Основы авиационной техники
Региональный пассажирский самолет
Антонов 140
Тема № 6
Топливная система
Цель работы: ознакомится с топливной системой на примере самолета Ан-140
Домашние задание: Оформить отчет о практическом занятии в виде рукописного конспекта.
Выучить определения и термины данной темы.
Вопросы:
1. Назначение топливной системы.
2. Перечислить основные элементы топливной системы и кратко охарактеризовать их назначение.
3. Типы топливных баков и их различия.
4. Типы кранов и их отличия.
5. Назначение топливных фильтров
6. Назначение топливных насосов и их типы.
7. Назначение топливного аккумулятора
8. Типы трубопроводов и их отличия.
9. Из чего состоит система заправки и аварийного слива топлива?
10. Описать топливную систему самолета Ан-140.
Общие сведения
Топливная система предназначена для:
1. размещения запаса топлива, обеспечивающего полет ЛА на заданную дальность или с заданной продолжительностью,
2. бесперебойной подачи его к двигателям в необходимом количестве и под достаточным давлением.
Топливные системы на некоторых ЛА выполняют вспомогательные функции: охлаждение бортовых систем, балансировку ЛА и др.
Топливная система (рис. 6.1) включает следующие основные элементы:
· баки или отсеки самолета, в которых размещается необходимый для полета запас топлива;
· краны управления питанием (переключением баков);
· краны экстренного отключения подачи топлива к двигателям (пожарные краны);
· краны для слива отстоя топлива из разных точек системы;
· фильтры для очистки топлива;
· насосы, подающие топливо к двигателям и перекачивающим топливо из одних баков в другие; |
|
· топливные аккумуляторы, которые служат для отделения газов от топлива и бесперебойной подачи топлива к двигателям при нулевых и отрицательных перегрузках, а также при кренах и скольжениях с отливом топлива от подкачивающих топливных насосов.
· приборы контроля количества, расхода и давления топлива;
· трубопроводы для подачи топлива к двигателям, соединения баков с атмосферой и т. д.
Баки требуются для размещения топлива, запасы которого на современных самолетах могут достигать многих десятков тонн, и устанавливаются в крыле и реже в фюзеляже. Применяют три типа топливных баков:
1. жесткие,
2. мягкие
3. баки-кессоны.
Жесткие баки изготавливают, как правило, из легких алюминиевомарганцевых сплавов, которые допускают глубокую штамповку и выколотку, хорошо свариваются, обладают большой эластичностью и устойчивостью против коррозии. Для придания бакам необходимой прочности и жесткости они имеют каркас из продольных и поперечных перегородок и профилей. Поперечные перегородки одновременно служат для уменьшения ударов, возникающих в результате перемещения топлива внутри бака при полете с ускорением. Баки малых размеров могут не иметь внутренних перегородок.
Широко распространены мягкие.баки. Они проще в эксплуатации, более долговечны, имеют меньшую массу. Выполняют мягкие баки из специальной резины или пластических материалов. Тонкие резиновые баки выклеивают на болванках из ткани и одного или двух слоев резины из синтетического полисульфидного (тиоколового) каучука. В такие баки вклеивают резинометаллическую арматуру: фланцы для датчиков топливомера, заправочные горловины, соединительные патрубки, гнезда замков крепления и т. д. Устанавливают резиновые тонкостенные баки в контейнерах внутри крыла или фюзеляжа.
|
Бак-кессон представляет собой соответствующим образом загерметизированный внутренний объем части крыла. Его герметизируют синтетическими пленками. Заклепочный шов выполняют герметичным, для чего заклепки предварительно покрывают герметиком. Окончательная герметизация обеспечивается многократным покрытием всей внутренней поверхности жидким герметикой, вулканизирующимся при комнатной температуре. Крышки эксплуатационных люков баков-отсеков крепятся на болтах с резиновыми уплотнительными кольцами и герметичными (глухими) гайками. Несмотря на трудности герметизации баки-отсеки получили широкое применение, так как в них можно разместить достаточное количество топлива и занять при этом возможно меньший объем.
Краны, устанавливаемые в системе питания двигателей топливом, позволяют управлять подачей его к двигателям от соответствующих баков (или групп баков), а также отключать подачу топлива к вышедшему из строя двигателю и т. д.
В соответствии с назначением все краны делятся на:
· перекрывные (пожарные)
· кольцевания
· сливные.
Перекрывные краны предназначены для перекрытия топливного трубопровода и устанавливаются за насосами с таким расчетом, чтобы при их закрытии мгновенно прекращалась подача топлива к двигателям. Краны кольцевания обеспечивают питание топливом всех двигателей при выходе части насосов из строя. Сливные краны служат для слива топлива или его отстоя из баков, фильтров и т. д.
|
Фильтры топливных систем предназначены для защиты карбюраторов, агрегатов непосредственного впрыска, командно-топливных агрегатов и других элементов топливо-регулирующей аппаратуры от попадания в них твердых частиц. Хотя топливо, заправляемое в баки, фильтруется и баки защищаются от попадания в них механических примесей, но в процессе эксплуатации возможно образование продуктов коррозии трубопроводов и агрегатов топливной системы, кусочков резиновых прокладок и т. д. Наличие самого незначительного количества воды в топливе резко повышает его коррозирующие свойства и, кроме того, может привести к засорению трубопроводов в случае появления льда при низких температурах. Особенно опасно выпадание влаги и образование льда в трубопроводах топливных систем современных высотных самолетов, которые за короткое время могут набрать большую высоту, в результате чего образование конденсата резко ускоряется. В топливных системах применяют сетчатые металлические, шелковые, щелевые, металлокерамические, бумажные и механические фильтрующие устройства.
