
Матвеенко А.М. (ред.) - Системы оборудования летательных аппаратов - 2005
.pdfСпособы и системы защиты JIA от обледенения |
449 |
Рис. 12.39. Вари анты секциониро ваниязащищаемой поверхности на ло пасти несущего винта вертолета:
I — секционирова ние по радиусу; II секционирование по хорде; 1, 2, 3 — 1, 2 и 3-я секции проти вообледенителя
/ |
t |
' |
[С. 12.40. Устройство рабочей части электротепловой ПОС лопасти несущего винта:
-штепсельный разъем; 2 — стяжной хомут; 3 — электрокабели; 4 — нагревательный пакет;
-оковка; 6 — резиновый слой
В о-вторы х, разм еры зоны защ иты лопасти по верхней и н и ж ней поверхности различны и достигаю т 8... 12 % хорды н а верхней поверхности и 25...28% н а ниж ней . Это различие связано с о со бен ностям и обтекан ия несущ его вин та вертолета.
В -третьих, если сам олетны й винт, к ак правило, целиком вхо дит в состав одной из секц ий П О С , то н а л опасти несущ его винта
15 -1 1 3 6 2
450 Противообледенительные системы JIA
вертолета м ож ет разм ещ аться н есколько секц и й систем ы защ иты . Это приводит к сущ ественном у услож нению коллекторного узла, предназначенного для передачи электроэн ерги и к нагреватель ны м элем ентам .
В настоящ ее врем я получили распространение два вида сек ц и он и рован и я нагревательны х элем ентов лопастей: по хорде и по радиусу (рис. 12.39). Х отя первы й способ прощ е в изготовлении и балансировке, второй им еет сущ ественное преим ущ ество, так к ак позволяет сократить энергозатраты , необходим ы е для работы П О С , прим ерно н а 20 %. Э кон ом и я эн ерги и связан а с ее более ра-
Рис. 12.41. Нагревательный пакет лопасти несущего винта:
1 — наружный слой резины; 2 — оковка; 3 — НЭ; 4 — электрокабель; 5 — токораспредели тельные шины; 6 ,7 — внешний слой электроизоляции; 8 — внутренний слой электротепло изоляции
Способы и системы защиты JIA от обледенения |
451 |
Рис. 12.42. Устройство рабочей части электротепловой ПОС рулевого винта:
1 — оковка; 2 — слой резины; 3 — нагревательный пакет; 4 — клеммная колодка; 5 — рас пределительные шины; 6 — НЭ; 7 — электрокабели
ц и ональны м исп ользован ием при радиальном секц и он и рован и и лопасти.
Н есм отря н а то, что при горизонтальном полете в условиях об л еден ен ия возм ож но образование льда н а хвостовой части л о п ас ти в зоне обратного обтекания, нагревательны й элем ент здесь не устанавливается и з-за конструктивны х и технологических трудно стей. Ч тобы ум еньш ить обледенение задних к р о м о к лопастей н е сущ его винта, обы чно ограничиваю т м аксим альную скорость п о лета вертолетов в условиях обледенения.
У стройство противообледенителя лопасти несущ его вин та представлено на рис. 12.40 и 12.41. Н агревательны й пакет укла ды ваю т в подготовленную вы ем ку н а передней кром ке лонж ерон а лопасти, приклеиваю т и покры ваю т защ итны м слоем, изготов ленны м из резины . П оверх слоя резины при клеиваю т защ итную о ковку из кор р о зи он н о -сто й ко й стали.
У стройство рабочей части П О С хвостового винта, состоящ ей из двух секц ий, п оказано н а рис. 12.42.
П итание П О С осущ ествляется от трехф азной сети п ерем ен н о го тока нап ряж ением 208 В и частотой 400 Гц.
15*
452 Противообледенительные системы JIA
ПОС ОСТЕКЛЕНИЯ КАБИН ЭКИПАЖА
П розрачность остекления кабин ы экипаж а м ож ет бы ть нару ш ен а в результате капельного или сублим ационного обледенения, п ри полете в условиях дож дя и снегопада, при запотевании и о б м ерзании стекол с внутренней стороны вследствие вы сокой влаж ности воздуха в кабине.
