Приложение к вопросам по экзамену 2016 май (4 курс с опозданием)
21 Общая характеристика и требования, предъявляемые к топливным системам. Краткая характеристика топливной системы МиГ – 29.
Топливная система (ТС) летательного аппарата (ЛА) представляет собой совокупность систем, емкостей, агрегатов, обеспечивающих заправку, слив и хранение топлива на борту ЛА, а так же бесперебойную нормированную подачу топлива к силовой установке на всех эксплуатационных режимах полета.
ТС, как правило, включает в себя магистрали, начинающиеся от заправочной горловины или штуцера централизованной заправки самолета топливом и заканчивающиеся у форсунок впрыска топлива в основную (форсажную) камеру сгорания. Условно ТС делится на две части: самолетную и двигательную. Та часть магистрали, которая простирается до основных насосов подачи топлива в двигатель, называется самолетной ТС. Она обычно заканчивается перекрывными или противопожарными кранами.
Двигательная ТС представляет собой часть магистрали от основных насосов подачи топлива под высоким давлением до форсунок двигателя. В данной теме будет рассмотрена только самолетная ТС.
На реактивных самолетах нашей страны нашли применение авиационные керосины: Т-1, ТС-1, РТ, ТС-1Г, Т-5, Т-7.
Масса топлива на борту ЛА в зависимости от ЛТХ составляет 20.. .60 % взлетной массы.
К ТС предъявляются следующие основные требования:
- обеспечение потребного питания двигателя(лей) на всех эксплуатационных режимах его(их) работы, во всем диапазоне высот и скоростей полета с допустимыми положительными, отрицательными и нулевыми перегрузками а так же в перевернутом полете;
- емкость топливных баков должна обеспечивать заданную по ТТТ дальность и продолжительность полета ЛА;
- обеспечение возможности использования всего запаса топлива для питания работающих двигателей при выходе из строя части двигателей ЛА;
- сохранение запасов топлива в исправных баках в случае повреждения одного(нескольких) из баков системы ЛА;
- сохранение центровки ЛА в заданных пределах (достигается определенным порядком выработки топлива из баков);
- простота и удобство в эксплуатации системы в полете и на земле (достигается автоматической выработкой топлива, возможностью контроля за исправностью и т. д.);
- пожарная безопасность (применение бортовых систем предупреждения о пожаре, средств пожаротушения, системы нейтрального газа, конструктивных методов и т. д.);
- обеспечение работоспособности системы в условиях высоких (до + 50 С) и низких (до - 60 С) температур. Наиболее важным из перечисленных требований является обеспечение потребного питания двигателей топливом на практическом и динамическом потолках полета самолета, т. е. ТС должна иметь высотность, обеспечивающую полную реализацию возможностей двигателей ЛА по созданию тяги.
Высотность топливной системы - это предельная высота, до которой система способна надежно и устойчиво обеспечивать потребную подачу топлива к насосам двигателя.
Граница высотности ТС определяется началом возникновения кавитации в топливе. Сущность кавитации состоит в следующем: в трубопроводах, насосах и других элементах ТС на больших высотах (при низком атмосферном давлении) образуются паровоздушные пробки в результате интенсивного испарения легких фракций топлива и выделения растворенного в нем воздуха. Кавитация может вызвать перебои в подаче топлива к насосам и послужить причиной останова двигателя в полете.
Повышение высотности ТС самолетов достигается:
- наддувом топливных баков;
- установкой насосов подкачки;
- применение топлив с меньшим давлением насыщенных паров;
- сепарацией топлива;
- уменьшением гидравлических потерь в агрегатах и трубопроводах.
Подробно:
Наддув топливных баков позволяет увеличить высотный диапазон бескавитационной работы насосов путем создания избыточного давления топлива в баках. В зависимости от способов создания избыточного давления в баках ТС самолетов делят на:
- системы открытого типа. Топливные баки сообщены с атмосферой дренажной системой. Избыточное давление в них создается за счет использования скоростного напора забортного воздуха;
- системы закрытого типа. Топливные баки изолированы от атмосферы. Поддержание в них необходимого избыточного давления осуществляется воздухом, отбираемым от компрессора двигателя или специальных бортовых систем;
- системы полузакрытого типа. Поддержание необходимого избыточного давления в баках осуществляется комбинацией двух, выше рассмотренных способов.
В системах всех типов необходимая величина избыточного давления в баках, как правило, обеспечивается предохранительными клапанами.
Установка насосов подкачки повышает высотность ТС путем увеличения давления в магистрали подвода топлива к основным насосам силовой установки. Наиболее выгодными для этой цели являются насосы центробежного типа, имеющие большую производительность и малую массу.
Применение топлив с меньшим давлением насыщенных паров.
