5.2 Выбор расположения топливных баков, определение их конфигурации и объема.

Топливные баки размещаются в крыле самолета. Данная схема имеет определенные преимущества и недостатки. Крыльевые топливные баки имеют большую площадь поражаемой поверхности, что приводит к меньшей живучести топливной системы. Это основной недостаток топливной системы. Однако при размещении топлива в крыле его масса разгружает крыло в полете от изгибающего момента, благодаря чему получается определенный выигрыш в массе конструкции крыла. Кроме того, при размещении топлива в крыле фюзеляж практически полностью свободен под полезную нагрузку.

Топливная система самолета состоит из двух одинаковых частей – левой и правой, питающих двигатели, расположенные соответственно по левому и правому борту самолёта.

Топливная система (питающая) конструктивно состоит:

-из трех крыльевых баков;

-насосов, которые обеспечивают подачу топлива в двигатель и перекачку топлива в расходный бак;

-отсека отрицательных перегрузок, обеспечивающего нормальную работу топливной системы при отрицательных перегрузках;

-агрегатов и трубопроводов топливной системы, которые обеспечивают выработку топливных баков в заданной последовательности.

По выработке топливные баки разделяются на следующие баки:

-три крыльевых бака-отсека расположены вдоль размаха крыльев. Топливо из всех крыльевых баков вырабатывается последовательно в расходный бак через управляемые обратные клапаны, которые установлены внутри бака.

Самолет оборудован системой нейтрального газа. При выработке топлива, для создания над топливом безопасной среды, освобождающееся пространство заполняется нейтральным газом.

Рисунок 5.1 - Схема размещения топливных баков

Удельный расход топлива двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1 составляет:

.

Километровый расход топлива определим по формуле:

,

.

Километровый расход топлива для одного двигателя определим в зависимости от его мощности.

,

.

С учетом того, что заданная дальность полета составляет 3000 км, определим массу топлива:

,

.

Соответственно масса топлива, необходимая для двух двигателей, составит:

.

С учетом запаса топлива 30% (невырабатываемый остаток, затраты на рулежку и т.п.) общая масса топлива составит:

.

Для выполнения нормального полета необходимо иметь на борту 7589,4 кг топлива.

В первом приближении объем баков с учетом объема воздушных подушек можно определить:

,

где =0,775г/см - плотность применяемого топлива ТС1.

Объем бака будет м .

Определим приближенно (геометрическим путем) объем межлонжеронной части консоли. , где S – площадь межлонжеронной части консоли, h – средняя высота крыла.

H₁=0.85*b*ĉ; Н₂=0,55* b*ĉ; ͞_Х1=0,22; ͞ _Х2=0,7; ĉ- относительная высота профиля;

Ĉ=15%.

S_л= (b_л(z=0,0) +b_л(z=12,8)/2)* L_конс=(1,632+0,614)/2)*12,8=14,37( м²).

V= 14,37*0,4=5,74(м³)

V_кр=11,49(м³)

Таким образом мы видим, что топливо можно полностью разместить в межлонжеронной части крыла.

3. Система подачи топлива к двигателям

Топливо занимает всё пространство крыла от первого до второго и до третьего лонжерона и заливается в баки через заливные штуцеры. В баках установлены поплавковые клапаны, указывающие уровень топлива в баке. Заправка осуществляется под давлением с помощью автономной заправочной системы. Баки расположены в крыле, герметизация обеспечивается специальной конструкцией панелей и герметизацией стыковых соединений.

Топливо из крыльевых топливных баков подкачивается подкачивающими насосами и через обратный клапан подаётся в магистраль питания двигателей. Затем через фильтр грубой очистки топливо подаётся через пожарный кран к подкачивающему насосу двигателя. После через фильтр тонкой очистки, датчик расхода топлива и основной насос двигателя топливо поступает к коллектору форсунок камеры сгорания.

Топливо подается со своего расходного бака к двигателя. На топливной магистрали после подкачивающего насоса установлен обратный клапан для предотвращения перетекания топлива из других баков. В баке установлен поплавковый указатель, который контролирует уровень топлива. После того, как поплавковый указатель дает сигнал, что топливо закончилось, топливо начинает перетекать в расходный бак с 1 или 4 соответственно. Обратные клапаны управляют порядком выработки топлива и обеспечивают высокую живучесть топливной системы. Для бесперебойной работы топливной системы и сохранения определенного порядка выработки топлива применяют специальные автоматизированные системы управления.

Для повышения надежности питания двигателей применяется перекрестное питание. Перекрестное питание двигателей топливом (кольцевание) целесообразно применять на ЛА с несколькими баками и с двумя и более двигателями. Заборные магистрали соединены после ПН ЛА магистралью перекрестного питания. В случае выхода из строя одного из двигателей при открытом кране перекрестного питания топливо будет подаваться к работающему двигателю не только от своей заборной магистрали, но и заборной магистрали неработающего двигателя.

Схема с расходным баком имеет следующие достоинства:

- повышенная надежность;

- один бак проще оборудовать специальными устройствами для обеспечения питания при отрицательных перегрузках;

- один бак проще оборудовать устройствами, обеспечивающими определенный порядок выработки топлива из баков;

- переключение различных кранов не влияет на систему подачи топлива к двигателям;

- расходный бак дает возможность обеспечить посадочный резерв топлива, снизить и выработать температуру топлива;

- один бак проще оборудовать дегазацией топлива;

- схема меньше по массе, чем без расходного бака (это связано с тем, что насосы перекачки меньше по массе, у них меньшая мощность, трубопроводы перекачки под меньшим давлением).

Недостатком этой схемы является её малая живучесть.

Учитывая то, что в силовую установку входит 2 двигателя и два расходных бака, топливная система будет иметь схему автономного питания с краном перекрестного питания (КПП). Питание двигателей ведется из расходного бака, который все время пополняется из остальных баков-отсеков в такой последовательности 1-2-4-3(РБ).

Рисунок 5.2 - Схема выработки топлива