К онструктивно стекла ф онарей соврем енны х JIA представляю т
собой м ногослойную |
конструкцию , состоящ ую к а к м иним ум из |
трех слоев: внеш него |
силикатного стекла, способного вы держ и |
вать вы сокие тем пературы и абразивное воздействие тверды х ч ас тиц, внутреннего органического или силикатного стекла и скл е иваю щ ей эластичной прослойки, нап рим ер из поливинилбутираля. С текло подобной кон струкции им еет повы ш енны е ударную прочность и теплостойкость.
Д ля защ иты стекол от обледенения при м ен яю т в основном электротепловы е П О С постоянного действия. П оскольку простой обогрев стекла м алоэф ф екти вен при поп адани и JIA в условия дож дя и снега, тепловы е П О С ком бинирую т с подачей спиртовы х ж идкостей н а внеш ню ю поверхность стекла и последую щ им уда-
Рис. 12.43. Комбинированная система защиты остекления:
1— механический стеклоочиститель; 2 — гидропривод стеклоочистителя; 3 — устройство для распределения жидкости
Способы и системы защиты JIA от обледенения |
453 |
|
2 |
J |
1-1 |
Рис. 12.44. Конструкция электрообогреваемого стекла:
1 — штепсельный разъем; 2 — токопроводящая пленка; 3 — термодатчик; 4 — внутренняя па нель стекла; 5 — внешняя панель; 6 — склеивающий слой; 7 — средняя панель стекла
лением образовавш ейся незам ерзаю щ ей см еси с пом ощ ью м еха
н ического стеклоочистителя (рис. 12.43). |
|
|
Д ля п овы ш ения эф ф екти вн ости удаления |
запотевания |
и о б |
м ерзания с внутренней поверхности стекла |
использую т |
обдув |
стекла горячим воздухом от С КВ . |
|
|
Н агревательны й элем ент элекгротепловой |
П О С остекления |
изготавливается м етодом плазм енного н ап ы лен ия н а внутренню ю поверхность наруж ного стекла п л енки из оки си олова или сплава золота с висм утом (рис. 12.44).
О ксидны е пленки, им ею щ ие больш ое |
|
|
удельное сопротивление, требую т вы со |
|
|
кого н ап ряж ения п и тан и я — до 208 В п е |
|
|
рем енного тока. С опротивление м еталли |
|
|
ческих п л ен о к значительно ниж е, п о это |
|
|
му их м ож но питать от стандартной сети |
|
|
постоянного тока нап ряж ением 27 В, что |
|
|
безопаснее для экипаж а. |
|
|
И ногда для защ иты остекления от об |
|
|
леден ен ия при м ен яется так назы ваем ая |
Рис. 12.45. Струйная за |
|
струйная защ ита с пом ощ ью горячего в о з |
||
щита стекла от обледене |
||
духа (рис. 12.45). Воздух подается н а н а |
ния: |
|
ружную поверхность стекла из плоского |
1 — стекло; 2 устройство |
|
сопла, располож енного вдоль его ни ж ней |
для подачи горячего возду |
|
ха; 3 — пелена воздуха; q — |
||
стороны . П ри этом создается воздуш ны й |
набегающий поток |
454 Противообледенительные системы ЛА
заслон для капель переохлаж денной воды , содерж ащ ихся в н аб е гаю щ ем потоке. К апли при вклю чени и струйной защ иты частич но сдуваю тся, частично испаряю тся и не попадаю т н а поверхность стекла. Э тот способ м ож ет бы ть исп ользован не только для б орь бы с обледенением , но такж е и для улучш ения видим ости при п о падании в дож дь или снегопад. О сновны м недостатком , п р еп ят ствую щ им ш ироком у распространению струйной защ иты , я в л я ется больш ой расход горячего воздуха.
