книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учебник

с точки зрения смятия в более тяжелых условиях (6 = 0,4 ч-0,6),

чем проушины консоли (6=1,0 -н 1,5), поэтому они выполня­ ются более массивными.

При работе проушин на разрыв необходимо увеличение раз­ меров их внешних частей. Из-за больших растягивающих нагру­ зок в нижних панелях нижние проушины и консоли у центро­ плана делаются более мощными, чем верхние. К подвижным консольным поверхностям, передающим большие нагрузки, предъявляются особые требования: малое значение коэффици­ ента трения, сохранение чистоты поверхности и обеспечение

370

смазки во всем диапазоне рабочих температур для увеличения срока службы.

Этим требованиям в подшипниках скольжения наиболее удовлетворяют антифрикционные покрытия контактных поверх­ ностей: стекловолокно, пропитанное тефлоном; металло-графи­ товые материалы на эпоксидных смолах, дисульфат молибде­ на и др. Элементы конструкции узла, на которые наносятся антифрикционные покрытия, обычно выполняются из нержавею­ щих сталей.

§15.3. ЭЛЕМЕНТЫ КРЕПЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

ИДРУГИХ АГРЕГАТОВ

Вполете и при посадке на узлы крепления двигателей и других агрегатов, установленных на летательном аппарате,

при движении по грунтовым аэродромам), и вибрационные на­ грузки, возникающие от действия переменных сил.

Эти виды нагрузок, задаваемые нормами прочности, учиты­ ваются при расчете и конструировании элементов крепления двигателей и других агрегатов.

335. Узлы крепления двигателей, помимо упомянутых выше нагрузок, передают на конструкцию тягу двигателей, реактив­ ный и гироскопический моменты. Схемы крепления двигателей могут быть самыми различными. Элементы крепления турбо­ реактивных двигателей обычно передают нагрузки от двигате­ ля непосредственно на конструкцию летательного аппарата. Крепления турбовинтовых двигателей имеют, как правило, про­ межуточный элемент — ферму. Двигатели создают при своей работе периодические силы, передающиеся через элементы крепления на конструкцию летательного аппарата (см. гл. 13,

§ 4 ).

Для уменьшения вибрационных нагрузок на различные аг­ регаты, установленные на летательном аппарате, необходимо прежде всего уменьшить эти силы и избежать явления резо­ нанса. Это особенно важно для аппаратов с турбовинтовыми двигателями, которые при работе имеют широкий эксплуата­ ционный диапазон частот вынужденных колебаний. Поэтому крепление ТВД включает в себя упругую подвеску с амортиза­ торами, которая уменьшает частоты собственных колебаний двигательной установки.

Пример конструкции такого узла приведен на фиг. 15.21.

336. Элементы крепления целого ряда агрегатов имеют раз­ ное конструктивное оформление, но их работа и расчет прин­ ципиально не отличаются от узловых соединений, рассмотрен­

Г л а в а XVI

ТОПЛИВНЫЕ и п р о т и в о п о ж а р н ы е с и с т е м ы

§ 16.1. ТРЕБОВАНИЯ К ТОПЛИВНЫМ СИСТЕМАМ. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ

Топливные системы летательных аппаратов представляют собой сложный комплекс различных агрегатов и устройств, обеспечивающих подачу топлива к двигателям в необходимых количествах и с требуемым давлением на всех режимах полета, установленных для данного летательного аппарата.

Высокие значения тяг и расходов топлива реактивных дви­ гательных установок, с одной стороны, и стремление к повы­ шению дальности и продолжительности полета — с другой, при­ вели к тому, что на современных самолетах вес топливной си­ стемы составляет 30—50 и более процентов их взлетного веса.

Размещение больших объемов топлива в разных частях кон­ струкции самолетов (фюзеляже, крыле и даже оперении), обес­ печение возможности монтажа и демонтажа топливных баков

идругих агрегатов топливной системы, создание герметичных отсеков для размещения топлива и т. п. в целом ряде случаев усложняют конструкцию планера, технологию его изготовления

иувеличивают вес его конструкции.

Большие диапазоны высот и скоростей, большие значения перегрузок современных самолетов оказывают существенное влияние на условия работы топливных систем, что учитывает­ ся при их проектировании и эксплуатации.

