Система нейтрального газа
На современных летательных аппаратах, имеющих большие запасы топлива, по мере его выработки в баках образуется значительное количество взрыво- и пожароопасной топливовоздушной смеси. Для предупреждения взрыва этой смеси на некоторых типах летательных аппаратов с неблагоприятным расположением топливных баков (например, в нижней части фюзеляжа) устанавливают кратковременно действующие (аварийные) системы нейтрального газа. Такие системы обеспечивают подачу нейтрального газа в надтопливное пространство баков перед аварийной посадкой. На сверхзвуковых летательных аппаратах возникает необходимость применения постоянно действующих в полете систем нейтрального газа, так как при увеличении скорости полета температура стенок баков может достигнуть температуры самовоспламенения паров топлива.
В качестве нейтрального газа используют азот и углекислоту, потребная взрывобезопасная концентрация которых (в процентах по объему воздуха) составляет 30—35%. Огнегасящий эффект этих газов заключается в том, что концентрация кислорода в топливовоздушной смеси становится ниже того минимума, при котором возможно горение. По условиям взрывобезопасности концентрация свободного кислорода в топливных баках не должна превышать 8— 10%. по объему.
При проектировании системы нейтрального газа к ней предъявляются следующие требования:
предотвращение воспламенения топливовоздушной смеси в баках при различных условиях полета. Для обеспечения этого требования в системе нужно сохранять заданную объемную концентрацию нейтрального газа при различных расходах топлива и режимах полета. Расход газа при открытой системе дренажа не должен быть чрезмерно большим;
достаточный запас нейтрального газа, необходимый для создания нужной концентрации в надтопливном пространстве баков в течение всего полета. При работе системы давление в баках не должно возрастать выше допустимого;
наличие приборов, обеспечивающих возможность контроля за работой системы в полете и проверку ее на земле;
надежность работы системы во всем диапазоне температур, при которых эксплуатируется летательный аппарат;
малая растворимость применяемого нейтрального газа в топливе;
небольшой вес системы, автоматизация действия, простота и безопасность эксплуатации.
Работает система нейтрального газа следующим образом. Перед вынужденной посадкой летательного аппарата с убранным шасси или при возникновении пожара в отсеках, расположенных рядом с топливными баками, открывают кран 6, через который газ из баллона 1 поступает в надтопливпое пространство баков. При достижении давления в баках 0,15—0,2 кГ/см2 срабатывают сигнализаторы давления 10 и подают команду на закрытие перекрывного крана. Одновременно с этим открывается кран стравливания 3, через который остатки нейтрального газа выбрасываются в атмосферу. Система предусматривает также возможность поступления нейтрального, газа в баки через жиклер-подогреватель 8 в течение всего полета. Давление газа в топливных баках составляет примерно 0,12-—0,15 кГ/см2. Калиброванное отверстие жиклера обеспечивает необходимое давление, заданный расход газа и время разрядки баллонов.
Секундный
расход газа
зависит от перепада давления и определяется
по формуле:
,
где
—
диаметр жиклера;
—
коэффициент истечения жиклера;
∆р —
перепад давления;
— удельный вес нейтрального газа.
Нейтральный
газ при необходимости может быть
использован в системе тушения пожара.
С этой целью на баллонах устанавливают
комбинированный затвор, в котором
расположены пиротехнические пусковые
устройства механизма выпуска нейтрального
газа в баки или в систему тушения пожара.
Приближенные
расчеты запаса нейтрального газа
производят по формуле:
,
где
—потребная взрывоопасная концентрация
нейтрального газа;
ЕБ
—
емкость баков.
К недостаткам рассматриваемой системы относится большой вес баллонов, а также необходимость поддержания постоянного температурного режима баллонов из-за резкого изменения давления в них при изменении температуры. Кроме того, с увеличением объема топливных баков значительно возрастает вес системы, усложняется регулирование расхода газа и подачи его в топливные баки.
Для сверхзвуковых летательных аппаратов могут найти применение системы, в качестве нейтрального газа в которых будут использовать продукты сгорания топлива после освобождения их от паров воды. Такие системы обычно состоят из генератора, в котором сжигается топливо в смеси с воздухом для получения концентрации, соответствующей по составу нейтральному газу, конденсатора, предназначенного для охлаждения нейтрального газа и частичного отделения влаги, вымораживателя влаги и осушителя. Эти системы не получили пока распространения из-за неточного регулирования подачи топлива и воздуха в камеру сгорания с подъемом на высоту, неполного отделения влаги осушителем, ненадежного запуска.