В табл. 12.1 приведены сведения о типах П О С современных оте чественных и зарубежных самолетов и вертолетов, а в табл. 12.2 — при ближ енны е установочны е м ассы П О С пассаж ирских отечест
венны х сам олетов. В оздухозаборники всех указанны х |
сам олетов |
|||||
им ею т В Т П О С П Д . |
|
|
|
Таблица 12.1 |
||
|
|
|
|
|
||
ПОС современных отечественных и зарубежных самолетов и вертолетов |
||||||
|
|
Противообледенительная система |
||||
Марка |
Тип |
крыла |
оперения |
воздухо |
остек |
|
JIA |
двигателя |
или не |
заборни |
ления |
||
или руле |
||||||
|
|
сущего |
ков дви |
кабины |
||
|
|
вого винта |
||||
|
|
винта |
гателей |
экипажа |
||
|
|
|
||||
Ту-154 |
3 XТРДД |
э т ц д |
ВТ ПД |
ВТПД |
ЭТ |
|
|
НК-8-2 |
|
|
|
|
|
Ту-204 |
2 х ТРДД |
Нет |
Нет |
ВТПД |
ЭТ |
|
Ил-62М |
4 х ТРДД |
ВТ ЦД |
ВТ ЦД |
ВТПД |
ЭТ |
|
|
Д-30 |
|
|
|
|
|
Ил-76Т |
4 х ТРДД |
ВТ ПД |
ЭТЦД |
ВТПД |
ЭТ |
|
|
Д-30 |
|
|
|
|
|
Ил-86 |
4 х ТРДД |
ЭИ |
ЭИ |
ВТПД |
ЭТ |
|
|
НК-86 |
|
|
|
|
|
Ил-96 |
4 х ТРДД |
ЭИ |
ЭИ |
ВТПД |
ЭТ |
|
Ан-28 |
2 х ТВД |
ВТ ПД |
ВТПД |
Обогрев |
ЭТ |
|
|
ТВД-106 |
|
|
горячим |
|
|
|
|
|
маслом |
|
от двига теля; вин ты — ЭТ
|
Способы и системы защиты JIA от обледенения |
455 |
|||||
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 12.1 |
||
|
|
|
Противообледенительная система |
||||
Марка |
Тип |
|
крыла |
оперения |
воздухо |
остек |
|
JIA |
двигателя |
или не |
заборни |
ления |
|||
или руле |
|||||||
|
|
|
сущего |
ков дви |
кабины |
||
|
|
|
вого винта |
||||
|
|
|
винта |
гателей |
экипажа |
||
|
|
|
|
||||
Як-42 |
3 XТРДД |
|
ВТ пд |
ВТ ПД |
ВТПД |
ЭТ |
|
|
д-36 |
|
|
|
|
|
|
А-300В |
2хТВлД-50 |
ВТ пд |
втпд |
ВТ пд |
ЭТ |
||
L-1011 |
ЗхТВлД-211 |
ВТ пд |
ВТ ПД |
ВТ пд |
ЭТ |
||
D C -10 |
3 х ТВлД-6 |
ВТ пд |
Нет |
втпд |
эт |
||
ВАС |
4 х ТРД |
|
эт цц |
Нет |
эт цц |
эт |
|
«Con |
|
|
|
|
|
|
|
corde» |
|
|
|
|
|
|
|
Ми-26 |
2 х ТВД |
|
этцц |
ЭТ ЦЦ |
ВТ пд |
эт |
|
Sikorsky |
2 х ТВД |
|
эт цц |
ЭТ ЦЦ |
втпд |
эт |
|
Short |
2 х ТВД |
|
Жид |
Жид |
ЭТ ПД; |
эт |
|
SD3-30 |
РТ6А-45 |
|
костная |
костная |
винты — |
|
|
|
|
|
|
|
ЭТ цц |
|
|
|
Установочная масса ПОС отечественных самолетов |
Таблица 12.2 |
|||||
|
|
||||||
ПОС |
Як-42 |
Ту-154 |
Ил-62М |
Ил-76 |
Ил-86 |
Ил-96 |
|
Тип |
|
ЭТ цц |
ВТ цц |
этц ц - |
|
|
|
системы |
ВТ |
оперение |
ЭИ |
ЭИ |
ВТ — крыло
Масса, кг |
340 |
200 |
360 |
405 |
630 |
520 |
456 |
Противообледенительные системы ЛА |
Вопросы для самопроверки
Раздел 12.1
1.Что такое обледенение, какие виды обледенения Вы знаете?
