5.Топливные системы

5.1. ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТОПЛИВНЫМ СИСТЕМАМ

Топливная система (ТС) предназначена для размещения необходимого количества топлива на борту самолета и подачи его к двигателям для обеспечения полета заданной дальности и продолжительности. Топливо может использоваться в качестве хладагента в маслосистемах и системах кондиционирования для охлаждения соответственно масла и воздуха. Кроме того топливо может служить рабочей жидкостью в ряде силовых и автоматических устройств силовой установки (управление створками реактивного сопла, изменение центровки самолета перекачкой топлива и т.д.).

К топливным системам предъявляют следующие основные требования.

1. Надежная подача топлива к двигателю с требуемым расходом и под необходимым давлением на всех допускаемых режимах эксплуатации самолета и двигателя.

2. Высотность ТС должна быть не менее потолка (статического или динамического) самолета.

3. Максимальная и автоматическая выработка топлива из баков в заданной последовательности при сохранении центровки самолета в допустимом диапазоне. При нарушении функционирования автоматики управления работа системы должна управляться в ручном режиме. У сверхзвуковых самолетов необходимо предусматривать автоматическую балансировочную перекачку топлива синхронно с перемещением центра давления в зависимости от скорости полета.

4. Обеспечение живучести и безопасности полетов, в том числе и пожарной безопасности. Для повышения живучести должно быть предусмотрено: использование топлива из любого бака для любого двигателя; резервирование наиболее важных агрегатов; размещение в баках заборных отсеков (для маневренных самолетов – отсеков отрицательных перегрузок) и другие мероприятия. Для повышения пожарной безопасности экипажа и пассажиров баки с топливом не должны располагаться вблизи кабин экипажа и пассажирских салонов.

5. Закрытая заправка (заправка снизу) баков топливом, для топливных систем с емкостью более 5 м³. Темп заправки должен быть не менее 25 л/с через каждую заправочную точку. При общей вместимости баков менее 5м³ время открытой заправки не должно превышать 10 мин.

6. Слив топлива в полете для самолета, имеющих ограничения по посадочной массе или центровке.

7. Полный слив топлива на земле из баков, трубопроводов и агрегатов топливной системы.

8. Надежный, удобный и непрерывный контроль работы топливной системы на земле и в полете.

10. Защита агрегатов топливной системы от коррозии, обмерзания, воздействия микроорганизмов, разрядов статического электричества, перегрева. Обеспечение прочности и вибростойкости.

11. Эксплуатационная технологичность - приспособленность топливной системы к выполнению работ по техническому обслуживанию в кратчайшее время при минимальных затратах.

5.2 Сорта реактивных топлив Авиакеросины

Для дозвуковой авиации предусмотрено пять марок топлива (ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ), для сверхзвуковой— две (Т-6 и Т-8В). Массовыми топливами в настоящее время являются топлива ТС-1 (высшего и первого сортов) и топливо РТ(высшего сорта).

Топливо Т-1, которое получают в основном из малосернистых нефтей, содержит значительное количество нафтеновых углеводородов и отличается более высокой плотностью по сравнению с другими широко распространенными сортами авиационного керосина (по техническим нормам плотность при 20 °С не ниже 0,800 г/см³, фактически 0,800-0,830 г/см³).

Продукт перегонки малосернистых нефтей нафтенового основания с пределами выкипания 130…280 °C. Нафтеновые соединения, содержащиеся в топливе, обеспечивают хорошие противоизносные свойства, с другой стороны, топливо имеет очень низкую термоокислительную стабильность. Сырьем для производства служат дефицитные сорта нефти с ничтожным содержание серы (нефти Северного Кавказа и Азербайджана).

Наиболее широко применяется топливо ТС-1 (буквы в его марке означают «топливо сернистое»). Топливо ТС-1 вырабатывают из сернистых нефтей, ресурсы и добыча которых в несколько раз больше по сравнению с малосернистыми нефтями. Топливо ТС-1 имеет меньшую плотность (не ниже 0,775 г/см³ при 20° С), оно несколько хуже, чем топливо Т-1, по коррозионным свойствам и влиянию на износ топливных насосов двигателей; однако топливо сорта ТС-1 обеспечивает нормальную работу в течение полного ресурса серийных двигателей, для которых он предназначен.

Это топливо получают прямой перегонкой сернистых нефтей (целевая фракция— 140…280 °C). В случае высокого содержания общей серы проводят гидроочистку после чего используют в смеси с прямогонной фракцией. Содержание гидроочищенного компонента ограничивают концентрацией 70 % для предотвращения снижения противоизносных свойств топлива. Наиболее распространенный вид авиакеросина для дозвуковой авиации. Используется как в военной, так и в гражданской технике.

Топлива ТС-1 и Т-1 (особенно Т-1) обладают недостаточной термической стабильностью. Их заменой может служить термостабильное топливом сорта Т-7. Оно вырабатывается из той же нефтяной фракции, что и ТС-1, путем гидроочистки (очистки водородом) от нестабильных и коррозионно-активных примесей. При этом противоизносные свойства топлива ухудшаются, а также увеличивается склонность к газовой коррозии камер сгорания двигателя.

Унифицированный сорт топлива РТ предназначен для реактивных двигателей дозвуковой авиации и сверхзвуковой с ограниченной продолжительностью полета.

Получают гидроочисткой прямогонных керосиновых фракций с пределами выкипания 135…280 °C. В результате гидроочистки снижается содержание серы и меркаптанов (без изменения углеродного состава), но также ухудшаются противоизносные свойства и химическая стабильность. Для предотвращения этого в топливо вводят противоизносные и антиокислительные присадки. Топливо может храниться до 10 лет и полностью обеспечивает ресурс работы двигателя.

Гидроочистка это процесс насыщения топлива водородом при давлении 1,5…2,2 МПа и температуре 300…400 °C.

Это топливо производится из различных нефтей и по разной технологии. По нормам фракционного состава топливо РТ соответствует авиакеросинам как сорта Т-1, так и сортов ТС-1 и Т-7. Плотность топлива РТ установлена не ниже 0,775 г/см³ при 20 °С как для сортов ТС-1 и Т-7, но может изготавливаться с плотностью не ниже 0,800 г/см³.