Давление насыщенных паров зависит от количества легких фракций в топливе. Чем меньше их содержание, тем выше антикавитационные свойства топлива. В настоящее время для высотных сверхзвуковых самолетов используются топлива утяжеленного фракционного состава.
Сепарация топлива заключается в непрерывном разделении потока топлива на жидкую и газовую фракции, что позволяет уменьшить давление насыщенных паров.
Уменьшение гидравлических потерь во всех элементах ТС снижает степень турбулентности потока, а значит, повышает высотность.
Все же наибольший эффект повышения высотности ТС дает комбинированное применение рассмотренных выше и других способов.
На современных ЛА топливо используется не только как горючее, но и в качестве:
- хладагента, обеспечивая охлаждение рабочих жидкостей гидросистем и масел двигателей, воздуха системы кондиционирования кабины, блоков радиолокационных станций, нагревающихся поверхностей планера и т. д.
- рабочей жидкости некоторых силовых систем (например, для управления створками реактивного сопла двигателя);
- «командной» жидкости, обеспечивая очередность заправки и выработки топлива.
Магистрали самолетной топливной системы условно можно разделить на:
- систему заправки;
- систему подкачки (подачи) топлива;
- систему перекачки;
- систему аварийного слива;
- систему командного давления;
- систему дренажа;
- систему наддува;
- систему контроля;
- вспомогательные системы.
Краткая характеристика топливной системы МиГ - 29.
Топливная система самолета МИГ - 29 обеспечивает заправку, размещение и хранение запаса топлива на борту самолета, подачу его к силовой установке в. нужных количествах и с достаточным давлением при запуске и на всех режимах её работы на земле и в полете. Кроме того, топливо используется в качестве хладагента для охлаждения антифриза в топливно-жидкостном радиаторе системы охлаждения РЛС, воздуха в топливно-воздушном теплообменнике системы кондиционирования, масла в гидроприводе ПГЛ - 40.
В качестве топлива находят применение авиационные керосины Т - 1, ТС - 1, РТ или их смесь в любой пропорции. В зимний период в топливо добавляется жидкость «И» из расчета 0,2...0,3 % по объему.
Топливная система (рис. 57) является системой закрытого типа и включает:
- топливные баки;
- систему заправки;
- систему подачи топлива к насосам двигателей;
- систему перекачки топлива в расходный бак;
- систему наддува и дренажа баков;
- систему управления порядком выработки топлива.
Топливо на самолете размешается в пяти баках отсеках корпуса (баки № 1, 2, 3 и два бака № ЗА) и двух баках отсеках крыла (левый и правый). Предусмотрена установка одного подвесного бака под корпусом (ПФБ) и двух под крылом (ПКБ), которые могут быть сброшены в полете.
Заправка баков топливом производится, централизовано через бортовой штуцер. Управление заправкой и её контроль осуществляется с помощью пульта, входящего в комплект топливомерно-расходомерной системы и установленного в отсеке левой опоры шасси. Возможна открытая заправка баков через свои заправочные горловины.
Наддув баков осуществляется воздухом, отбираемым от компрессоров двигателей, или азотом из баллонов системы нейтрального газа. Заданное давление в баках - отсеках поддерживается двухрежимным агрегатом наддува, а в подвесных топливных баках (ПТБ) и в топливном аккумуляторе - предохранительными клапанами.
Подача топлива к турбостартеру осуществляется электроцентробежным насосом, а к двигателям электроцентробежным и гидротурбонасосами бака № 2. Особенности размещения этих насосов, наличие топливного аккумулятора позволяет обеспечивать бесперебойную подачу топлива к насосам двигателей при действии положительных, отрицательных и нулевых перегрузок.
Перекачка топлива в расходный бак производится струйными и гидротурбонасосами соответствующих баков. Из ПТБ топливо вытесняется воздухом. Слив топлива из баков осуществляется через общий сливной узел непосредственно в топливозаправщик. Остаток топлива может быть слит через сливные пробки.
Контроль за работой топливной системы осуществляется с помощью топливомерно-расходомерной системы.
Топливные баки.
Топливные баки служат для размещения необходимого количества топлива на борту самолета.
Баки - отсеки корпуса (№1, 2, 3 и ЗА) и крыла (правый и левый) клапанной конструкции. Герметизация баков достигается применением специальной пасты, которой промазывают все швы внутри баков. Стенками баков - отсеков корпуса являются шпангоуты №№ 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7, 7 и 8 соответственно.
Бак № 2 является расходным и выполняет функции отсека отрицательных перегрузок. Баки - отсеки крыла образованы стенками лонжеронов №1 и 3, передней стенкой, нервюрами № 1 и 8.
Подвесные баки предназначены для увеличения запаса топлива на самолете и, следовательно, увеличения дальности и продолжительности полета.
