Вакуумные установки для авиационной техники

Вакуумные аэродинамические трубы

Вакуумная аэродинамическая труба — лабораторная установка, предназначенная для испытания различных объектов при проектировании новых летательных аппаратов . Испытания в вакуумной аэродинамической трубе позволяют производить измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель летательного аппарата, изучать пограничный слой, характер обтекания и проводить другие аэродинамические исследования [1, 2]. Аэродинамическая труба имеет пять основных элементов:

• • форкамеру, которая является сосудом, откуда происходит истечение газа через сопло в рабочую часть;

• • сопло, которое служит для получения в рабочей части потока с заданными газодинамическими параметрами;

• • рабочую часть трубы, где устанавливаются испытуемые модели и производятся необходимые измерения и наблюдения;

• • диффузор, назначение которого — наиболее эффективно преобразовать кинетическую энергию потока газа, выходящего из рабочей части, в потенциальную энергию давления;

• • агрегат привода, являющийся источником энергии, создающим поток в трубе.

Вакуумные аэродинамические трубы относятся к трубам временного действия, в которых перепад давления создается посредством образования вакуума на выходе из диффузора. Воздух в форкамеру вакуумной трубы засасывается непосредственно из атмосферы, давление в форкамере равно или меньше атмосферного.

Вакуумный насос откачивает воздух из вакуумного ресивера в течение длительного времени до низкого давления. Для запуска трубы открывается быстродействующий клапан. Под действием разности давлений в атмосфере и в вакуумном ресивере создается поток в трубе. Эксперимент будет продолжаться до тех пор, пока в ресивере давление не повысится до некоторого максимального значения, после чего трубный скачок уплотнения войдет в сопло трубы, заданные газодинамические параметры потока в рабочей части будут при этом нарушены. Для прекращения эксперимента, закрывается быстродействующий клапан.

Вакуумные технологии в авиационной и ракетно-космической технике

В авиационной технике вакуумные технологии широко используются для получения особо чистых материалов и сплавов, упрочнения конструкционных материалов авиационных турбин и двигателей, повышения их коррозионной и износостойкости, увеличения термостойкости.

Создание новых материалов для авиации является предметом целого направления техники: авиационного материаловедения. Так, в последние годы с помощью вакуумных технологий создан целый ряд высокопрочных материалов для авиационной техники.

В результате совместных исследований фирмами Fokker Aircraft B.V. и Stork Veco B.V. разработан новый материал, основанный на микропористом никеле и получивший название перфолин. Этот материал предназначен для использования в звукоизолирующих покрытиях в авиационной промышленности.

В Обнинском НТП »Технология созданы высокотермостойкие огнеупорные корундомуллитовые материалы, обладающие высокой металлоустойчивостью к жаропрочным никелевым сплавам . Материалы используются для изготовления тиглей для точного литья лопаток газовых ракетных двигателей, производства мерных заготовок жаропрочных сплавов, коробов для обжига стержней.

Установлено, что улучшенные материалы, как суперсплавы, будут оказывать существенное влияние на характеристики современных двигателей. Внедрение в конструкцию авиационных двигателей Intermetallic материалов позволит улучшить характеристики и уменьшить массу двигателей. Для изготовления лопаток фирма Martin Marietta Со предлагает сплав Mar-M200+Hf; фирма Internat. Electric Co для изготовления дисков разработала сплав Inconel 718.

В работе обоснована перспективность использования керамики при изготовлении газовых турбин и поршневых двигателей. При этом значительно повышается их КПД и долговечность.

В авиационной и ракетной промышленности широко используются методы вакуумной плазменно-дуговой и термодиффузионной сварки.