Подсистема размещения топлива на ЛА

Общие положения

Часть 2. Топливные системы ЛА

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.

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, 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 на примере самолета Суперджет приведена на рис.1.1.

Рис.1.1

В многобаковой конструкции топливной системы бак (отсек), из которого топливо подается к двигателям и другим потребителям, называется расходным. Расходный бак может находиться внутри предрасходного. 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, предназначенные для сбора топлива, попавшего в трубопроводы системы дренажа, и предупреждающие 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 во всех эксплуатационных температурных режимах.

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.

На рис.1.2 приведена схема размещения топлива на самолете Ил-76.

Бак 2Д ЛКК Бак 3Д ПКК  

Расходный отсек

Ось симметрии самолета

Предрасходный отсек

Предрасходный отсек

Расходный отсек

Дренажный бак

Бак 2Р

Бак 3Р

Бак 2Г ЛКК Бак 3Г ПКК  

Бак 1Р ЛКК Бак 4Р ПКК  

Бак 1Д ЛКК Бак 4Д ПКК  

Бак 1Г ЛКК Бак 4Г ПКК  

Обозначения: Г- главный бак; Д- дополнительный бак; Р- резервный бак; ЛКК- левая консоль крыла; ПКК- правая консоль крыла

Рис.1.2. Схема расположения топливных баков на самолете Ил-76  

Так как на самолете четыре двигателя, то и топливо размещается в четырех независимых группах баков максимально приближенных к двигателям. В каждой изолированной группе баков имеется по три бака. Каждый двигатель питается от своей группы баков, нумерация групп соответствует принятой нумерации двигателей (первая группа баков - группа, питающая двигатель 1, вторая группа баков - группа, питающая двигатель 2,и т.д.). В каждую группу входят главный бак (бак 1Г - в первой группе, 2Г - во второй группе, 3Г - в третьей группе, 4Г - в четвертой группе), дополнительный бак (баки 1Д, 2Д, 3Д, 4Д) и резервный (1Р, 2Р, 3Р, 4Р). Баки отделены один от другого герметичными перегородками.

Главные баки всех групп имеют расходные и предрасходные отсеки; дополнительные и резервные баки - только предрасходные отсеки. В расходных отсеках главных баков установлено по два насоса подкачки топлива к двигателю, в предрасходных отсеках баков - насосы перекачки топлива в расходные отсеки главных баков (по два насоса перекачки в предрасходных отсеках дополнительных и резервных баков и по одному насосу в предрасходных отсеках главных баков).

На рис.1.2 приведена схема размещения топлива на самолете Суперджет. На самолете два двигателя, поэтому основными являются крыльевые баки-отсеки соответствующей консоли, а резервным (из него топливо подается к обоим двигателям) является центральный бак, размещенный в центроплане крыла.

Крыльевые топливные баки разделены на три отсека каждый:

— отсек № 1 – расположен между бортовой нервюрой и нервюрой № 3;

— отсек № 2 – расположен между нервюрами № 7 и № 16;

— отсек № 3 – расположен между нервюрами № 3 и № 7.

В отсеке № 3 выделен расходный отсек, предназначенный для того, чтобы препятствовать отливу топлива от заборных трубопроводов насосов подкачки при различных эволюциях самолета и для обеспечения бесперебойной подачи топлива к двигателю.

Рис.1.3

Расходные отсеки, которые практически на всех этапах полета являются полностью заполненными, выполняют функции противоперегрузочных (предотвращают отлив топлива от заборных патрубков подкачивающих насосов при кратковременных отрицательных перегрузках) и противоотливных (предотвращают отлив топлива при маневрировании ЛА) отсеков. Центральный бак расположен в центроплане между бортовыми нервюрами и между передним и задним лонжеронами.

На рис.1.4 приведена схема размещения топлива на самолете А-320.

Центральный бак  

Расходный отсек

Расходный отсек

Дренажный бак

Дренажный бак

Внешний отсек левого КТБ

Внутренний отсек левого КТБ

Внутренний отсек правого КТБ

Внешний отсек правого КТБ

Рис.1.4. Схема размещения топливных баков на самолете А-320

Обозначения: КТБ- крыльевой топливный бак

Топливо на борту самолета размещается в трех баках:

- баке-кессоне левой консоли крыла (LH wing tank);

- баке-кессоне правой консоли крыла (RH wing tank);

- центральном баке-кессоне в центроплане крыла (center tank).

В каждой консоли крыла в концевой ее части имеется дренажный бак (vent surge tank), являющийся элементом системы дренажа. Все топливные баки и дренажный бак имеют клапаны слива воды (water drain valves), установленные в самых низких точках баков.

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.

Дата добавления: 2015-06-04