Давление в топливной системе

Топливная система

Назначение и состав топливной системы

Топливная система обеспечивает размещение запаса топлива, необходимого для выполнения полета, и бесперебойную подачу его двигателям (и ВСУ, если она имеется на самолете) на всех режимах полета, предусмотренных ТЗ.

На некоторых самолетах топливная система выполняет дополнительные функции, например обеспечивает балансировку и поддерживает оптимальную центровку самолета за счет перекачки топлива из одних баков в другие; топливо может использоваться в качестве хладагента для охлаждения бортовых систем в технических отсеках.

Топливную систему можно условно разделить на следующие взаимосвязанные подсистемы: топливные емкости (топливные баки, дренаж баков, системы перекачки топлива); система распределения топлива (системы заправки и подачи топлива к двигателям); слив топлива (аварийный слив в полете, слив на земле, слив конденсата); приборы и устройства контроля работы топливной системы. В зависимости от назначения и потребных ЛТХ самолета масса топлива составляет 10–60% взлетной массы самолета, поэтому размещение топлива на его борту является сложной компоновочной и конструктивной проблемой.

Топливные баки

Конструкция топливных баков

Схема компоновки топливных баков на самолете-истребителе представлена на рисунке. Из-за малых объемов конструкции крыльев основная масса топлива размещена в фюзеляжных мягких (с внутренним резиновым и наружным, создающим каркас бака, резинотканевым слоем) баках 3, размещенных сбоку от воздушных каналов 1 под обшивкой фюзеляжа. Жесткий топливный бак 6, сваренный из тонких листов алюминиево-марганцевого сплава, закреплен на конструкции в хвостовой части фюзеляжа под двигателем 4 и его выхлопной трубой 5.

Крыльевые баки-отсеки 7 и все фюзеляжные баки соединены трубопроводами с расходным баком-отсеком 2, из которого топливо подается к двигателю. В баке 2 размещен отсек отрицательных перегрузок, конструкция и топливная аппаратура которого позволяют подавать топливо к двигателю при любых маневрах самолета, в том числе и при перевернутом полете.

Герметичность (по имени легендарного египетского мудреца Гермеса Трижды Величайшего, которому, в числе прочего, приписывалось искусство прочной закупорки сосудов) баков-отсеков обеспечивается плотной постановкой заклепок в заклепочных швах и тепло–, морозо– и керосиностойкими герметиками (полимерными композициями, обеспечивающими непроницаемость швов) в местах соединения отдельных элементов конструкции.

Подвесные топливные баки

Для увеличения дальности полета под крылом установлены подвесные топливные баки 8, топливо из которых вырабатывается на начальных участках полета и которые сбрасываются перед выполнением собственно боевой операции, так как они ухудшают маневренность и разгонные характеристики самолета. На военных самолетах широко применяется дозаправка топливом в полете путем перекачки топлива из баков самолета-заправщика.

Схема топливосистемы

Выбранное при компоновке самолета расположение, конфигурация и объемы топливных баков определяют порядок расходования топлива в полете и построение схемы топливной системы самолета.

Принципиальная схема топливной системы двухдвигательного пассажирского самолета проиллюстрирована рисунке. Топливная система самолета представляет собой две автономные, аналогичные по конструкции системы: правую и левую, каждая из которых подает топливо к соответствующему двигателю.

В каждой половине (консоли) крыла передний и задний лонжероны совместно с верхней и нижней панелями крыла и герметическими нервюрами образуют три кессон-бака 1, 2 и 3.

Кессон-баки каждой консоли связаны трубопроводом 11, в котором установлен кран кольцевания (кран перекрестного питания) 12, обеспечивающий подачу топлива из левой группы баков в правую и наоборот. Трубопроводы топливной системы (топливопроводы) выполняются из алюминиевых и стальных труб.

Топливо из кессон-баков по трубопроводам 4, 5 и 6 с помощью спаренных (дублирующих друг друга) перекачивающих насосов 7 в определенном порядке перекачивается в размещенный внутри кессон-бака 1 расходный отсек 8, из которого спаренными подкачивающими насосами 9 под определенным давлением подается по трубопроводу 10 через перекрывной (противопожарный) кран 13 к агрегатам топливной системы на двигателе (подкачивающий насос 14, датчик расходомера 15, топливомасляный радиатор 16, топливный фильтр 17, насос-регулятор 19, после которого под высоким давлением через коллектор подается к форсункам камеры сгорания). На современных самолетах топливо централизованно под давлением (через одну или несколько заправочных горловин) заливается в топливные баки. Топливные фильтры обеспечивают освобождение топлива от случайных механических примесей. Система клапанов и кранов автоматически обеспечивает определенный порядок заправки баков, выработки топлива из баков-отсеков, чтобы центровка самолета в процессе выработки топлива не выходила из заданных пределов, а также слив топлива из баков в полете перед вынужденной (аварийной) посадкой.

Давление в топливной системе

Надежность работы топливной системы зависит от давления смеси воздуха и паров топлива в надтопливном пространстве баков.

Разрежение (пониженное давление) может вызвать сплющивание баков, кавитацию топлива на входе в насосы и в трубопроводах, т.е. образование в топливе полостей, заполненных воздухом, парами топлива или их смесью, и, как следствие, нарушение работы перекачивающих насосов и двигателей. Повышенное давление в надтопливном пространстве может вызвать остаточные деформации конструкции: вздутие встроенных топливных баков и даже деформации баков-отсеков крыла.

Разрежение в надтопливном пространстве может возникнуть в процессе выработки топлива или аварийного слива, повышенное давление – в процессе централизованной заправки топливом под давлением

Дренажная система

Дренажная (от англ. drain – осушать) система обеспечивает поддержание необходимой разницы давлений в надтопливном пространстве баков и окружающей атмосфере и уменьшение концентрации взрывоопасных паров керосина путем наддува (и вентиляции) баков воздухом через трубопроводы, выходящие к верхним точкам баков, за счет скоростного напора, воздухом от компрессоров двигателей или из бортовых баллонов, нейтральными газами из бортовых баллонов или специальных систем. Система наддува баков нейтральными газами повышает пожаро- и взрывобезопасность ЛА.