Управление топливной системой
Управление топливной системой сводится к приведению в действие устройств, создающих движение топлива, и к организации направления этого движения по необходимому пути.
Организацию направления движения топлива осуществляют кранами и клапанами. Отличие между ними состоит в том, что краны требуют управления, а клапаны срабатывают автоматически при достижении определенных условий их настройки.
К кранам и клапанам предъявляются требования обеспечения герметичности в закрытом положении, быстроты срабатывания, малого гидравлического сопротивления в открытом положении.
По назначению краны делятся на запорные (перекрывные) и распределительные. По конструктивному выполнению: пробковые, золотниковые, дисковые, плунжерные и другие краны.
По назначению клапаны делятся на обратные, предохранительные, редукционные, разгрузочные, сливные, разъемные и др. Клапаны срабатывают после нарушения равновесия между силой, действующей на клапан со стороны жидкости или газа, и силой, действующей от пружины, анероидной коробки, веса клапана (шарик, тарелка), момента веса маятника, подъемной силы поплавка и т. д.
Управление агрегатами топливной системы может быть непосредственное и дистанционное.
Непосредственное управление применяют для открытия и закрытия кранов. Оно встречается сейчас довольно редко, так как для осуществления его в полете необходимо размещать краны в кабине экипажа и в месте, удобном для управления. Гораздо чаще применяют непосредственное управление, предназначенное для работы на земле (слив топлива).
Дистанционное управление позволяет из кабины экипажа управлять насосами или кранами, находящимися на значительном расстоянии и в труднодоступных местах. Это управление может быть электрическим, пневматическим, гидравлическим, механическим. Команда на приведение в действие дистанционного управления дается вручную или автоматически.
Если рассматривать современные магистрали подачи топлива к двигателям при открытой системе дренажа топливных баков, то устройствами, создающими движение топлива, являются насосы, подкачивающие и перекачивающие.
Конструкция устройства для управления подкачивающими и перекачивающими насосами зависит от привода насосов. Насосы с электродвигателями приводят в действие при помощи выключателей электрической цепи. Насосы с пневмо- или гидроприводом приводят в действие путем создания давления в питающей магистрали и сообщения этой магистрали с насосом. Последнее достигается срабатыванием крана.
Достоинства электрической системы управления:
небольшой вес коммуникаций;
возможность автоматизации;
малая инерционность.
Недостатки:
пожарная опасность;
зависимость от источника энергии.
Пневматическое управление безопасна в пожарном отношении, но имеет большой вес коммуникации.
Гидравлическое управление применяется для регулирования перекачки топлива в расходный бак.
Масляные системы. Схемы масляных систем. Одноконтурная схема
Надежность работы силовой установки во многом зависит от условий смазки трущихся поверхностей двигателя и достаточного отвода тепла от его агрегатов и деталей. Смазка, подвижных соединений двигателя необходима для уменьшения трения и износа деталей, предохранения их от коррозии, отвода тепла, выделяющегося при трении, а также для выноса твердых включений, которые образуются между трущимися поверхностями. Прекращение подачи масла, даже кратковременное, приводит к перегреву двигателя, разрушению его подшипников, заклиниванию ротора ГТД или обрыву шатунов ПД.
Требования:
1. Обеспечение надежной подачи масла в двигатель на всех режимах его работы в широком диапазоне скоростей, высот полета и температур окружающего воздуха.
2. На летательном аппарате с несколькими двигателями каждая силовая установка должна иметь автономную масляную систему. Это способствует улучшению компактности системы, сокращается длина трубопроводов, повышается надежность работы двигателя.
3. Возможность охлаждения масла с минимальными затратами мощности на работу охлаждающих устройств. При наличии в системе масляных радиаторов необходимы специальные устройства, обеспечивающие автоматическое поддержание температуры масла в заданных пределах.
4. Возможность ускоренного прогрева масла. Время прогрева зависит от количества циркулирующего в системе масла. Это время не должно превышать времени прогрева двигателя до вывода его на повышенный режим.
5. Отсутствие выбросов масла через дренаж и переполнения двигателя маслом на всех режимах его работы на земле и в полете.
6. Исключение возможности перетекания масла из бака в неработающий двигатель.
7. Достаточная прочность, вибростойкость, герметичность трубопроводов и их соединений, а также небольшие гидравлические сопротивления элементов масляной системы.
8. Количество масла в системе должно быть достаточным для обеспечения полета наибольшей продолжительности при максимально возможном расходе масла двигателем. Для летательных аппаратов с ПД и ТВД должен сохраняться еще запас масла для флюгирования воздушных винтов.
9. Обеспечение минимального расхода масла за полет. Расход масла ГТД обусловлен в основном уходом испарившихся фракций через суфлер в атмосферу и утечками его через уплотнения. На ПД, кроме того, часть масла сгорает в цилиндрах. Для современных ГТД расходы масла незначительны и составляют примерно 1,5—3 кГ/ч. Для ПД расходы масла зависят от мощности двигателя и колеблются в диапазоне 10—15 Г/л.с.-ч.
