Подсистема размещения топлива на ЛА

Лекция 7

Раздел III. Топливные системы

Тема 3.1. Структурная схема топливной системы

Общие положения

Топливная система предназначена для размещения топлива на борту ЛА и обеспечения бесперебойной подачи топлива к двигателям, ВСУ и другим агрегатам (например, керосиновый обогреватель КО-50 на вертолете Ми-8). Топливная система состоит из следующих основных подсистем:

- подсистемы размещения топлива на ЛА (топливные баки);

- подсистема дренажа топливных баков;

- подсистемы подачи топлива в двигатели и ВСУ;

-подсистемы перераспределения топлива по бакам ЛА (подсистема перекачки);

- подсистемы заправки баков;

- подсистема кольцевания;

-подсистемы слива топлива, которая, в свою очередь, подразделяется на подсистемы: аварийного слива в полете; слива на земле и слива отстоя;

- подсистемы управления и контроля работы ТС.

Подсистема размещения топлива на ЛА

Топливо на борту ЛА размещают в топливных баках. Различают мягкие топливные баки, изготовленные из эластичных материалов (резины, пластмассы) и установленные в специальных отсеках (обычно используют на вертолетах), и топливный бак-кессон (топливный отсек) — герметичный отсек конструкции, предназначенный для размещения топлива. Бак-кессон образован стенками лонжеронов и нервюр, верхней и нижней панелями крыла (обшивкой, работающей на сдвиг, растяжение-сжатие и подкрепленной стрингерами) и воспринимает все усилия, действующие на крыло самолета. Типовая конструкция бака-кессона приведена на рис.3.1.

В многобаковой конструкции топливной системы бак (отсек), из которого топливо подается к двигателям и другим потребителям, называется расходным. Расходный бак может находиться внутри предрасходного. Программа перекачки топлива в расходный бак должна обеспечивать полное заполнение бака на всех этапах полета для предотвращения отлива топлива от заборных патрубков насосов подачи при эволюциях самолета. Основная задача при размещении топливных баков состоит в обеспечении минимального изменения центровки самолета по мере выработки топлива.

Дренажный бак самолета — специальная емкость или герметичный отсек конструкции самолета, предназначенный для сбора топлива, попавшего в трубопроводы системы дренажа, и предупреждающий выброс этого топлива за борт самолета. Дренажный бак также предназначен для перетекания топлива из других баков в случае теплового расширения топлива при стоянке с полными баками, а также для кратковременного заполнения этого бака в случае отказа клапанов заправки, во избежание раздутия баков.

Все топливо современных ЛА располагается, как правило, в крыле (центроплане) в нескольких баках. Количество баков может быть различным - от трёх до восьми и более. У некоторых самолетов (Ил-62, Боинг-747) часть топливных баков располагается в хвостовой части. Топливные баки имеют свободный дополнительный объем для безопасного расширения топлива при всех эксплуатационных температурных режимах.

Рис.3.1

Основной принцип компоновки топливных систем всех самолётов заключается в том, чтобы каждый двигатель питался от своего бака (группы баков), расположенных на минимальном удалении от него. Если двигателей на самолёте всего два, то сначала они питаются от центрального бака, а затем каждый от своего.

Герметичность бака обеспечивается выполнением двух линий герметизации по болтовым и заклепочным соединениям:

внутришовной - герметик закладывается между сопрягаемыми элементами конструкции в процессе сборочных работ;

поверхностной - герметик наносится в виде жгутов по углам, стыкам, кромкам сопрягаемых деталей с последующим нанесением герметика кистевой консистенции по всем требующим герметичности болтам, стыковым заклепочным швам после сборки узлов и агрегатов. В непроходных заклепочных соединениях (в которых утечка топлива, возможна только по заклепке) герметичность обеспечивается самим методом клепки без применения герметиков.

Для выявления возможных дефектов герметичности внешняя поверхность заправленных баков и смежных с ними участков конструкции подлежит визуальному осмотру непосредственно после полной заправки и после полета.

В целях дефектации все виды негерметичности разделяются на запотевание, пятно с растеканием, сильное просачивание или капельную течь, струйную течь.

Каждый вид определяется визуальным наблюдением смоченной поверхности вокруг места течи. Для точной оценки места и характера негерметичности смоченные поверхности должны быть чисто насухо протерты перед наблюдением. Градация видов негерметичности основана на 15-минутном наблюдении после того, как негерметичное место конструкции обнаружено и поверхность его насухо протерта ветошью /или фильтровальной бумагой.

Запотевание - небольшое увлажнение поверхности на участке Ø50 мм, не более, за указанное время. Пятно с растеканием - утечка топлива без каплеобразования с растеканием по поверхности на участие Ø150 мм, не более, за указанное время. Сильное просачивание или капельная течь - потеря топлива с каплеобразованием не более 30 капель в минуту. Струйная течь - потеря топлива с каплеобразованием более 30 капель в минуту или с образованием струйки.

Авиационное топливо не является идеально чистым, хотя и имеет высокую степень очистки - оно содержит растворимую в нём воду. Вода в топливо поступает из атмосферы, во время контакта поверхности топлива с воздухом в топливном баке. Т.к. плотность воды больше чем у топлива, вода постепенно отстаивается и опускается на дно бака. Перед каждой новой заправкой топлива и после её окончания производится слив отстоя воды из топливных баков через специальные краны слива. Это является обязательной операцией при подготовке самолёта к вылету. Тем не менее, растворённая вода всё равно присутствует в топливе. Температура воздуха на высоте 10-11 километров около минус 50⁰С. Топливо при таких температурах практически не меняет своих свойств, а вот растворённая в нём вода кристаллизуется и, попадая на топливные фильтры, кристаллы воды их забивают. Чтобы предотвратить негативное воздействие этого явления, в линии подачи топлива к каждому двигателю установлены топливо - масляные радиаторы. Установка этих агрегатов позволяет решить следующие задачи, во-первых, в них происходит нагрев топлива (после прохождения ТМР кристаллизация воды отсутствует) и, во-вторых, происходит охлаждение масла из масляной системы двигателя. Кроме того, для предотвращения кристаллообразования воды в зимнее время в топливо многих самолётов добавляются специальные присадки, их применение также повышает стабильность работы топливной системы