Принцип работы сигнализатора давления топлива авиация. Топливные системы самолетов
Топливо на самолете находится в баках, которые могут быть встроенные , жесткие или гибкие .
a) Встроенные баки – находятся внутри крыла и, в зависимости от типа самолета, в кессоне центроплана и горизонтального стабилизатора. Баки устанавливаются и герметизируются при производстве самолета для хранения большого количества топлива. Преимуществом таких баков является небольшой прирост веса самолета, т.к. конструкция бака сформирована в уже имеющейся конструкции. На всех современных пассажирских самолетах устанавливаются баки данного типа.
b) Жесткие баки – герметичные металлические контейнеры, остановленные на крыле или фюзеляже самолета. Они просты в исполнении, но добавляют вес самолету и требуют крепежную конструкцию. Наиболее распространены среди легких самолетов. Баки данного типа могут устанавливаться снаружи, например, на законцовке крыла, и иметь металлическую или композитную конструкцию.
c) Гибкие баки – герметичные баки, изготовленные из прорезиненной ткани, иногда называются топливными баллонами или мягкими баками. Для баков данного типа требуется конструкция для крепления и поддержки внутри самолета. Они обычно устанавливаются внутри крыла или фюзеляжа, наиболее популярны для военных самолетов, т.к. их можно эффективно герметизировать самостоятельно в случае повреждения в бою.
Внутри баков устанавливаются перегородки для минимизации больших внутренних сил, создаваемых при колебаниях топлива во время маневров самолета, ускорения, замедления или, например, бокового скольжения. У некоторых больших самолетов могут быть установлены дроссельные запорные клапаны, которые пропускают топливо на борт и не пропускают обратно в крыло во время маневров. Топливные баки также содержат вентиляционные клапаны, клапаны дренажа воды, штуцеры заправки и крышки заливной горловины, систему калибровки. У больших самолетов в баках устанавливаются подкачивающие насосы, поплавковые датчики высокого и низкого уровня, клапаны централизованной заправки и фильтры.
Топливная система самолета разработана для хранения и доставки топлива в топливную систему двигателя. Она должна быть способна доставить больше топлива, чем может потреблять двигатель в самой критической фазе полета, чтобы двигатель никогда не испытывал топливного голодания.
На рисунке ниже приведена топливная система легкого однодвигательного самолета. Жесткие топливные баки установлены в крыле и заправляются топливом с верхней части крыла (открытая линия через фильтр верхней части бака). Из баков топливо подается с помощью механического или электрического насоса через селекторный клапан топливного бака и фильтр перед подачей карбюратор. Заливка двигателя производится с помощью подкачивающего насоса, который берет топливо из корпуса фильтра и подает во входной коллектор. Топливная система позволяет отслеживать вместимость и давление топлива, а также дренаж топлива с удалением воды перед полетом.
Рис. 18.1. Топливная система легкого однодвигательного самолета
Многодвигательные самолеты имеют более сложные топливные системы с дополнительными требованиями к высоте и конфигурации двигателя. Топливные баки встроенные и неизменяемые, расположены в крыле. У большинства современных самолетов есть центральный бак – бак в кессоне центроплана между полуплоскостями крыла. Существуют самолеты с топливными системами, имеющими баки на хвостовом оперении (киле или стабилизаторе), которые вместе с увеличением топливной емкости могут применяться для изменения положения ЦТ самолета.
Система будет включать следующие компоненты:
1. Система суфлирования (вентиляции и дренажа) – может содержать вентиляционные клапаны и уравнительный дренажный бак. Позволяет выравнивать давление воздуха в баке над топливом с наружным давлением, а также может пропускать воздух скоростного напора для частичного наддува баков в полете, что способствует формированию потока топлива и помогает уменьшить кипение топлива на высоте. Любое топливо, попадающее в систему суфлирования, скапливается в уравнительном дренажном баке и возвращается обратно в основные баки. Вентиляционное пространство в каждом топливном баке согласно требованиям JAR 23 и JAR 25 составляет 2% от объема бака.
2. Фильтры (экраны) – используются для предотвращения попадания любых частиц из бака в подкачивающие насосы.
