Топливная система летательного аппарата

Топливная система летательного аппарата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известны топливные системы летательных аппаратов, например, см. Патент России №942366 по классу B64D 37/00 от 06.11.1979.

Известная топливная система содержит топливные баки, в каждом из которых расположен предрасходный отсек, в стенках которого установлены обратные клапаны, а в верхней части стенок выполнены отверстия, расходный отсек, в котором размещены насосы подкачки, один из которых помещен в отсек отрицательных перегрузок - цилиндрическую, открытую сверху емкость (ведро). Система содержит также струйные насосы перекачки топлива в предрасходный и расходный отсеки. Насосы снабжены трубопроводами перекачки, трубопроводами подачи активного топлива с обратным клапаном и входными патрубками с обратными клапанами.

Однако известная система имеет ряд существенных недостатков: не обеспечивается надежное топливопитание двигателя при отрицательных перегрузках из-за возможности попадания воздуха, нагнетаемого струйными насосами, в отсек отрицательных перегрузок и на вход в насос подкачки. Известная система имеет большие невырабатываемые остатки топлива, особенно в ситуации, связанной с выключением по какой-либо причине насосов подкачки (отказ в системе электропитания, отказ насосов и др.), так как для работы отсека отрицательных перегрузок и надежного топливопитания двигателя в условиях отрицательных перегрузок требуется практически заполненный топливом расходный отсек. Кроме того, система имеет нерациональную схему перекачки (активное топливо струйных насосов баков попадает в предрасходный отсек, а затем перекачивается в расходный отсек) и, отсюда, увеличенные потребная мощность насосов подкачки и размерность струйного насоса в предрасходном отсеке.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности топливопитания двигателя, уменьшение невырабатываемых остатков топлива, уменьшение энергопотребления и уменьшение массы системы.

Решение технической задачи достигается тем, что топливная система летательного аппарата содержит топливный бак, предрасходный отсек, сообщенный в верхней части и через клапан в нижней части с полостью бака, расходный отсек, сообщенный в верхней точке и через клапан перелива в нижней части с полостью предрасходного отсека, струйные насосы в баке и в предрасходном отсеке, снабженные трубопроводами перекачки, трубопроводами активного топлива с обратным клапаном и входными патрубками с обратными клапанами, а также насосы подкачки, при этом расходный отсек в системе разделен герметичной перегородкой на отсек перекачки и на противоперегрузочный отсек, ограниченный упомянутой перегородкой сверху и по бокам, сообщенный с насосами подкачки и связанный в верхней точке и через переливное отверстие в нижней части с отсеком перекачки, причем струйные насосы бака и предрасходного отсека линиями перекачки соединены с полостью перекачки. Кроме того, верхняя точка противоперегрузочного отсека связана с полостью перекачки либо через дренажное отверстие, либо через дренажный клапан, в котором может быть выполнено отверстие, причем при размещении клапана перелива в полости противоперегрузочного отсека клапан установлен так, что верхняя точка его проходного канала расположена не выше уровня верхней точки переливного отверстия в перегородке, либо клапан перелива снабжен насадкой, открытый конец которой расположен не выше уровня верхней точки переливного отверстия в перегородке. Кроме того, в трубопроводах активного топлива установлены дополнительные обратные клапаны, струйный насос бака линией перекачки соединен с воздухоотделителем - дополнительной полостью, образованной герметичной оболочкой и сообщенной в верхней точке с предрасходным отсеком, а в нижней части с полостью перекачки. При этом дополнительная полость может иметь форму тела вращения, а трубопровод перекачки струйного насоса бака подключен к упомянутой полости тангенциально.

На фиг.1 изображена топливная система летательного аппарата, вид сверху.

На фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.

На фиг.3 изображен противоперегрузочный отсек с дренажным клапаном и клапаном перелива, сечение А-А по фиг.1.

На фиг.4 изображен противоперегрузочный отсек с дренажным клапаном с отверстием, а также с клапаном перелива с насадкой, сечение А-А по фиг.1.

На фиг.5 изображена топливная система летательного аппарата с воздухоотделителем, вид сверху.

На фиг.6 - сечение Б-Б по фиг.5.