2.Назовите причины различных видов обледенения.
Раздел 12.2
1.При каких значениях температуры воздуха и его водности наиболее вероятно обледенение?
2.Почему для двигателей JIA установлен расширенный диапазон температур,
вкотором они должны защищаться от обледенения?
3.Что такое зоны улавливания, растекания и зона защиты профиля, интен
сивность обледенения?
4. В каких облаках наиболее вероятно обледенение?
Раздел 12.3
1.В чем разница между клинообразным и корытообразным льдом?
2.Чем отличается корытообразный лед от рогообразного?
3.Назовите температурные диапазоны, характерные для образования того или
иного вида льда.
Раздел 12.4
1.Какие поверхности JIA подвержены обледенению?
2.В чем заключается влияние обледенения на аэродинамические характерис
тики JIA?
3.Почему обледенение наиболее опасно на взлетно-посадочных режимах по
лета?
4.К каким последствиям может привести обледенение силовой установки JIA?
5.В чем заключаются особенности обледенения вертолетов?
Раздел 12.5
1.Какие требования предъявляются к сигнализаторам обледенения?
2.В чем заключается разница между сигнализаторами первой и второй групп?
3.На таком принципе основана работа сигнализаторов вибрационного типа?
Раздел 12.6
1.Назовите известные Вам способы защиты JIA от обледенения и ПОС, осно ванные на этих способах.
2.Как работают пневматическая и электроимпульсная ПОС?
3.Чем отличаются тепловые ПОС постоянного действия от ПОС циклическо
го действия?
4.Каким образом можно повысить коэффициент теплового использования воздушно-тепловых ПОС?
5.В чем заключаются особенности защиты от обледенения несущих винтов
вертолетов?
6.Назовите возможные способы защиты силовых установок JIA от обледене
ния.
7.Назовите основные причины потери прозрачности остекления кабины эки
пажа и сравните различные способы защиты остекления от обледенения.
Глава 13 СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ
ЛА ОТ ПОЖАРОВ И ВЗРЫВОВ
П ракти ка эксплуатации сам олетов и вертолетов свидетельству ет о том , что значительная часть летны х происш ествий различной тяж ести, вклю чая катастроф ы , происходит и з-за пож аров и взры вов на борту JIA.
П ож ары и взры вы являю тся основн ой п ри чи н ой гибели во ен ны х JIA при боевом пораж ении . Н аиболее уязвим ы топливны е б а ки , топливны е систем ы и силовы е установки . Б оевая ж ивучесть* JIA в значительной степени зависит от эф ф ективности защ иты указанны х систем и агрегатов от пож аров и взры вов.
Безопасность полетов пассаж ирских JIA такж е во м ногом за висит от эф ф ективности бортовы х средств защ иты от пож ара
ивзры ва.
13.1.УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРОВ И ВЗРЫВОВ НА БОРТУ ЛА
Д ля во зн и кн о вен и я пож ара или взры ва необходим о наличие горю чего, оки сли теля и и сточн и ка восплам енения.
В топливны х баках соврем енны х JIA горю чее — топливо для силовой установки — содерж ится в больш их количествах, его м ас са м ож ет составлять десятки тонн . К ром е того, горю чее в зону го р ен и я м ож ет поступать в случае п оявления утечек рабочей ж и д кости в топливной, гидравлической и м аслян ой системах.
О кислитель — кислород, содерж ащ ийся в воздухе в достаточ ном количестве, м ож ет поступать за счет набегаю щ его потока во з духа и из ки слородной систем ы при во зн и кн о вен и и в ней утечек.
К ром е того, в каж дом кубическом метре топлива, содерж ащ е гося в баках, при норм альны х условиях растворено до 150 л во з духа. П ри увеличении вы соты полета этот воздух, а следовательно, и кислород, содерж ащ ийся в нем , вы деляю тся в надтопливное пространство. О дноврем енно с этим происходит испарение то п
* Под боевойживучестьюпонимается способностьJ1Aвыполнятьбоевое задание при наличии повреждений от средств поражения противника.
