Вопрос № 1. Системы топливопитания и автоматического управления подачей топлива в двигатель.

Содержание группового занятия

Введение

В процессе эксплуатации авиационный двигатель работает в широком диапазоне скоростей и высот полета, температур и давлений атмосферного воздуха, на различных режимах.

Задачей регулирования авиационного двигателя является поддержание в различных условиях полета таких значений его параметров и КПД отдельных элементов, которые обеспечили бы наивыгоднейшее для данного летательного аппарата протекание характеристик двигателя и всей силовой установки. Вместе с тем должна обеспечиваться устойчивая работа двигателя на всех режимах и исключаться возможность появления механических и тепловых перегрузок в отдельных его элементах.

Вопрос № 1. Системы топливопитания и автоматического управления подачей топлива в двигатель.

Системы топливопитания ТРД служат для подачи топлива в камеры сгорания.

Современные ТВД и ТРД имеют топливную систему запуска и основную топливную систему. На ТРД с форсажными камерами дополнительно выполнены форсажные топливные системы.

Топливная система запуска (пусковая топливная система) предназначена для подачи топлива через пусковые форсунки воспламенителей в камеры сгорания только при запуске двигателя. Подача пускового топлива осуществляется для образования очага пламени. Топливная система запуска работает в определенном диапазоне числа оборотов ротора двигателя, отключается она автоматически.

Основная топливная система обеспечивает подачу топлива в камеры сгорания в течение всего времени работы двигателя. Подача топлива основной топливной системы осуществляется как на определенном этапе процесса запуска, так и для обеспечения всех основных режимов работы двигателя.

Форсажная топливная система (топливная система форсажной камеры) предназначена для подачи необходимого количества топлива в форсажную камеру. Она вступает в работу при включении форсажа и работает вместе с основной топливной системой.

Система топливопитания должна обеспечить:

— легкий и быстрый запуск двигателя как на земле, так и в воздухе (независимо от атмосферных условий);

— подачу определенного количества топлива в целях изменения или поддержания заданного режима работы двигателя при любых условиях полета;

— достаточное распыливание топлива для лучшего его сгорания;

— быстрое прекращение подачи топлива в целях остановки двигателя.

Основная топливная система ГТД состоит из следующих элементов (рис. 1): топливных баков 1, подкачивающих насосов низкого давления 2 и 3, топливных фильтров 4, основных насосов высокого давления 5 и 6 (один или два), пожарного крана 7, регулирующих органов подачи 8, органов ручного управления, топливных форсунок 10, топливо-масляного радиатора 15, трубопроводов, соединительной арматуры и контрольно-измерительных приборов.

Рис. 1. Принципиальная схема системы топливопитания:

1 — топливные баки; 2 и 3 — подкачивающие насосы; 4 — топливные фильтры; 5 и 6 — основные насосы; 7 — пожарный кран; 8 — регулирующий орган подачи топлива; 9 и 13 — топливные коллекторы; 10 и 14 — форсунки; 11 — форсажный топливный насос; 12 — клапан перепуска топлива; 15 — топливо-масляный радиатор

Топливные баки с подкачивающими насосами, установленными в баках, входят в систему самолета и подключаются к топливной системе двигателя через пожарный кран.

Подкачивающие насосы, установленные на двигателях, подают топливо к основным топливным насосам под давлением 1,5—4 кГ/см² в целях увеличения высотности и преодоления гидравлических сопротивлений коммуникаций и агрегатов топливных систем, расположенных до основных насосов.

Самолетные подкачивающие насосы имеют электрический привод, а подкачивающие насосы, установленные на двигателях (РД-ЗМ-500, РД-9Б и др.), приводятся во вращение от ротора двигателя.

Топливные фильтры обеспечивают задержание твердых частиц и кристаллов льда.

Насосы высокого давления (основные топливные насосы) подают топливо к форсункам под давлением и приводятся во вращение непосредственно от ротора двигателя.

С помощью пожарного крана перекрывается подача топлива в двигатель при возникновении пожара на самолете в полете, или остановке двигателя, или производстве работ, связанных со съемкой агрегатов топливной системы, а также при длительных стоянках самолетов на земле.

Регулирующие органы подачи топлива изменяют перепуск топлива из магистрали высокого давления в магистраль низкого давления или производительность топливного насоса. Регулирующие органы обычно расположены в конструкции самого основного насоса — регулятора.

Прекращение подачи топлива в двигатель производится стоп-краном, который либо выполнен в виде отдельного устройства, либо его функции совмещены с дроссельным краном — элементом системы управления.

Топливо-масляные радиаторы используются для охлаждения масла топливом. На больших скоростях полета в результате сильного нагрева топлива такие радиаторы использовать нельзя. Будут применяться воздушно-топливные радиаторы, питаемые воздухом от холодильных установок.

Трубопроводы соединяют все перечисленные элементы топливной системы. Одним из самых серьезных требований, предъявляемых к трубопроводам, должно быть обеспечение герметичности их соединений в условиях высоких температур, вибраций и перекосов.

Основная топливная система работает следующим образом (рис. 1). При включенных подкачивающих насосах 2 и открытом пожарном кране 7 топливо из баков 1 направляется к основным топливным насосам 5 и 6. При прохождении топлива через фильтр 4 оно фильтруется. От основных насосов 5 и 6 топливо под высоким давлением подается к регулирующему органу подачи 8 и далее через топливный коллектор 9 и форсунки 10 в камеры сгорания двигателя.

В зависимости от режима работы двигателя часть топлива перепускается из магистрали высокого давления на вход в насос (для шестеренчатых насосов). Контроль за давлением топлива перед форсунками системы топливопитания осуществляется с помощью манометра, указатель которого расположен на приборной доске в кабине самолета.

Форсажная топливная система подключается к основной топливной системе. Топливо из основной топливной системы с помощью форсажного насоса 11 подается через клапан перепуска топлива 12 (для шестеренчатых насосов), коллектор 13 с форсунками 14 в камеру сгорания.

Вывод: cистемы топливопитания ТРД служат для подачи топлива в камеры сгорания.

В общем случае двигатель снабжен тремя системами топливопитания: пусковой, основной и форсажной.