3. Подкачивающие насосы – обычно устанавливаются попарно в каждом баке для подачи топлива из бака в двигатель. Эти насосы необходимы высотным самолетам для предотвращения кавитации в насосе с приводом от двигателя. Подкачивающие насосы обычно центробежного типа с приводом от индукционных моторов переменного тока, создают низкое давление (20-40 psi) и высокий расход. В случае двойного отказа подкачивающих насосов в одном главном баке, максимальная высота полета самолета будет ограничена согласно Перечню Минимального Исправного Оборудования (MEL) для предотвращения топливного голодания.
4. Коллектор (распределитель) – подкачивающие насосы устанавливаются в коллектор или распределитель, который всегда содержит расчетное количество топлива (обычно 500 кг), чтобы насосы были постоянно погружены в топливо для предотвращения кавитации насосов в связи с изменением пространственного положения самолета, когда они могут остаться непокрытыми топливом. Коллектор может иметь средства, обеспечивающие замену насосов без слива всего топлива из бака.
5. Клапаны перекрестной подачи и отсечки – обеспечивают подачу топлива из любого бака в любой двигатель и изоляцию в случае отказа или аварии.
6. Поплавковые выключатели высокого и низкого уровня или датчики уровня – выключатели высокого уровня топлива используются для автоматического закрытия клапана заправки, когда бак наполнен во время дозаправки, а выключатели низкого уровня используются для поддержания требуемого минимума топлива в главных баках во время аварийного сброса или слива топлива.
7. Слив топлива – как на легком самолете, любой бак имеет штуцер слива в самой нижней точке для слива воды из бака.
8. Перегородки – устанавливаются в баках для гашения резких колебаний топлива (плескания или разбрызгивания) во время маневрирования.
9. Клапан стравливания давления – на случай избыточного наддува топливного бака из-за отказа для предотвращения повреждений конструкции может быть установлен перепускной клапан.
На следующем рисунке представлена типичная схема системы двухдвигательного реактивного самолета с органами управления и приборами контроля. Заметим, что крыльевые баки разбиты на два элемента: внешнюю и внутреннюю секцию, которые иногда объединяются для сохранения во внешней секции определенного количества топлива, пока уровень топлива во внутренней секции не достигнет определенного значения. Сохранение топлива во внешней секции помогает снизить изгибающую нагрузку на крыло и избегать флаттера.
Рис. 18.2. Схема топливной системы
Нормальная последовательность использования топлива после взлета будет заключаться в первоначальном расходовании топлива из центрального бака, а затем топлива из крыльевых баков. Эта последовательность позволяет снизить изгибающую нагрузку на крыло. Когда подкачивающие насосы более не могут выкачивать топливо из центрального бака, остаток топлива может быть перемещен в бак №1 по линии откачки центрального бака.
Клапан перекрестной подачи позволяет питать оба двигателя с одной стороны или один двигатель с обеих сторон. Впускные клапаны (клапаны подсоса) в баках позволяют питать двигатель с помощью сил гравитации или подсоса от насоса с приводом от двигателя в случае отказа обоих подкачивающих насосов в одном баке.
На контрольной панели показаны переключатели для каждого насоса вместе со световой сигнализацией низкого давления для предупреждения об отказе насоса или низком уровне топлива. Для клапана перекрестной подачи также существует переключатель и индикатор. В баке №1 имеется температурный датчик, передающий сигнал температуры топлива в баке на индикатор контрольной панели.
Клапан отсечки топлива закрывается при работе пожарного рычага соответствующего двигателя, у некоторых самолетов он также управляется переключателем топлива во время процедуры нормального запуска или останова.
Топливо для ВСУ подается из бака №1 при помощи перепускного клапана, если нет работающих подкачивающих насосов, или подача может осуществляться из любого бака при включении подкачивающего насоса соответствующего бака. Отсечной клапан ВСУ обычно управляется автоматической последовательностью запуска или останова.
Дисбаланс топлива в полете между баками №1 и №2 можно скорректировать с помощью переключения подкачивающих насосов и клапана перекрестной подачи (открыть перекрестный клапан и отключить насосы в баке с меньшим количеством топлива до достижения правильного баланса при питании обоих двигателей из бака с большим остатком топлива). При достижении правильного баланса необходимо включить подкачивающие насосы, которые были предварительно отключены, и перекрыть перекрестный клапан. Это восстановит конфигурацию «бак – двигатель» (бак №1 питает двигатель №1, бак №2 питает двигатель №2).