Насосы топливной системы служат для подачи топлива к двигателям в полете на всех высотах, при любых эволюциях из всех баков или групп баков.
По назначению:
· подкачивающие;
· перекачивающие.
По типу привода
· с приводом от авиадвигателя;
· с автономным приводом (как правило, от электродвигателя).
Из большого разнообразия конструкций и типов насосов наибольшее распространение получили центробежные насосы низкого давления, поршневые и шестеренные—-высокого давления.
На современных самолетах обычно устанавливают два насоса подкачки, один из которых с электрическим приводом размещают в топливном расходном баке или в начале трубопровода подачи топлива, а другой с приводом от авиадвигателя — в конце трубопровода перед насосом подачи (высокого давления). Такая установка насосов обеспечивает надежное питание двигателей топливом.
Насосы перекачки предназначены для перекачки топлива из тех баков, из которых оно должно вырабатываться в первую очередь, в баки расходные, т. е. в баки, из которых топливо направляется непосредственно к двигателям. Выработка топлива из разных баков или групп их диктуется необходимостью сохранить строго определенную центровку самолета в течение всего полета и обеспечить нужную разгрузку крыла.
Трубопроводы топливной системы, обеспечивающие подачу топлива к двигателям, сообщение баков с атмосферой, заправку топливом под давлением, выполняют чаще всего из алюминиевого сплава и шлангов с соединительной арматурой.
Наиболее распространенные соединения трубопроводов следующие:
· дюритовое (гибкое на стяжных хомутах)
· ниппельное (жесткое).
В последнее время широкое применение нашли гибкие металлические рукава, которые хорошо сопротивляются вибрационным нагрузкам, удобны при монтаже, относительно легки.
Выработка топлива из баков осуществляется самолетными подкачивающими насосами, давление на выходе из которых должно быть больше минимально допустимого, на которое настроен датчик сигнализатора давления. За насосом подкачки обычно устанавливают обратный клапан, препятствующий обратному движению топлива, которое возможно в сложном трубопроводе. Перекрывной кран предназначен для быстрого прекращения поступления топлива и отключения топливной системы самолета от двигателей.
В топливных системах гидравлические сопротивления от бака до насоса двигателя достигают больших значений, что вызывает необходимость установки дополнительного подкачивающего насоса, который обеспечивает необходимое давление топлива на входе в основной насос двигателя. Если предусматривается охлаждение масла системы смазки двигателя топливом, то в топливной системе устанавливают топливно-масляный радиатор.
Характерная особенность топливной системы современных самолетов— большая емкость баков. Заправить большое количество топлива через верхние горловины баков — сложный, трудоемкий процесс. Поэтому на подавляющем большинстве самолетов имеются системы централизованной заправки топливом снизу под давлением. Они позволяют провести заправку за очень короткое время.
Система заправки топливом каждого самолета состоит из заправочных горловин (штуцеров), щитка управления заправкой, трубопроводов подвода топлива в заправляемые баки или группы баков, кранов заправки с электрическим дистанционным управлением, поплавковых предохранительных клапанов, исключающих переполнение баков при отказе кранов заправки.
Вынужденная посадка самолета сразу после вылета, т.е. при максимальной полетной массе, в ряде случаев вследствие ограниченной прочности шасси недопустима. Облегчение самолета в этих аварийных случаях может быть достигнуто сливом топлива.
Система аварийного слива топлива в полете должна удовлетворять следующим основным требованиям: определенное количество топлива (достаточно облегчающее самолет) должно быть слито за время 10—15 мин; при сливе топлива центровка самолета должна изменяться незначительно; сливаемое топливо не должно попадать в зону горячих газов.
Система аварийного слива топлива состоит из кранов, трубопроводов и кранов управления сливом.
Для исключения деформации топливных баков, которая может возникнуть при большой разности давлений внутри бака и окружающей среды по мере выработки топлива при аварийном сливе или централизованной заправке под давлением, топливные баки сообщаются с атмосферой через дренажные трубопроводы.
Работа топливной системы зависит от избыточного давления в. надтопливном пространстве бака, необходимое значение которого может быть достигнуто наддувом баков, воздухом за счет скоростного напора, воздухом от компрессоров двигателя или из бортовых баллонов, нейтральными газами из бортовых баллонов или специальных систем. Наддув баков нейтральными газами служит в противопожарным средством.
Топливная система Ан-140
Топливо на самолете размещается в крыльевых баках-кессонах (по одному в левом и правом полукрыле). Бак-кессон разделен перегородками на три отсека - насосный, расходный и предрасходный. Общая вместимость двух баков-кессонов составляет 5640 л.
Системы питания двигателей топливом - раздельные. Линия кольцевания при открытом кране кольцевания обеспечивает питание левого двигателя топливом из правого бака и наоборот, а также питание двух двигателей от насосов одного насосного отсека.
Заправка баков топливом - централизованная, закрытая, через бортовой штуцер в правом обтекателе шасси. Время заправки баков топливом - не более 15 мин.