337. Основные характерные требования, предъявляемые к топливным системам самолетов и других типов летательных аппаратов, состоят в следующем:

—надежности питания двигателей топливом на любых ус­ тановленных для данного летательного аппарата режимах по­ лета (на всем диапазоне высот и скоростей, эксплуатационных перегрузок и температур, на форсаже и т. д.);

—достаточной емкости топливных баков и отсеков для обеспечения заданной дальности и продолжительности полета. Для увеличения дальности полета для ряда самолетов возни­ кает необходимость применения подвесных топливных баков или дозаправки топливом в воздухе;

373

— удобстве эксплуатации топливной системы на земле. Для этого должны быть обеспечены: удобные подходы к основным агрегатам топливной системы, быстрые заправка (в частности, централизованная) и слив топлива; легкосъемность агрегатов, топливных баков и т. п.;

—удобстве эксплуатации топливной системы в воздухе. Для этого предусматриваются автоматизация порядка выработки топлива для обеспечения в требуемых пределах центровки са­ молета; возможность контроля выработки топлива во все вре­ мя полета; возможность быстрой отсечки подачи топлива х двигателю в случае возникновения пожара и т. д.;

—тщательной фильтрации топлива, поступающего к двига­ телям, особенно на самолетах с ТРД, так как топливоподаю­ щая аппаратура реактивных двигателей (насосные пары, зо­

возможных случаях нагружения, включая и вибрационные на­

грузки;

— минимальном весе топливной системы при обеспечении необходимой прочности элементов топливной системы (вес всех

— высокой надежности и боевой живучести топливной си­ стемы.

Топливная система самолетов с ВРД и ТВД (в дальнейшем ее будем рассматривать и называть просто топливной систе-

, Система дренажа

Фиг. 16.1

мой) обеспечивает подачу необходимого количества топлива с определенным давлением к подкачивающим насосам двигателя. Топливная система двигателя обеспечивает подачу топлива от насосов высокого давления до форсунок двигателя.

338. Простейшая принципиальная схема топливной системы

самолета с ТРД представлена на фиг. 16.1.

374

На взлете для большей надежности системы топливо обыч­ но расходуется из расходного бака III. Затем оно начинает вырабатываться из других баков через расходный бак в опре­ деленной последовательности или параллельно из баков I и И, обеспечивая заданное положение центра тяжести самолета. Насосы перекачки (н. пер.) обеспечивают перекачку топлива из баков I и II в расходный топливный бак.

В расходном баке для повышения надежности устанавлива­ ются иногда два подкачивающих насоса (я. подк.), работаю­ щих на одну магистраль, подающую топливо к насосам высо­ кого давления на двигателе. При этом производительность каждого насоса должна быть рассчитана на полный расход топлива на максимальном режиме работы двигателя (без фор­ сажа) .

Давление топлива за насосами в необходимых случаях конт­ ролируется манометрами (М).

Поплавковые клапаны (ПК), установленные в расходном баке, позволяют обеспечивать перекачку топлива в расходный бак только в том случае, когда уровень топлива в расходном баке будет ниже заданного, чтобы не переполнить расходный бак и предотвратить выброс топлива через дренажную систему.

Следует заметить, что в системах с обычными поплавковыми клапанами (аналогичных рассматриваемой) из-за негерметичности клапанов, перекрывающих доступ топлива в расходный бак, может произойти переполнение расходного бака, неравно­ мерная подача топлива из других баков в расходный бак и на­ рушение центровки самолета.

Во избежание этого возможного дефекта применяется схе­ ма с управляемым клапаном подачи топлива (клапаном пере­ пуска топлива) при помощи командного давления топлива, ко­ торая будет рассмотрена ниже.

Обратные клапаны (ОК) обеспечивают перетекание топли­ ва самотеком только в одном направлении — к расходному ба­ ку — и могут обеспечить перетекание топлива в расходный бак при отказе насосов перекачки или снижении их производитель­

ности.

Заливные горловины (Г) устанавливаются на каждом баке, имеющем большую емкость (или для группы баков небольшой емкости) с таким расчетом, чтобы время заправки топливной системы было в соответствии с нормами.

Система дренажа обеспечивает выход воздуха из системы при заправке и обеспечивает в полете избыточное давление з баках за счет скоростного напора для повышения высотности топливной системы. Кроме того, дренажная система выравни­ вает давление в баках при выработке топлива и предотвраща­ ет возникновение перепада давления при быстром снижении летательного аппарата.

375

Вопрос обеспечения высотности топливных систем будет специально рассмотрен ниже.