На контрольной панели имеются индикаторы для открытого положения перепускного клапана фильтра НД (блокировка фильтра). Это фильтр низкого давления в топливной системе двигателя, установленный за подогревателем топлива.
Разберём следующую, жизненно важную самолётную систему - топливную. Основное её предназначение, это обеспечение бесперебойной подачи топлива к двигателям самолёта.
Топливная система самолёта состоит из системы размещения топлива на самолёте, системы подачи его в двигатели, системы измерения топлива в баках
, и системы заправки.
Всё топливо, на современных самолётах, располагается, как правило, в крыле, в нескольких баках. Количество баков в может быть различным от трёх до восьми и более.(см. рис1,2,3)
На рисунке 1 показано размещение топливных баков на самолёте Ту-134
, где 1,2,3 левые и правые баки, "рб" расходный бак, "дб" бополнительные баки.
Рис.1
На рисунке 2 показано расположение баков на самолёте Ту-154
Рис.2
На рисунке 3 показано расположение баков на самолётах семейства А-320. Дренажный бак на концах крыла предназначен для перетекания в него топлива из других баков, в случае его теплового расширения, при стоянке с полными баками, а также для кратковременного заполнения этого бака в случае отказа клапанов заправки, во избежании раздутия баков.
Рис.3
Есть самолёты у которых часть топливных баков располагается в хвостовой части самолёта, например Ил-62, боинг-747.
Топливный бак
представляет из себя кессон
, являющийся силовым элементом крыла самолёта. Изнутри топливный бак по всей поверхности покрыт специальным герметизирующим составом, который предотвращает утечки топлива
через стыковые технологические поверхности. Этот состав, в жидком состоянии, наносится на внутреннюю поверхность кессона при его изготовлении, затем на специальном стенде, кессон вращается во всех плоскостях, обеспечивая равпомерное растекание герметизирующего состава по всей внутренней поверхности.
Основной принцип топливных систем всех самолётов заключается в том, чтобы каждый двигаталь питался от своего бака, левый двигатель от левого бака или группы баков
, средний, от центрального бака, правый двигатель от правой групы баков. Если двигателей на самолёте всего два, то сначала они питаются от центрального бака, а затем каждый от своего.
Для обеспечения бесперебойной подачи топлива к двигателям, все топливные баки, или группы баков, кольцуются между собой посредством специальных кранов кольцевания "1"(см рис.4)
Рис.4
Краны кольцевания
в нормальном состоянии перекрыты, и открываются только в случае отказа какой-либо системы подачи топлива к любому двигаталю, обеспечивая его бесперебойную работу.
В топливной магистрали каждого двигателя установлены фильтры тонкой очистки
"4"(рис4). Фильтроэлемент выполнен из металлической сетки саржевого плетения с размером плетения всего несколько микрон. В случае засорения топливного фильтра, вокруг него предусмотрен обводной трубопровод "5"(см.рис4), по которому топливо пойдёт не очищенным, также обеспечивая работу двигателя.
Непосредственно перед двигателем устанавливается пожарный кран "3"(рис4), который перекрывается в случае возникновения пожара на двигателе. При стоянке самолёта с выключенным двигателем пожарный кран закрыт.
Авиационное топливо
не является идеальным чистым, хотя и имеет высокую степень очистки, оно содержит растворимую в нём воду. Вода в топливо
поступает из атмосферы, во время контакта поверхности топлива с воздухом в топливном баке. Т.к. плотность воды больше чем у топлива, вода постепенно отстаивается и опускается на дно бака. Перед каждой новой заправкой топлива и после её окончания производится слив отстоя воды из топливных баков через специальные краны слива. Это является обязательной операцией при подготовке самолёта к вылету. Но тем не менее растворённая вода всё равно присутствует в топливе.
Как уже отмечалось на странице , температура воздуха на высоте 10-11километров
составляет -50 0 С. Топливо при таких температурах особо не меняет своих свойств, а вот растворённая в нём вода кристаллизуется и попадая на топливные фильтры кристаллы воды начисто их забивают. Чтобы предотвратить негативное воздействие этого явления, в магистрали подачи топлива к каждому двигателю установлены топливно маслянные радиаторы
(агрегаты) ТМР(ТМА)"2"(см. рис4). Установка этих агрегатов убивает сразу два зайца, во-первых в них происходит нагрев топлива (после прохождения ТМР кристаллизация воды отсутствует), во-вторых происходит охлаждение масла из маслянной системы двигателя. Т.о. получаем двойную выгоду. Кроме того, для предотвращения кристаллообразования в зимнее время в топливо многих самолётов добавляюися специальные присадки, их применение также повышает стабильность работы топливной системы.