Подвесной бак под корпусом (рис. 56) неразъемный, емкостью 1400л.
Масса пустого бака 100 кг. Конструктивно бак представляет собой работающую оболочку, подкрепленную шпангоутами и диафрагмами, которые делят его на три отсека: два герметичных для топлива (передний и задний) и один отсек топливной аппаратуры. В переднем топливном отсеке выполнен колодец с рым - болтом 7 крепления бака, в заднем выхлопная труба 11 турбостартера. Подвеска бака осуществляется ушком рым - болта 7 на балочный держатель с замком ДЗ - 59 (шпангоут № 6) и на два крючка (шпангоут №8) задним узлом крепления 9.
Заправка бака топливом производится закрытым способом через штуцер 1, установленный в отсеке топливной аппаратуры под съемным обтекателем. Топливо поступает в передний отсек, затем по патрубку 12 переливается в задний. На окончание заправки реагирует датчик 8, который замыкает цепь питания лампы табло «Заправка окончена» на пульте управления заправкой. Он же посылает электросигнал к агрегату централизованной заправки 5, отсекающему подачу топлива в бак.
При выработке топливо вытесняется воздухом из заднего отсека в передний и затем в бак № 1. Контроль величины наддува бака воздухом после его подвески может быть проведен с использованием штуцера 18, расположенного на трубопроводе системы наддува.
Слив топлива из бака осуществляется через кран 2, к которому подсоединяется шланг топливозаправщика. Остаток топлива может быть удален через сливные пробки 13 и 14.
Подвесной крыльевой бак (рис. 58) представляет собой работающую оболочку, подкрепленную шпангоутами. Емкость бака 1150 литров, масса пустого - 84 кг.
Бак выполнен разъемным состоящим из трех частей: носовой 1, средней 4 и хвостовой 12. Крепление составных частей осуществляется болтами 17, герметичность - стыковочным кольцом, в торцевые канавки которого заложены уплотнительные кольца. Носовая и хвостовая части бака выполнены взаимозаменяемыми после перестановки местами стабилизатора 13 и дестабилизатора 39. Заправочная горловина 2 выполнена в носовой части бака, имеет сетчатый фильтр и закрывается крышкой. Горловина 2 хвостовой части бака фильтра не имеет. Используется для откачки топлива из бака. Средняя часть бака силовая. На ней расположены два упора 5 и 10 и узлы подвески бака к пилону на крыле самолета. Для этого в силовых шпангоутах 23 выполнены колодцы под рым - болты 6. Передний упор 5 воспринимает боковые нагрузки и фиксирует положение бака на держателе; задний 10 воспринимает, кроме того, осевую нагрузку. Внутри средней части бака установлена труба 36, служащая для забора топлива из бака. На её входной части (заборнике) 18 смонтирован поплавковый клапан 19. При снижении уровня топлива в баке поплавок клапана, опускаясь вниз, своим рычагом перемещает втулку и перекрывает доступ воздуха в топливную магистраль. Противоположный конец внутри баковой трубы соединен со штуцером 9 на наружном фланце бака. Рядом закреплен штуцер 8 подвода воздуха из системы наддува. Стравливание давления воздуха из бака после выключения двигателей осуществляется нажимным клапаном 3.
Пилон (рис. 59) крыльевого подвесного бака обеспечивает фиксацию бака под крылом и перекачку топлива из него в крыльевой бак - отсек.
Крепление пилона к крылу осуществляется шкворнями. Пилон состоит из средней части, хвостового и носового обтекателей. В пилоне размещены: замок ДЗ - 59 (8), автомат одновременного сброса баков 10, узел выработки топлива 5, узел наддува 6 подвесного бака, для доступа, к которому на хвостовом обтекателе выполнены створки, отсечной клапан 12, способствующий быстрому закрытию клапана 4 выработки топлива с целью исключения попадания воздуха наддува ПТБ в крыльевые баки - отсеки.
Замок ДЗ - 59 (рис. 60) имеет механизмы 9 и 11 принудительного отталкивания бака. Работа замка основана на принципе использования пороховых газов от пиропатрона ПК- ЗМ-1 5.
Автомат одновременного сброса (рис. 61) подвесных крыльевых баков замыкает микровыключателем 3 цепь сброса второго бака в случае сброса одного из них.
Узел выработки топлива (рис. 57) из подвесных крыльевых баков имеет: клапан выработки топлива 82, который открывается давлением командного топлива, поступающим от струйного датчика 61 крыльевого бака, датчик - сигнализатор 11 (рис. 59) выработки топлива, поплавковый клапан 12, который препятствует перетеканию топлива через дренажный штуцер 13 в атмосферу. Сигнализация о выработке топлива поступает только после выработки обоих подвесных крыльевых баков.