Анализ и характеристики перспективных термоэлектрических генераторов в системах электропитания летательных аппаратов

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов


Авторы

Лопатин А. А. *, Габдуллина Р. А. **, Терентьев А. А. ***, Еремеева Ч. Ф. ****, Биктагирова А. Р. *****

Институт авиации, наземного транспорта и энергетики, КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, ул. К. Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: aalopatin@kai.ru
**e-mail: rozzy94@mail.ru
***e-mail: lavochkin7@live.ru
****e-mail: cheremeeva@gmail.com
*****e-mail: ARBiktagirova@kai.ru

Аннотация

Рассматриваются параметры термоэлектрических генераторов (ТЭГ), предложена и описана методика расчета корпусного элемента, представленного в виде термоэлектрического генератора цилиндрической формы. Результаты расчета позволяют на стадии проектирования определить как электрические параметры ТЭГ, так и граничные температуры стенки корпуса. Представлен краткий аналитический обзор тенденций развития суммарного бортового электропотребления в сравнении с ростом эффективности ТЭГ. На основе численных и графических результатов аналитических и экспериментальных исследований авторы делают вывод о перспективности создания современных ТЭГ в качестве корпусных элементов мотогондолы двигателя летательного аппарата.

Ключевые слова

корпус авиационного двигателя, термоэлектрические генераторы, термоэлектрические генераторы в авиационных двигателях, электроснабжение летательных аппаратов, термоэлектрические материалы

Библиографический список

  1. Хвесюк В.И., Останко Д.А., Скрябин А.С., Цыганков П.А., Челмодеев Р.И., Чирков А.Ю. Предельная эффективность термоэлектрического преобразования теплоты в высокотемпературных энергоустановках // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. № 03. С. 81-105. DOI: 10.7463/0316.0835477

  2. Arms S.W., Galbreath J.H., Townsend C.P., Churchill D.L., Corneau B., Ketcham R.P., Phan N. Energy harvesting wireless sensors and networked timing synchronization for aircraft structural health monitoring // 1st International Conference on Wireless  Communication, Vehicular Technology, Information Theory and Aerospace & Electronic Systems Technology (Aalborg, Denmark 17-20 May 2009). – New York: IEEE, 2009, pp. 16-20. DOI: 10.1109/WIRELESSVITAE.2009.5172414

  3. Геращенко А.Н., Махров В.П. На пути к эре электрической авиации // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 2. С. 178-187.

  4. Rowe D.M. Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano. – CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006. – 954 p.

  5. Bauer R.H. Auxiliary electric power for an automobile through the utilization of a thermoelectric generator: A critical examination. – PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, Clarkson College of Technology, Potsdam, New York, 1963.

  6. LeBlanc S., Yee S.K., Scullin M.L., Dames C., Goodson K.E. Material and manufacturing cost considerations for thermoelectric // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 32, pp. 313-327. DOI: 10.1016/j.rser.2013.12.030

  7. Шевельков А.В. Химические аспекты создания термоэлектрических материалов // Успехи химии. 2008. Т. 77. № 1. С. 3-21.

  8. Хвостиков В.П., Хвостикова О.А., Газарян П.Ю., Шварц М.З., Румянцев В.Д., Андреев В.М. Термофотоэлектрические преобразователи теплового и концентрированного солнечного излучения // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. № 8. С. 988-993.

  9. Гольцман Б.М., Дашевский З.М., Кайданов В.И., Коломоец Н.В. Пленочные термоэлементы: физика и применение. – М.: Наука, 1985. – 233 с.

  10. Григорьянц А.Г., Мисюров А.И., Шупенев А.Е. Особенности формирования субмикронных пленок теллурида висмута методом импульсного лазерного осаждения // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6(6). С. 130-135. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-234

  11. Громов Г. Объемные или тонкопленочные термоэлектрические модули // Компоненты и технологии. 2014. № 9 (158). С. 108-113.

  12. Лопатин А.А., Фатхиева Р.А., Терентьев А.А. Анализ возможности применения термоэлектрических генераторов в авиационных двигателях // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2017. Т. 73. № 2. С. 42-48.

  13. Bode C., Friedrichs J., Somdalen R., Köhler J., Büchter K.-D., Falter C., Kling U., Ziolkowski P., Zabrocki K., Müller E., Kozulovic D. Potential of future thermoelectric energy recuperation for aviation // ASME 2016 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Arizona, USA, November 11-17, 2016, 11 p. DOI: 10.1115/IMECE2016-66650

  14. Фатхиева Р.А., Лопатин А.А., Терентьев А.А. О возможности применения термоэлектрических генераторов в авиационных двигателях // Климовские чтения – 2017. Перспективные направления развития авиадвигателестроения: Сборник трудов. СПб.: Скифия-принт, 2017. С. 275.

  15. Фатхиева Р.А., Лопатин А.А., Терентьев А.А. Современное применение термоэлектрических элементов в системах генерации электроэнергии и охлаждения // Климовские чтения – 2017. Перспективные направления развития авиадвигателестроения: Сборник трудов. СПб.: Скифия-принт, 2017. С. 270.

  16. Фатхиева Р.А., Лопатин А.А., Терентьев А.А. Применение термоэлектрических генераторов в авиационных двигателях // XIV Королевские чтения: Сборник трудов международной молодежной научной конференции (Самара, 03-05 октября 2017). Самара: Изд-во Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева, 2017. Т.1. С. 341.

  17. Шостаковский П. Термоэлектрические генераторы промышленного применения. Часть 1 // Современная электроника. 2016. № 1. С. 28-34.

  18. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1975. – 497 с.

  19. Кораблев В.А., Тахистов Ф.Ю., Шарков А.В. Прикладная физика. Термоэлектрические модули и устройства на их основе: Учебное пособие / Под ред. проф. А.В. Шаркова. – СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2003. URL: http://elib.spbstu.ru/dl/local/500.pdf

  20. Виноградов С.В., Халыков К.Р., Нгуен К.Д. Методика расчета и оценки параметров экспериментального термоэлектрического генератора // Вестник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология. 2011. № 1. С. 84-91.

  21. Шостаковский П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // Компоненты и технологии. 2010. № 12(113). С. 131-138.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017