Исходя из условия обеспечения сохранения центровки в заданных пределах, выработка топлива
из баков осуществляется в определённой последовательности.
Для каждого самолёта она своя, есть самолёты с простой последовательностью выработки, например на Б-737, сначали вырабатывается топливо из центрального бака, а потом из крыльевых.
На Як-42 вообще нет ни какой последовательности, здесь центровка ни как не зависит от выработки топлива.
Но бывают случаи по сложнее, в качестве примера приведу последовательность выработки на самолёте Ту-134(см рис1).
При полной заправке, сначала топливо вырабатывается из 3их баков полностью(1очередь), затем топливо начинает вырабатываться из 1вых баков до остатка в них 2200кг(2а очередь). После остатака 2200кг в 1вых баках, выработка переключается на 2ые баки(3я очередь), после полной выработки из 2ых баков, выработка вновь переключается на 1ые баки(2б очередь), здесь происходит полная выработка топлива. Надо отметить, что последовательность выработки топлива полностью автоматизирована и лишь контролируется экипажем ВС, но в случае её отказа, выработка может осуществляться и в ручную, но с соблюдением той же последовательности. Т.о. каждому самолёту присуща своя система выработки.
Для обеспечения бесперебойной подачи топлива к двигателям при эволюциях, на самолётах установлены расходные баки
.
Всё топливо, подающееся к двигателям, проходит через эти баки. Смысл их в том, что они всегда полные.
Во время полёта самолёта происходит постоянное их пополнение из топливных баков специальными насосами перекачки, в самих же расходных баках установлены подкачивающие топливные насосы
. Для обеспечения надёжности системы, на многих самолётах насосы спаренные, причём иногда электропитание таких насосов производится от различных шинн, т.е. имеет различное напряжение.
К перекачивающим насосам относятся внутрибаковые насосы ЭЦН-91С, ЭЦН-91Б внебаковые агр.463 и др. К подкачиваемым ЭЦН-14, ЭЦН-45, ЭЦНГ-5 и др.(cм. рис5)
Рис.5
Сигнализация работы всех топливных насосов
работает по следующему принципу: в топливном трубопроводе, за каждым насосом, устанавливается датчик мембранного типа.
Как только насос начинает работать, давление топлива в трубопроводе за насосом увеличивается, мембрана датчика прогибается и замыкает контакты цепи сигнализации.
В результате в кабине пилотов на панели топливной системы, загорается лампочка или индикатор работы конкретного насоса, как только топливо в баке заканчивается, насос начинает прохватывать воздух, давление в трубопровобе начинает "скакать", в результате лампочка на топливной панели моргает, сигнализируя об оканчивающемся топливе.
Включение насосов без топлива не рекомендуется, т.к. топливо одновременно является смазывающим элементом трущихся детелей насоса.
Все подкачивающие и перекачивающие насосы центробежного типа, устанавливаются как можно ближе к дну бака, чтобы обеспечить максимальную выработку топлива.
Измерение топлива в баках
происходит с помощью датчиков ёмкостного типа
. Такой датчик представляет собой, по сути, конденсатор, ёмкость которого меняется в зависимости от среды между пластинами.
Изменение уровня среды, приводит к изменению его ёмкости, замеряя эту ёмкость,фактически мы замеряем уровень.
В каждом баке, в разных местах, установлено по несколько ёмкостных датчиков
. Так как высота бака в разных местах разная, то и длина датчиков будет различна (см.рис6). Все ёмкостные датчики устанавливаются в баках и регулируются таким образом, чтобы при эволюциях самолёта показания датчиков на указателе количества топлива были не изменны. Причём замерять можно как суммарное количество топлива, так и количество топлива в каждом баке по отдельности.
Заправка самолёта
топливом может осуществляться централизованно, т.е. через заправечный шланг могут заправляться сразу все баки, и открытым способом, т.е. через верхние заправочные горловины. К недостаткам открытой заправки можно отнести то, что при ней возможно попадание грязи, мусора и атмосферных осадков в бак через горловину, а также более длительное время заправки, ведь баки заправляются по одному. На современных самолётах открытая заправка уже не применяется.
