Топливная система летательного аппарата

 

Изобретение относится к авиации, а именно к топливным системам летательных аппаратов. Топливная система содержит дополнительный бак, установленный выше основного бака, и имеет устройство ограничения заправки, смонтированное на выходе трубопровода, подсоединенного к магистрали заправки основного бака. Верхнее отверстие дренажного трубопровода расположено на уровне заправки дополнительного бака. Нижнее отверстие соединено с входом струйного аппарата, а выход размещен в основном баке ниже уровня его заправки. Трубопровод перекачки верхним отверстием подсоединен к нижней точке дополнительного бака, а нижнее его отверстие расположено на уровне заправки основного бака. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к авиации, а именно к топливным системам летательных аппаратов.

Известна топливная система летательного аппарата, содержащая дополнительный жесткий бак первой очереди выработки, соединенный трубопроводами дренажа и перекачки с основным баком, струйный аппарат и магистраль заправки основного бака с устройством ограничения уровня его заправки [1].

К основным недостаткам известной системы относится сложность заправки дополнительного подвесного бака при полностью или частично (выше определенного уровня) заправленном основном баке. В этом случае необходимо производить заправку (дозаправку) дополнительного бака через предусмотренную в его конструкции индивидуальную заливную горловину, что, в конечном итоге, ухудшает эксплуатационную технологичность и увеличивает время заправки.

Темп заправки дополнительного бака в этой системе будет значительно меньшим, чем основного, так как заправка в последний осуществляется под давлением, создаваемым насосами топливозаправщика, а заправка дополнительного - за счет разности давлений в нем и основном баках.

Известную систему характеризует также недостаточно высокая надежность ее работы, обусловленная большим количеством агрегатов, имеющих в своей конструкции механически перемещающиеся детали.

Целью изобретения является повышение надежности работы системы, ускорение темпов заправки дополнительного бака.

Цель достигается тем, что в топливной системе, содержащей дополнительный жесткий бак первой очереди выработки, соединенный трубопроводами дренажа и перекачки с основным баком, струйный аппарат и магистраль заправки основного бака с устройствами ограничения уровня его заправки, дополнительный бак установлен выше основного бака и снабжен устройством ограничения заправки, смонтированным на выходе трубопровода, подсоединенного к магистрали заправки основного бака, при этом верхнее отверстие дренажного трубопровода расположено на уровне заправки дополнительного бака, а его нижняя часть соединена с входом струйного аппарата, сопло которого гидравлически связано с магистралью заправки, а выход размещен в основном баке ниже уровня его заправки, трубопровод перекачки верхним отверстием подсоединен к нижней точке дополнительного бака, а нижнее его отверстие расположено на уровне заправки основного бака. Причем струйный аппарат содержит две ступени, входы которых соединены параллельно, а выход первой ступени, выполненной в виде жидкостно-воздушного эжектора, последовательно подсоединен к соплу последующей ступени, изготовленной в виде эмульсионно-воздушного эжектора.

На чертеже представлена конструктивная схема топливной системы.

Топливная система содержит основной 1 и дополнительный 2 баки. Количество основных баков определяется техтребованиями, предъявляемыми к летательному аппарату, и его компоновкой. На чертеже условно показан только один основной бак, конструкция которого определяется применительно к конкретному аппарату - самолету или вертолету. Этот бак может быть жестким - цельнометаллическим, баком-кессоном или эластичным резинотканевым. Дополнительный бак 2 может быть только жестким.

Баки 1 и 2 соединены между собой дренажным трубопроводом 3 и трубопроводом 4 перекачки. Верхнее отверстие 5 трубопровода 3 расположено на уровне У_доп, соответствующем уровню заправки бака 2. Нижнее отверстие 6 трубопровода 3 соединено с входом в двухступенчатый струйный аппарат 7, состоящий из сопла 8 первой ступени, ее корпуса 9, соединенного с соплом 10 второй ступени. Корпус 11 второй ступени установлен в баке 1 таким образом, что его выход 12 расположен ниже уровня У_осн, соответствующего уровню заправки бака 1. Входы 13 и 14 ступеней аппарата 7 параллельны и соединены с отверстием 6 трубопровода 3.

При проектировании первую ступень аппарата 7 рассчитывают как топливовоздушный эжектор, а вторую ступень - как эмульсионно-воздушный эжектор, активная топливовоздушная смесь к соплу которого поступает с выхода первой ступени.

Трубопровод 4 перекачки отверстием 15 подсоединен к нижней в полете точке бака 2, а отверстие 16 трубопровода 4 расположено на уровне У_осн заправки бака 1.

Для заправки в системе предусмотрена магистраль заправки, состоящая из штуцера 17 трубопроводов 18-20, электроуправляемого крана 21, гидроуправляемых кранов 22, 23, связанных с командными поплавковыми клапанами 24, 25 уровня. Взамен клапанов 24, 25 могут быть установлены любые другие командные элементы, например струйные датчики 2 уровня. В системе предусматривается установка электрических сигнализаторов уровня и давления, взаимодействующих с краном 21 (на чертеже не показаны).

Основной бак 1 трубопроводом 26 соединен с атмосферой или системой наддува и дренажа баков. В этом же баке 1 или соединенных с ним других основных баках установлен насос 27 подкачки топлива к двигателю летательного аппарата. Забор топлива насосом 27 из бака 1 осуществляется через патрубок 28, а подача топлива к двигателю - по трубопроводу 29.

Система работает следующим образом.

