнительно высокими параметрами (P = 2 ... 3ат, V = 25мас/с) давления и скорости. Это не позволяет в одной ступени срабатывать всю энергию, так как не реализуются все преимущества конвективного смешения. В этом случае высокая скорость приводит к тому, что смешивание происходит в сдвиговом слое турбулентной пульсации, а вихри не успевают образовываться. Эжекторы такого типа имеют, несмотря на наличие лепесткового смесителя, характеристики близкие к обычным классическим эжекторам. Наиболее близким техническим решением является система эжекции маслорадиатора, используемая на самолете Ан-32 [2]. Данная конструкция выполнена в виде системы круглых сопел, снабженных классическими цилиндрическими эжекторными насадками. Эжектор расположен в выходном тоннеле между маслорадиатором и управляемой створкой совкового типа. Воздух в сопла подается от компрессора двигателя через общий коллектор, закрепленный на стенке тоннеля. Выходя из сопла высоконапорный газ смешивается в классических камерах смешения, имеющих расчетную длину до 8 калибров сопла. Однако такое устройство, хотя и имеет высокоэффективные одиночные эжекторы, обладает следующими недостатками. 1. Суммарная зона смешения составляет лишь незначительную часть площади поперечного сечения тоннеля маслорадиатора, а при увеличении числа одиночных эжекторов перекрывается значительная площади поперечного сечения тоннеля и резко растет масса устройства. 2. Высокие потери на трение потока о стенки камеры смешения. 3. Не используется прогрессивное конвективное смешение, обусловленное переносом газа вихревым движением двух закрученных потоков. 4. Створка регулирования расхода суммарного потока размещена за эжектором, что не позволяет регулировать температуру без ухудшения эффективности работы эжектора, кроме того на створку будут воздействовать горячие газы, а также в связи с тем, что створка не разгружена, требуется более мощный привод, это приводит к увеличению массы створки. Цель изобретения - повышение эффективней продувки теплообменника, снижение массы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в системе охлаждения теплообменника двигателя, содержащей входной и выходной тоннели, регулирующую створку с приводом и эжектор, согласно изобретению, регулирующая створка установлена между теплообменником и эжектором на стенке выходного тоннеля, причем эжектор выполнен двухступенчатым и снабжен лепестковыми смесителями, закрепленными на стенках выходного тоннеля так, что плоскость среза сопел выходного устройства лепесткового смесителя первой ступени эжектора совпадает с плоскостью горла входного устройства лепесткового смесителя второй ступени. Поставленная цель достигается также тем, что вы ходной тоннель с эжектором частично охватывает выходное устройство двига теля, а плоскость среза выходного тоннеля расположена вблизи плоскости среза сопла двигателя. Такая конструкция системы охлаждения теплообменника позволяет получить следующий технический результат: - обеспечит эффективное охлаждение масла двигателя на режимах ожидания взлета и взлета в условиях высоких температур за бортом ЛА; - обеспечить возможность регулирования температур во всем диапазоне режимов летательного аппарата, что повышает его надежность; - снизить массу устройства за счет применения разгруженной створки и расположения ее в зоне низких температур. В экономическом отношении данная конструкции позволяет сократить расход топлива, так как исключается необходимость увеличивать обороты винта при увеличении температуры масла; увеличить платную нагрузку за счет снижение веса летательного аппарата; снизить эксплуатационные расходы связанные с перегревом масла и более частой его заменой. На фиг.1 показан общий вид СУ с системой охлаждения; на фиг.2 - сечение А - А на фи г.1; на фиг.3 - узел I на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б - Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В - В на фиг.3; на фиг.6 вид Г на фиг.3. Система охлаждения теплообменника содержит передний тоннель 1 и задний тоннель 2, теплообменник 3, створку 4 с приводом 5, установленную на двигателе 6. Для подачи воздуха, отбираемого от компрессора двигателя в первую ступень 7 эжектора, снабженную лепестковым смесителем 8, служит патрубок 9. Вторая ступень 10 смесителя 11 и входным коллектором 12. Система охлаждения теплообменника работает следующим образом. Когда за бортом летательного аппарата температура окружающего атмосферного воздуха низкая, то охлаждающий воздух, забираемый из атмосферы через воздухозаборник переднего тоннеля 1, входит в воздушные каналы теплообменника 3 и, проходя по ним, отбирает тепло от масла и вносит его в атмосферу. В теплообменнике, если перепад температур между атмосферным воздухом и маслом большой, масло эффективно охлаждается. Однако, в условиях высоких атмосферных температур на режиме ожидания взлета и взлета, ввиду малого теплосъема, температура масла может превысит допустимую. С целью обеспечения охлаждения масла в этих условия х, воздух, отбираемый от компрессора двигателя 6, поступает в эжектор из патрубка 9 и выходит в канал второй ступени 10 через лепестковый смеситель первой ступени 8, увлекая холодный воздух из атмосферы, который, проходя через теплообменник 3, охлаждает его. Ввиду того, что отбираемый от компрессора воздух имеет высокую скорость, он не успевает существенно перемещаться, так как вихри образованные в смесителе 1-го контура малы и недостаточно эффективны. Поэтому выполнена вторая ступень 2 эжектора, проходя по каналу которой воздух расширяясь теряет скорость и попадает в смеситель второй ступени, где благодаря трехмерной крупномасштабной завихренности, происходит интенсивное смешение холодного и горячего потоков. В результате этого расход холодного воздуха через теплообменник существенно увеличивается. При этом смешение потоков происходит практически по всему поперечному сечению заднего тоннеля маслорадиатора, что обеспечивает высокую эффективность эжектора. Кроме того, благодаря тому, что сопло эжектора охватывает сопло двигателя 13 выходящий из тоннеля воздух дополнительно увлекается выхлопной струей двигателя, что также способствует росту эффективности эжектора. Повышению эффективности способствует оптимальное взаимное расположение ступеней, а именно расположение обреза лепесткового смесителя сопла первой ступени в плоскости горла входного коллектора 12 второй ступени.