Для обеспечения центровки самолёта при его стоянке, централизованная заправка осужествляется в строгой последовательности. Для каждого самолёта она своя. Выбор последовательности заправляемых баков, зависит от количества заправляемого топлива. Если самолёт летит не на максимальное расстояние, то нет необходимости заправлять полные баки, при этом некоторые баки могут вообще не заправляться, например на Ту-134 при длительности рейса 2 часа, третьи баки не заправляются, на Б-737 остаётся сухим центральный бак.
Централизованная заправка
осуществляется со специального щитка заправки. На нем, как правило, выставляется способ заправки(в автомате или вручную). При автоматическом способе заправки, на специальном задатчике выставляется количество заправляемого топлива и открывается центральный заправочный клапан, клапаны заправки
каждого бака могут открываться автоматически, а могут открываться и вручную. Закрытие клапанов заправки, при достижении заданного количества топлива, происходит автоматически от датчиков заправки, которые, конструктивно, аналогичны датчикам системы измерения, т.е. являются ёмкостными.
При ручной централизованной заправке необходимо постоянно контролировать количество заправляемого топлива, воизбежании перезаправки топливного бака.
Для предотвращения перезаправки в автоматическом режиме, применяется несколько блокировок закрытия клапанов заправки каждого бака, как от датчиков заправки, так и применение простого поплавкового клапана.
На всех самолётах применяется система дренажирования топливных баков
. Конструктивно они выполнены по разному, но суть у всех одна, топливные баки болжны быть сообщены с атмосферой, иначе при выработке топлива в баке начнёт создаваться вакуум и топливо перестенет поступать к двигателям. У системы дренажа есть и ещё одна функция, это предотвращение раздутия баков на стоянке самолёта с полной заправкой при повышении температуры воздуха. Некоторые самолёты просто сбрасывают увеличившееся в объёме топливо на стоянку.
Следует отметить, что измерение топлива
при заправке самолёта производится в литрах, галонах и других размерностях объёма. А вот измерение количества заправленного топлива производится уже в килограммах или тоннах. Для чего это зделано, наверно понятно. Вес топлива, это уже массовая характеристика, в литрах взлётный вес не измериешь.
При выполнении заправки самолёта любым способом всегда строго соблюдаются правила техники безопасности и пожарной безопасности. На территории аэропорта вообще запрещено курение в неположенном месте. Перед заправкой, сам самолёт и подъехавший к нему топливозаправщик, специальными тросами заземляются к специальным колодцам заземления, каждый по отдельности, также прокладывается специальный трос выравнивания потенциала между самолётом и топливозаправщиком. Только после прокладки всех этих тросов, можно подсоединять заправочный рукав к заправочному штуцеру самолёта. Ну вот наверное и всё про топливную систему, у кого возникли вопросы пишите на
(a) Каждая топливная система должна быть сконструирована и выполнена таким образом, чтобы обеспечивалась подача топлива с расходом и давлением, установленными для нормальной работы основного и вспомогательного двигателей во всех ожидаемых условиях эксплуатации, в том числе при всех маневрах, на которые запрашивается сертификат и в течение которых разрешена работа основных и вспомогательных двигателей.
(b) Каждая топливная система должна быть выполнена так, чтобы воздух, попадающий в систему, не мог привести:
(1) К потере мощности более чем на 20 с для поршневых двигателей.
(2) К срыву горения в газотурбинном двигателе.
(c) Каждая топливная система самолета с газотурбинными двигателями должна быть способна длительно работать во всем диапазоне расходов и давлений топлива, содержащего максимально возможное в ожидаемых условиях эксплуатации количество растворенной и свободной воды и охлажденного до наиболее критической с точки зрения обледенения температуры, которые могут встретиться в эксплуатации.
(d) Каждая топливная система самолета с газотурбинным двигателем должна отвечать применимым требованиям Части 34 Авиационных правил по выбросу топлива из дренажных систем.
(a) Нормальная работа топливной системы во всех ожидаемых условиях эксплуатации должна быть показана посредством анализа и таких испытаний, которые будут признаны Компетентным органом необходимыми. Испытания, если требуются, должны выполняться на топливной системе самолета или на испытательном стенде, который воспроизводит рабочие характеристики испытываемого участка топливной системы.