Топливная система с расходным баком имеет следующие до­ стоинства:

1. Повышенная надежность и боевая живучесть. Это обес­

летчика остается в распоряжении расходный бак, защиту кото­ рого (от пуль, осколков и т. д.) обеспечить легче.

2. Один расходный бак оборудовать специальными устрой­

3.При выходе из строя одного из баков (либо при выра­ ботке топлива из одного бака или группы баков) питание ав­ томатически переключается на другие баки.

4.При схеме с одним расходным баком насос (насосы)

подкачки устанавливается только в нем, а в остальных баках ставятся насосы перекачки, которые являются менее высоко­ напорными, а следовательно, более легкими.

Кроме рассмотренной схемы топливной системы с насоса­ ми перекачки, возможны и другие: схема топливной системы с подачей топлива в расходный бак за счет повышенного дав­ ления в других баках по сравнению с расходным, схема с по­ дачей топлива в расходный бак самотеком, а также смешан­ ные схемы.

339.Высотность топливной системы обеспечивается создани­

ем необходимых условий для нормального питания двигате­ лей топливом до заданной ТТТ высоты полета. Расчет на вы­ сотность заключается в определении условий бескавитационной работы топливной системы.

Основная величина, определяющая нормальную бескавита-

явления кавитации должно превышать упругость паров топ­ лива pt на величину кавитационного запаса &ркав'

от типа насоса, режима и условий его работы.

На фиг. 16.2 приведены два вида кавитационных харак­

S76

•стоянных числах оборотов насоса и температуре топлива

(я = const и t° = const).

Кавитационные характеристики (фиг. 16.2,а) используются тогда, когда рассматриваются режимы работы насосов, не до­ пускающие возникновения кавитации или допускающие ее в очень незначительной степени. Кавитационные характеристики

pSc мм.рт.ст

Фиг. 16.2

(фиг. 16.2,6) применяются при рассмотрении работы насосов в глубоко кавитационной области вплоть до полного разрыва тока жидкости.

Если уменьшить давление на входе в насос рвс (что про­ исходит, например, при увеличении высоты), то из топлива на­ чнут вначале выделяться пузырьки растворенного в топливе воздуха и паров топлива. При этом объемная производитель­ ность насоса начинает падать. Начинает падать также и давле­ ние за насосом. Это означает наступление кавитационного ре­ жима. Условно началом кавитационного режима считается па­ дение номинального давления за насосом на 1—2°/о.

При дальнейшем снижении давления рвс кавитационный режим развивается и в точке а (фиг. 16.2,а ) наступает пол­

насосе образуются зоны, в которых местные давления могут снизиться до значений, равных несмотря на то, что рвс > pt.

Для насосов подкачки, подающих топливо с определенным давлением к двигателю, работа их даже в начале кавитацион­ ного режима недопустима, так как при этом могут возникнуть резкие колебания давления в системе, нарушается работа ав­ томатики, элементы насоса подвергаются вибрационным нагруз­ кам и т. п.

Для насосов перекачки топлива из бака в бак работа в зо­ не пониженного давления на всасывании (т. е. при наличии кавитации) хотя и нежелательна, но допустима при условии, что насос обеспечивает потребный расход топлива при пере­ качке.

377

исходит интенсивное выделение пузырьков воздуха из топлива при наборе высоты. Поэтому для таких самолетов необходимо

избыточное давление за насосом подкач­ ки;

Тудельный вес топлива;

Zпревышение уровня топлива в расход­ ном баке над точкой входа в центробеж­

ный насос двигателя — ДЦН (фиг. 16.3); АРн — гидравлическое сопротивление магистра­ ли от насоса подкачки до двигательного

насоса;

APi — потери давления топлива, связанные с инерционными нагрузками,

Давление АРб> создаваемое системой наддува для обеспе­ чения высотности топливной системы, не следует делать боль­ ше необходимого, так как его увеличение требует повышения прочности баков и, следовательно, их веса.

Величина г для двигательных насосов может быть больше и меньше нуля в зависимости от взаимного расположения ба­ ка (и уровня топлива в нем) и насоса и от положения само­

лета.

Для расчета с целью повышения надежности системы вы­ бирают самое невыгодное значение z из всех возможных слу­ чаев полета при принятой компоновке топливной системы на самолете. Минимальным уровнем топлива в баках, также оп­ ределяющем величину z, можно считать: для насосов подкач­ ки — уровень, соответствующий 5—7% от общего запаса топлива; для насосов перекачки — полную выработку топли­ ва из бака.

378