При заправке топливо из заправщика через штуцер 17, трубопровод 18, открытый кран 21, трубопроводы 19, 20, гидроуправляемые краны 22, 23 поступает в баки 1,2, при этом в бак 1 топливо поступает также по трубопроводу 4 из бака 2 и через сопло 8, корпус 9, сопло 10, корпус 11 и отверстие 12 струйного аппарата 7.

Одновременно с поступлением топлива в баки 1,2 осуществляется их дренаж, который происходит следующим образом. Воздух из бака 2 под действием избыточного давления, возникающего при его заполнении топливом, а также благодаря отсосу струйным аппаратом 7 поступает в верхнюю часть бака 1, откуда по трубопроводу 26 выходит в атмосферу.

При заправке в зависимости от соотношения заправляемых объемов основного и дополнительного баков 1, 2 в общем случае возможны различные варианты их заполнения топливом по времени. Все эти случаи заключены между двумя предельными вариантами, один из которых соответствует заправке системы при пустом перед заправкой дополнительном баке 2 и полном баке 1, а второй - при полном перед заправкой баке 2 и пустом баке 1.

Первый вариант.

В этом случае уровень топлива в баке 1 перед заправкой У_осн, клапан 24 и кран 22 закрыты. Бак 2 пуст, и топливо поступает в него через кран 23. Воздух из бака 2 по трубопроводу 3 через аппарат 7 отсасывается в верхнюю часть бака 1 и по трубопроводу 26 уходит в атмосферу. В надтопливном пространстве бака 2 создается вакуум, величину которого выбирают из условия обеспечения откачки топлива, поступающего из сопла 8 аппарата 7 по трубопроводу 4. При этом может быть откачано топливо, находящиеся выше уровня У_осн, так как при достижении последнего оголяется отверстие 16 трубопровода 4 и в бак 2 откачивается воздух из бака 1. Таким образом в процессе заправки бака 2 уровень У_осн в баке 1 поддерживается постоянным.

При заполнении бака 2 до расчетного уровня У_доп закрывается клапан 25 и кран 23, срабатывают сигнализаторы уровня, которые дают команду на закрытие крана 21. Заправка прекращается. Уровни в баках 1,2 соответствуют У_осн, У_доп.

Второй вариант. Бак 2 перед заправкой полон, бак 1 - пуст. Топливо через кран 22 от заправщика поступает в бак 1. Кроме того, в этот же бак 1 топливо поступает от заправщика через сопло 8 аппарата 7, а через отверстие 16 трубопровода 4 - из бака 2. При этом уровень топлива в баке 2 падает, открывается клапан 25 и кран 23 и начинается дозаправка бака 2. Переток из бака 2 прекращается при достижении в баке 1 уровня У_осн. В этом случае, если уровень топлива в баке 2 соответствует У_доп, заправка завершается, если ниже У_доп, то бак 2 дозаправляется в соответствии с первым вариантом.

Все остальные варианты заправки находятся между описанными выше предельными случаями, поэтому данная топливная система обеспечит всегда однозначную заправку баков в соответствии с заданными расчетными уровнями.

Система обеспечивает первоочередную выработку топлива из бака 2 при сохранении расчетного уровня У_осн в баке 1 до момента полной выработки бака 2. Происходит это следующим образом.

Насос 27 откачивает топливо из бака 1 на двигатель, при этом уровень в этом баке становится ниже У_осн, отверстие 16 трубопровода 4 оголяется и под действием вакуума в надтопливном пространстве бака 2 через упомянутое отверстие 16 и трубопровод 4 в бак 2 поступает воздух, величина вакуума в баке 2 снижается и часть топлива из него по трубопроводу 4 сливается в бак 1 до тех пор, пока отверстие 16 не закроется топливом. Этот процесс происходит непрерывно по мере выработки топлива на двигатель. Колебания истинного уровня топлива в баке 1 относительно расчетного У_осн будут определяться, в основном, диаметром сливного отверстия 16 и взаимным расположением баков 1,2.

Учитывая, что расход через отверстие 16 определяется максимально возможным расходом на двигатель, т.е. на один - два порядка меньше расходов при заправке, и принимая во внимание жесткое ограничение размеров по высоте, можно установить, что при правильно спроектированной системе погрешность в поддержании уровня У_осн не превысит 2-3%.

Данная топливная система обеспечивает таким образом однозначную первоочередную выработку бака 2 через бак 1 при обеспечении минимальных нагрузок на днищевые панели бака 1.

Величина указанных нагрузок постоянна как при наличии бака 2, так и без него и определяется только уровнем топлива У_осн в баке 1 и допускаемыми перегрузками.

Формула изобретения

1. ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащая дополнительный жесткий бак первой очереди выработки, соединенный трубопроводами дренажа и перекачки с основным баком, струйный аппарат и магистраль заправки основного бака с устройством ограничения уровня его заправки, отличающаяся тем, что дополнительный бак установлен выше основного бака и снабжен устройством ограничения заправки, смонтированным на выходе трубопровода, подсоединенного к магистрали заправки основного бака, при этом верхнее отверстие дренажного трубопровода расположено на уровне заправки дополнительного бака, а его нижняя часть соединена с входом струйного аппарата, сопло которого гидравлически связано с магистралью заправки, а выход размещен в основном баке ниже уровня его заправки, трубопровод перекачки своей верхней частью подсоединен к нижней точке дополнительного бака, а нижнее его отверстие расположено на уровне заправки основного бака.

2. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что струйный аппарат содержит две ступени, входы которых соединены параллельно, а выход первой ступени, выполненной в виде жидкостно-воздушного эжектора, последовательно подсоединен к соплу последующей ступени, изготовленной в виде эмульсионно-воздушного эжектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1