19. Сливные магистрали. Расчет сливной магистрали

Топливо на земле сливают для выполнения ремонтных и некоторых регламентных работ через баковые и магистральные краны. Слив топлива в полете предусмотрен на некоторых типах летательных аппаратов, когда их посадочный вес больше допустимого. Он может быть также использован в аварийных случаях для изменения центровки.

Слив производится: самотеком, поддавливанием, с помощью насосов.

Нормативы: применение того или иного способа зависит от: 1) компоновки ЛА; 2) размещением баков и двигателей. Топливо в баках в дали от двигателя сливается самотеком или поддавливанием. Вблизи работающего двигателя топливо перекачивается в безопасное место слива.

Из бака 5 через клапан 6 топливо сливается самотеком. Из бака 1 топливо перекачивается насосом 2 в конец крыла 7 и может перекачиваться в бак 5 вдали от двигателя. При сливе открывается кран 4 и закрывается кран 3 заборной магистрали.

Расчет сливной магистрали.

При проверочном расчете определяется время слива, при заданных объемах, размеры трубопровода, характеристики насоса. Тогда , где - средний расход топлива, который должен быть ( =1500л/мин, при объеме 10000л). =1700л/мин при объеме до 20000л. Слив должен идти =2000л/мин при объеме свыше 20000л.

Расход топлива из баков будет определятся: , , где F – площадь бака. (2) отрицательно потому что координата у при сливе топлива уменьшается (является отрицательной величиной).

, , величина площади F берется как средняя величина , тогда . Величина прокачки w равна площади сечения f и скорость слива: , где , где коэффициент расхода (0,8-0,82). Тогда: , следовательно: , .

Если слив производится с поддавливанием при избыточном давлении , то при энергетическая высота столба топлива увеличивается , тогда , если насадок короткий, то : . При проектировочном расчете определяются размеры сливного патрубка при заданном времени слива.

При сливе самотеком: . При сливе с применением наддува: . В случае применения для слива насосов – используют ПНЛ. При проверочном расчете определяется время слива при заданных значениях параметров сливного крана и известной характеристики подкачивающего насоса. Задаваясь значениями расходов вычисляют число Рейнольдса, коэффициент сопротивления от трения , эквивалентный и приведенный К коэффициенты гидравлических сопротивлений и в итоге – гидравлические сопротивления : .

Пересечение кривой гидравлических сопротивлений с напорной характеристикой насоса укажет точку и значение расхода топлива. ПО данному значению расхода находят время слива.

При проектировочном расчете с использованием ПНЛ задается время слива, исходя из которой находят диаметр трубопровода сливной магистрали, считая при этом, что насос подобран и известна его напорная характеристика. Необходимый расход определяют по формуле . Дальнейший ход решения аналогичен решению задачи по определению диаметра трубопровода заборной магистрали.

20. Система дренажа топливных баков. Открытая система дренажа

Назначение системы дренажа топливных баков состоит в поддержании в надтопливном пространстве баков давления в пределах, обеспечивающих надежное питание двигателей топливом, заправку и слив его. При выработке топлива из бака необходимо, чтобы он заполнялся воздухом или нейтральными газами. Если это не происходит, то затрудняется выработка топлива из бака и возможно смятие бака. При заправке баков топливом, особенно при закрытой, необходимо дать возможность воздуху выйти из бака. В противном случае произойдет образование воздушных пробок и возможна деформация бака.

Открытая система дренажа топливных баков выполнена таким образом, что баки сообщаются с атмосферой через наружные патрубки дренажных трубопроводов. В некоторых случаях последние находятся в области повышенного давления или их устанавливают против потока воздуха. Такое устройство обеспечивает наддув бака и создает в его надтопливном пространстве давление больше атмосферного.

На летательных аппаратах с большим числом топливных баков дренаж осуществляют путем индивидуального или коллекторного сообщения баков с атмосферой. При индивидуальном сообщении баков с атмосферой вес магистралей системы дренажа меньше, но давление над топливом в баках может быть разное. В случае коллекторного сообщения баков с атмосферой вес магистралей несколько больше, чем при индивидуальном, но давление в баках более равномерное.

Для обеспечения дренажа полностью заправленного топливного бака и предотвращения выброса топлива дренажный трубопровод подключают к баку в верхней точке. Наружный патрубок этого трубопровода обычно располагают в верхней части летательного аппарата, чтобы на земле в топливную систему вместе с воздухом не попадала пыль.

Для предотвращения выброса топлива через дренажные трубопроводы при эволюциях летательного аппарата применяю петлеобразные участки трубопровода. Однако в нижних частях этих участков скапливается топливо.

Для сбора топлива иногда устанавливают дренажные бачки или отсеки баков, при переполнении которых топливо автоматически перекачивается в баки.

На некоторых типах летательных аппаратов при наличии поперечного V крыла для большей надежности дренажные трубопроводы дублируют. Один (основной) трубопровод дренажа присоединяют к более высокой точке бака, другой (вспомогательный) к другой части бака и несколько ниже. Если при эволюциях летательного аппарата более высокая точка полностью заполненного бака опустится вниз и дренаж через основной трубопровод будет неэффективен, то в этом случае вспомогательный трубопровод обеспечит дренаж. Наличие обратного клапана на вспомогательном дренажном петлеобразном трубопроводе предотвращает выброс топлива при полностью заполненном баке.

Минимальное давление в системе дренажа топливных баков обеспечивается в необходимых случаях путем установки вакуумно-предохранительных клапанов, которые при небольшом разрежении (0,02—0,05 кГ/см²) открывают доступ воздуха в систему. Эти клапаны располагают внутри крыла.

При обмерзании наружного патрубка открываются клапаны и этим обеспечивается дренаж.

Скоростной напор потока воздуха зависит от массовой плотности воздуха р_в и скорости полета V:

. На малых высотах даже при дозвуковой скорости полета ве­личина скоростного напора доходит до 50—60 кн/м², что может оказаться чрезмерным.

Для ограничения величины скоростного напора в системе дренажа устанавливают предохранительные клапаны или изменяют степень использования скоростного напора.

Величина скоростного напора воздуха, используемого для повышения давления над топливом в баке,

, где коэффициент использования скоростного напора, зависящий от угла скоса конца наружного патрубка дренажного трубопровода: .

Давление воздуха после наружного патрубка будет равна при М>1: . При М>1 перед наружным патрубком дренажного трубопровода образуется прямой скачок уплотнения и избыточное давление надтопливном пространстве бака может быть больше. Для снижения его, задняя часть патрубка делается открытой. Кроме таких патрубков используются предохранительные клапаны за счет продува потока через сечение 2 давление при М> 1 будет достаточным за счет дросселирования скорости в сечении диаметра диффузора.