10. Обеспечение надежной очистки масла от механических примесей и газов. Это достигается наличием в масляной системе фильтров и воздухоотделителей. Фильтрующие элементы должны иметь тонкость фильтрации, определяемую техническими условиями на данный тип двигателя, а грязеемкость, достаточную для работы без очистки в течение срока, который предусмотрен регламентом технического обслуживания. На случай преждевременного засорения фильтрующего элемента в конструкции фильтра необходимо предусматривать специальные клапаны, перепускающие масло через фильтр без предварительной очистки.
11. Безопасность в пожарном отношении, которая обеспечивается, прежде всего, герметичностью системы. Кроме того, современные ГТД оборудованы специальными системами, которые при возникновении пожара на силовой установке подают огнегасящую жидкость внутрь двигателя (в зону редуктора и масляных полостей).
12. При заполнении системы маслом в трубопроводах и агрегатах не должны образовываться воздушные пробки, так как они могут приводить к нарушению работы двигателя.
13. Обеспечение свободного подхода к отдельным агрегатам, возможность замера количества масла в баке на земле и в полете, быстрая заправка и полный слив масла из системы. Масляная система не должна затруднять проведение технического обслуживания, выполнение монтажных и демонтажных работ.
14. Трубопроводы и арматура масляной системы должны быть окрашены в коричневый цвет с указанием стрелками направления потока масла.
Схемы масляных систем.
В настоящее время наиболее широкое распространение получили два типа масляных систем: одноконтурные и двухконтурные. Первые применяются преимущественно на летательных аппаратах с ПД и ТРД, вторые — с ТВД.
Одноконтурная схема.
Одноконтурная масляная система выполняется по следующей схеме циркуляции масла: бак-двигатель-радиатор-бак.
Трубопровод от бака до нагнетающего насоса носит название магистрали всасывания. Этот участок должен быть по возможности прямым, коротким и большого диаметра.
Для улучшения условии работы нагнетающего насоса, что особенно важно на режимах запуска при холодном масле, бак должен устанавливаться выше насоса и как можно ближе к нему. Так как фильтры во всасывающей магистрали заметно повышают ее сопротивление и тем самым понижают высотность масляной системы, их установки следует избегать, несмотря на целесообразность с точки зрения защиты системы от пыли и других механических частиц, попадающих в бак.
Участок масляной системы от нагнетающего до откачивающего насоса является внутренней магистралью двигателя. На этом участке масло после очистки в фильтрах обеспечивает смазку подшипников ротора двигателя, различных приводов и в ряде случаев используется как рабочая жидкость в автоматических устройствах. Дополнительная очистка масла производится фильтрами, установленными перед форсунками подачи масла к подшипникам, в автоматических регуляторах и других агрегатах. Иногда на выходе масла из двигателя устанавливают сетчатые фильтры, предохраняющие откачивающие насосы от попадания в них механических частиц. Появление металлической стружки на поверхности этих фильтров, является обычно первым признаком, позволяющим судить о ненормальностях в работе двигателя.
Для предотвращения перетекания масла из бака через зазоры нагнетающего насоса в неработающий двигатель, за насосом часто располагают запорный клапан, открывающийся при давлении, превышающем статический напор масла перед насосом, На участке внутренней магистрали устанавливают датчики температуры и давления масла.
Часть системы от откачивающих насосов до масляного бака называется откачивающей магистралью. На этом участке расположены радиатор, воздухоотделитель и другие устройства, обеспечивающие подготовку масла к повторному циклу. Центробежный воздухоотделитель устанавливают обычно перед радиатором. Это вызвано тем, что в горячем масле облегчается процесс воздухоотделення, а также улучшается теплоотдача радиатора при протекании через него масла, очищенного от воздушных включений. Кроме того, центрифуга создает напор, достаточный для преодоления гидравлических сопротивлений радиатора и других агрегатов, установленных на откачивающей магистрали.
На некоторых типах силовых установок масло до поступления в радиатор подводится к стойкам входного корпуса компрессора и в специальную масляную проставку двигателя. В стойках и проставке масло частично охлаждается поступающим в двигатель воздухом, а затем направляется в топливно-масляный радиатор, откуда после охлаждения поступает в бак. На отдельных типах летательных аппаратов с ТРД применяют топливно-масляные агрегаты. В корпусе такого агрегата, одновременно являющегося и емкостью для масла, обычно устанавливают топливно-масляный радиатор, топливный и масляный фильтры, устройства для забора масла и суфлирования бака. Такая компоновка позволяет осуществить в одном агрегате охлаждение масла, фильтрацию топлива, а также непрерывную подачу масла к насосам двигателя при различных эволюциях летательного аппарата и действии отрицательных перегрузок.