Топливная система летательного аппарата содержит топливный бак 1 и предрасходный отсек 2, сообщенный, например, через отверстие 3 в верхней части стенки и через клапан 4 в нижней части стенки с полостью бака, а также содержит расходный отсек 5, сообщенный в верхней точке, например, через отверстие 6 и через клапан перелива 7 в нижней части с полостью предрасходного отсека 2. В нижних точках бака 1 и предрасходного отсека 2 установлены струйные насосы 8 и 9 соответственно. Струйные насосы снабжены трубопроводами перекачки 10, трубопроводами активного топлива 11 с обратным клапаном 12 и входными патрубками 13 с обратными клапанами 14. Расходный отсек 5 разделен герметичной перегородкой 15 на отсек перекачки 16 и на противоперегрузочный отсек 17, ограниченный перегородкой 15 сверху и по бокам. Противоперегрузочный отсек 17 сообщен с насосами подкачки 18, а также связан в верхней точке, например, через дренажное отверстие 19 или через дренажный клапан 20 с отсеком перекачки 16. В нижней части противоперегрузочный отсек 17 также сообщен с отсеком перекачки 16 через переливное отверстие 21. В дренажном клапане 20 может быть выполнено отверстие 22. Трубопроводы перекачки 10 струйных насосов 8 и 9 бака 1 и предрасходного отсека 2 подключены к полости перекачки 16. При компоновке расходного отсека 5 с размещением клапана перелива 7 в полости противоперегрузочного отсека 17, клапан 7 устанавливается так, что верхняя точка 23 его проходного канала расположена не выше уровня 24 верхней точки переливного отверстия 21 в перегородке 15, либо клапан перелива 7 снабжается насадкой 25, открытый конец 26 которой расположен не выше уровня 24 верхней точки переливного отверстия 21 в перегородке 15. При расположении выходов трубопроводов перекачки 10 в верхней части полости перекачки 16 в трубопроводах активного топлива устанавливаются дополнительные обратные клапаны 27 для предотвращения попадания воздуха в линию питания двигателя при выключенных насосах подкачки и отказе обратного клапана 12. Струйный насос бака 1 линией перекачки может быть соединен с воздухоотделителем 28 - дополнительной полостью, образованной герметичной оболочкой 29 и сообщенной в верхней точке 30 с предрасходным отсеком 2, а в нижней части 31 с полостью перекачки 16. При этом дополнительная полость 28 может иметь форму тела вращения, а трубопровод перекачки 10 струйного насоса бака подключен к упомянутой полости тангенциально.

Топливная система летательного аппарата работает следующим образом.

Насосы подкачки 18 забирают топливо из противоперегрузочного отсека 17 и подают его в двигатель. При этом струйные насосы 8 и 9 из бака 1 и предрасходного отсека 2 перекачивают топливо в полость перекачки 16 расходного отсека 5, целиком заполняя отсек в течение всего полета. Излишки топлива из расходного отсека сливаются через отверстие 6 в предрасходный отсек. Через это же отверстие из расходного отсека выходит воздух, выделяющийся из топлива при перекачке и нагнетаемый струйными насосами после опорожнения бака и предрасходного отсека. При заполнении предрасходного отсека 2 излишки топлива через отверстие 3 перетекают в бак 1. Через это же отверстие выходит воздух, выделяющийся из топлива в предрасходном отсеке и выходящий из расходного отсека 5.

Схема перекачки топлива струйными насосами 8 и 9 в расходный отсек 5 наиболее выгодна энергетически по сравнению с другими схемами. Отсюда, в топливной системе наименьшие потребные мощность насосов подкачки 18 и размерность струйного насоса 9.

Топливо из полости перекачки 16 расходного отсека 5 через переливное отверстие 21 и через дренажное отверстие 19 (или дренажный клапан 20) в перегородке 15 поступает в противоперегрузочный отсек 17. Отсюда его забирают насосы подкачки 18.

Постоянно заполненный (до опорожнения предрасходного отсека) расходный отсек исключает возможность отлива топлива от насосов подкачки при маневрировании летательного аппарата.

