2.4.2 Расчет дренажной системы
В дренажную систему входят:
- воздухозаборники;
предохранительные клапаны;
вакуумные клапаны;
трубопроводы и их соединения;
поплавковые клапаны.
Расчётными случаями для определения диаметра дренажного трубопровода являются: экстренное снижение или пикирование самолёта, выработка (слив) топлива из баков и закрытая заправка топливом. Температура топлива при расчётах принимается, равной "минус" 60°С.
При расчёте экстренного снижения или пикирования диаметр дренажного трубопровода может быть определён из уравнений :
,
где
- объём бака;
,
-
удельный вес воздуха на высоте Н1
и Н2
соответственно (причём
);
и
-
скорость пикирования и скорость течения
воздуха в дренажном трубопроводе ;
lдр и dдр - длина и диаметр дренажного трубопровода;
при
,
где j°- угол скоса дренажного трубопровода;
и
- коэффициент сопротивления трения и
коэффициент местного сопротивления
при движении воздуха в дренажном
трубопроводе.
Получаем выражение:
При выработке топлива из бака необходимо, чтобы он заполнялся воздухом. Для самолетов с большими высотами полета необходимо применять комбинированную систему дренажа. При этом баки сообщаются с атмосферой через наружные патрубки дренажных трубопроводов, установленных против потока. Кроме этого комбинированная система дренажа позволяет производить забор воздуха от компрессора двигателя.
Для обеспечения дренажа полностью заправленного топливного бака и предотвращения выброса топлива дренажный трубопровод подключается к баку в верхней точке.
Для предотвращения выброса топлива через дренажный трубопровод при эволюциях ЛА применены петлеобразные участки трубопровода. Для ограничения величины скоростного напора в системе дренажа установлены предохранительные клапаны.
2.4.3 Расчет системы аварийного слива и заправки топлива
Аварийный слив топлива в полете производится перед вынужденной посадкой, когда по условиям прочности конструкции самолёт имеет ограничения в посадочном весе, когда наличие топлива на борту нежелательно из соображений противопожарной безопасности (при посадке с отказавшим шасси, двигателем и др.) и когда посадка производится на аэродром с недостаточно длинной полосой. На данном самолете топливо сливают через сливные отверстия на концах крыла. Система имеет расходные топливомеры, измеряющие количество слитого топлива.
Важным
параметром системы аварийного слива
топлива является время слива. Время
аварийного слива топлива
регламентировано НЛГ самолетов или
рассчитывается по формуле:
,
где
-
площадь сечения бака горизонтальной
плоскостью;
-
площадь отверстия слива топлива;
и
- начальный и конечный уровни в баке по
отношению к нижней кромке сливного
патрубка;
-
сумма гидравлических потерь в сливном
трубопроводе.
В случае, когда осуществляется наддув баков с давлением , величины и принимаются равными
и
соответственно.
Сумма гидравлических потерь определяется по аналогии с расчетом гидравлических потерь при расчете топливной системы на высотность.
Принципиальная схема системы аварийного слива показана на Рис.26
Рис.26.
Топливо на земле сливают для выполнения ремонтных работ через баковые и магистральные краны. Слив топлива в полете предусмотрен на некоторых типах ЛА, когда их посадочный вес больше допустимого. Он может быть использован в аварийных случаях для изменения центровки.
Слив топлива может производиться самотеком, поддавливанием и при помощи насосов. Применение того или иного способа зависит от компоновки ЛА, размещения баков и двигателей. Топливо в баках, расположенных вдали от двигателей, сливается самотеком или поддавливанием.
Сливная магистраль должна обеспечивать безопасный слив топлива как на земле, так и в воздухе. Необходимо, чтобы слив топлива происходил с концов консолей крыла. При этом топливо не будет попадать на двигатели. Целесообразно проводить слив топлива с помощью насосов.
Из бака 1 топливо перекачивается в конец крыла с помощью насоса 2. При сливе открывается кран 4 сливной магистрали и закрывается перекрывной кран 3 заборной магистрали.
Схема заправки топливом
Для данного самолета применена централизованная система заправки. При централизованной заправке топливо от заправочного штуцера, расположенного в левой нише стойки шасси, поступает в топливный бак №1. От этого бака топливо перекачивается в остальные баки, с помощью струйных насосов. Система централизованной заправки имеет световую и звуковую сигнализацию об опасном повышении давления в баках.
Так как самолет должен эксплуатироваться в самых различных условиях, то для данного военно-транспортного самолета целесообразно применить закрытую заправку. При закрытой заправке топливо от заправочного устройства подается к заправочным штуцерам баков, расположенных на нижних поверхностях консолей крыла.
Заправка осуществляется по следующей схеме (рис.27):
Рис.27. Магистраль закрытой заправки топливом.
Через заправочный штуцер 1 топливо поступает в заправочную магистраль. При помощи выключателей достигается открытие кранов заправки 2. После заполнения баков 3 индуктивные датчики уровня 5 выдают команды на автоматическое закрытие кранов заправки. В случае отказа крана имеются предохранительные поплавковые клапаны уровня 4. Для откачки топлива из шланга предусмотрен дренажный клапан 6.
Расчеты на высотность, дренаж и аварийный слив были проведены при помощи ЭВМ и программы, специально разработанной для расчета топливной системы. В результате были получены диаметры трубопроводов, высоты, на которых еще можно эффективно и безопасно использовать топливную систему. На чертеже самолета изображены функциональные схемы систем самолета: дренажной, топливной, масляной, системы нейтрального газа, противопожарной и топливной. Отдельно на чертеж вынесены ниппельное и гибкое дюритовое соединение. Приведем схему обратного клапана (рис. 28):
1 - штуцер 2-клапан
- уплотнительное кольцо
- пружина
- корпус
Рис. 28- Схема обратного клапана
Обратный клапан состоит из штуцера, ввернутого в корпус. В штуцере находится клапан, удерживаемый пружиной. Во время заправки самолета топливом клапан закрыт. Давление внутри корпуса равно давлению заправки, которое совместно с пружиной удерживает клапан в закрытом положении. После окончания заправки топливо отсасывается из трубопровода заправки, и в полости корпуса корпуса создается разряжение. Так как давление воздуха в штуцере равно атмосферному, , клапан открывается, преодолевая давление пружины. Воздух поступает в корпус 5, а из корпуса - в трубопровод заправки. Открытие клапана происходит при давлении 0,05...0,1 кгс/см2 (0,005.„0,01 МПа).