458 |
Системы защиты ЛА от пожаров и взрывов |
|
|
|||||||
Е,мДж |
|
|
л и в а |
и в н ад то п л и в н о м п р о стр ан стве |
||||||
|
|
|
б ак а со зд ается горю чая см есь о п асн о й |
|||||||
|
|
|
кон центраци и . К ак показы вает п рак ти |
|||||||
|
|
|
ка, эта к о н ц е н т р а ц и я со ставл яет о ко л о |
|||||||
|
|
|
1/15 |
(н а о д н у |
ч асть т о п л и в а |
п р и х о |
||||
|
|
|
д и тся |
15 ч астей воздуха), т. е. со о тв етс |
||||||
|
|
|
твует н аи лу ч ш и м |
у сл ови ям |
в о зн и к н о |
|||||
|
|
|
в ен и я |
и р азв и ти я |
п о ж ар а и л и |
взр ы ва |
||||
|
|
|
(рис. 13.1). |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
И с т о ч н и к о м в о сп л ам ен ен и я, д аю |
||||||
|
|
|
щ им начало пож ару или взры ву, м ож ет |
|||||||
|
|
|
быть: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
а) |
боевое пораж ение JIA; |
|
|
||||
1/25 |
1/15 |
1/5 |
б) пораж ение JIA м олнией в полете; |
|||||||
в) |
разруш ение двигателя и его систем в |
|||||||||
|
|
|
||||||||
Рис. 13.1. Зависимость |
|
результате неисправностей |
силовой |
|||||||
энергии активации Е от кон |
|
установки; |
|
|
|
|
||||
центрации горючей смеси а |
г) |
разряды статического электричества |
||||||||
и высоты полета h: |
|
|
внутри баков; |
|
|
|
||||
1 — нижний концентрацион |
|
|
|
|
||||||
д) |
утечки рабоч его тела и з т о п л и в н о й , |
|||||||||
ный предел; 2 — верхний кон |
||||||||||
центрационный предел |
|
ги д р ав л и ч еск о й |
и |
м асл ян о й |
си стем и |
|||||
|
|
|
п о п ад ан и е его |
н а |
н агреты е |
эл ем ен ты |
||||
|
|
|
к о н стр у к ц и и двигателя. |
|
|
С ам о по себе горение — это ком п лекс бы стро протекаю щ их са- м оускоряю щ ихся ф и зи ко -хи м и чески х превращ ений , сопровож даю щ ихся вы делением тепла и света [32]. В озм ож ны два способа
восплам енени я горю чей смеси. П ервы й |
заклю чается в том , что |
см есь доводится до такой температуры , |
вы ш е которой он а вос |
плам еняется сам остоятельно, без внеш него воздействия. Э та тем пература носит название температуры сам овосплам енения. И м ен но таким образом начинается пож ар при попадании горю чих ж и д костей н а горячие части, наприм ер, двигателя, в результате утечек. В торой способ состоит в том, что холодная см есь заж игается в к а кой -ли бо одной точке объема, которы й о н а заполняет, наприм ер надтопливного пространства в баке, от вы сокотем пературного и с точн и ка и дальнейш ее восплам енение всего объем а происходит сам опроизвольно без внеш него вмеш ательства. Т ак возникает и развивается пож ар и взры в п ри боевом пораж ении топливного бака или ударе м олнии . Д ля авиационны х топлив температура сам овос п л ам ен ен и я при норм альны х условиях равна 230...240 °С [39], а эн ерги я акти вац и и , т. е. та эн ерги я, которая вы зы вает разогрев топлива до тем пературы сам овосплам ен ения, составляет около 0,2 ...0 ,3 м Д ж (см рис. 13.1) [33]. С у вел и ч ен и ем вы соты в о зр а с таю т тем п ература в о с п л ам ен ен и я и эн ер ги я акти в ац и и . П о э т о м у вер о ятн о сть в о зн и к н о в ен и я п о ж ар а н а борту JIA н аи более