При отрицательных перегрузках топливо перетекает по отверстиям 3 и 6 из предрасходного отсека в бак 1 и из расходного отсека в предрасходный отсек. Но благодаря герметичной перегородке 15 топливо в необходимом количестве (от уровня верхней точки переливного отверстия 21 до уровня заборников насосов подкачки 18) удерживается в противоперегрузочном отсеке 17. Отсюда, во время действия отрицательной перегрузки топливо поступает в насосы подкачки 18, обеспечивая надежное топливопитание двигателя, и частично уходит в полость перекачки через дренажное отверстие 19 (или отверстие 22 в дренажном клапане 20). После прекращения действия отрицательной перегрузки топливо через переливное отверстие 21 заполняет противоперегрузочный отсек, вытесняя из него воздух через дренажное отверстие 19 (или дренажный клапан 20) в полость перекачки. Струйные насосы 8, 9 вновь заполняют расходный отсек. Таким образом, топливная система обеспечивает надежное топливопитание двигателя в условиях отрицательных перегрузок, вплоть до количества топлива в расходном отсеке, соответствующем уровню верхней точки противоперегрузочного отсека. С другой стороны, очевидно, что столь малому остатку топлива на борту должна соответствовать завершающая фаза полета летательного аппарата, на которой практически невероятно воздействие отрицательных перегрузок на аппарат. Отсюда, невырабатываемый остаток топлива в расходном отсеке получается минимальным и соответствует уровню установки заборников насосов подкачки 18.

При не работающих в полете насосах подкачки, поступление топлива в расходный отсек происходит за счет его перетекания через клапана 4 и 7. Очевидно, что расходный отсек в такой ситуации не будет полностью заполненным. Уровень топлива в расходном отсеке отслеживает сначала уровень топлива в предрасходном отсеке, а затем и в баке 1 при наличии к моменту отключения насосов 18 топлива в предрасходном отсеке и в баке 1. Таким образом, при не работающих насосах подкачки, топливная система обеспечивает надежное топливопитание двигателя в условиях отрицательных перегрузок до уровня топлива в баках, соответствующего уровню верхней точки противоперегрузочного отсека. А невырабатываемый остаток топлива в баках соответствует уровню установки заборников насосов подкачки 18.

При малых габаритах расходного отсека, недостаточных для эффективного выделения воздуха из топлива, в системе целесообразно применение воздухоотделителя 28, в который осуществляется перекачка топлива струйным насосом 8 из бака 1. В воздухоотделителе происходит выделение воздуха из топлива (особенно необходимо при нагнетании воздуха струйным насосом из пустого бака 1) и выход этого воздуха в предрасходный отсек. Свободное от воздуха топливо в потребном количестве поступает из воздухоотделителя в расходный отсек.

Использование изобретения повышает надежность топливопитания двигателя, в том числе в условиях отрицательных перегрузок и при выключении насосов подкачки, уменьшает энергозатраты на перекачку топлива, уменьшает потребную мощность насосов подкачки и уменьшает массу системы, а также минимизирует невырабатываемые остатки топлива.

1. Топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак, предрасходный отсек, сообщенный в верхней части и через клапан в нижней части с полостью бака, расходный отсек, сообщенный в верхней точке и через клапан перелива в нижней части с полостью предрасходного отсека, струйные насосы в баке и в предрасходном отсеке, снабженные трубопроводами перекачки, трубопроводами активного топлива с обратным клапаном, входными патрубками с обратными клапанами, а также насосы подкачки, отличающаяся тем, что расходный отсек разделен перегородкой на отсек перекачки и на противоперегрузочный отсек, ограниченный упомянутой перегородкой сверху и по бокам, сообщенный с насосами подкачки для забора топлива из противоперегрузочного отсека и связанный в верхней точке и через переливное отверстие в нижней части с отсеком перекачки, при этом струйные насосы бака и предрасходного отсека линиями перекачки соединены с полостью перекачки.

2. Топливная система летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что верхняя точка противоперегрузочного отсека связана с полостью перекачки через дренажное отверстие.

3. Топливная система летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что верхняя точка противоперегрузочного отсека связана с полостью перекачки через дренажный клапан.

4. Топливная система летательного аппарата по п.3, отличающаяся тем, что в дренажном клапане противоперегрузочного отсека выполнено отверстие.

5. Топливная система летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что клапан перелива установлен так, что верхняя точка его проходного канала расположена не выше уровня верхней точки переливного отверстия в перегородке.

6. Топливная система летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что клапан перелива снабжен насадкой, открытый конец которой расположен не выше уровня верхней точки переливного отверстия в перегородке.

7. Топливная система летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что в трубопроводах активного топлива установлены дополнительные обратные клапаны.

8. Топливная система летательного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что струйный насос бака линией перекачки соединен с воздухоотделителем - дополнительной полостью, образованной герметичной оболочкой и сообщенной в верхней точке с предрасходным отсеком, а в нижней части - с полостью перекачки.

9. Топливная система летательного аппарата по п.8, отличающаяся тем, что дополнительная полость имеет форму тела вращения и трубопровод перекачки струйного насоса бака подключен к упомянутой полости тангенциально.