(b) Возможный отказ любого теплообменника, использующего топливо в качестве одной из рабочих жидкостей, не должен создавать опасных последствий.
Каждая топливная система должна удовлетворять требованиям 25.903(b) посредством:
(a) Подачи топлива к каждому двигателю по системе, не зависимой от любого участка системы, обеспечивающего подачу топлива к другому двигателю; или
(b) Любого другого приемлемого метода.
Топливная система должна быть сконструирована и размещена так, чтобы предотвращалось воспламенение паров топлива внутри системы в результате:
(a) Прямого удара молнии в те зоны самолета, которые характеризуются большой вероятностью попадания в них разряда молнии.
(b) Скользящих разрядов молний в зоны, где вероятность скользящих разрядов велика.
(c) Коронного разряда и протекания тока молний в зоне топливных дренажных выходов.
(a) Каждая топливная система должна обеспечивать подачу топлива с расходом не менее 100% расхода, необходимого для двигателя при каждом ожидаемом эксплуатационном режиме и маневре. Должно быть показано следующее:
(1) Топливо должно подаваться в каждый двигатель под давлением и с температурой в пределах, указанных в сертификате типа двигателя.
(2) При испытаниях количество топлива в рассматриваемом баке не должно превышать величины, установленной в виде невырабатываемого остатка топлива для этого бака в соответствии с требованиями 25.959, плюс количество топлива, необходимое для демонстрации соответствия требованиям данного параграфа.
(3) Каждый основной топливный насос должен обеспечивать каждый режим и пространственное положение самолета, для которых демонстрируется соответствие данному параграфу, а соответствующий аварийный насос должен быть в состоянии заменить основной насос, используемый таким образом.
(4) При наличии расходомера топливо должно свободно проходить через расходомер, если он заблокирован, либо через каналы перепуска.
(b) Если двигатель может питаться топливом более чем из одного бака, топливная система должна:
(1) Обеспечивать для каждого поршневого двигателя восстановление полного давления топлива, поступающего в этот двигатель, не более чем через 20 с после переключения на любой другой топливный бак, содержащий используемое топливо, если становится очевидным, что нарушение работы двигателя вызвано недостаточным количеством топлива в баке, из которого двигатель до этого питался; и
(2) Для каждого газотурбинного двигателя дополнительно к соответствующему ручному переключению должно быть предусмотрено устройство, предотвращающее перебои подачи топлива к этому двигателю без участия экипажа в случае, если топливо, в любом баке, питающем этот двигатель, выработано в процессе нормальной работы, а в любом другом баке, из которого обычно подается топливо только к этому двигателю, содержится используемый запас топлива.
(а*) Подача топлива должна быть продемонстрирована при наихудших условиях подачи топлива на самолете в отношении высоты полета, пространственного положения самолета и других условий, при:
(1) Неработающих баковых насосах подкачки.
(2) Подаче топлива в два двигателя из одного бака с открытым краном кольцевания.
Если в полете имеется возможность перекачки топлива из одного бака в другой, то система дренажа баков и система перекачки топлива не должны допускать повреждения конструкции баков в случае их переполнения.
Для каждого топливного бака с относящимися к нему компонентами топливной системы невырабатываемый остаток топлива должен устанавливаться не менее того количества, при котором наблюдается первый признак нарушения работы двигателя при наиболее неблагоприятных условиях подачи топлива на всех предполагаемых эксплуатационных режимах и полетных маневрах, при которых производится забор топлива из данного бака. Не требуется рассматривать отказы компонентов топливной системы.
25.961. Работа топливной системы при высокой температуре
(а) Топливная система самолета должна функционировать удовлетворительно в жарких климатических условиях. Для этого должно быть продемонстрировано, что в топливной системе на участке от бака до каждого двигателя имеется такое давление при всех заданных условиях работы, которое предотвращает парообразование, или это должно быть показано в наборе высоты с уровня аэродрома, выбранного Заявителем, до максимальной высоты, установленной эксплуатационными ограничениями 25.1527.
Если выбраны испытания с набором высоты, то не должно быть признаков появления паровых пробок или других нарушений работы системы при проведении испытаний с набором высоты в следующих условиях:
(1) У самолетов с поршневыми двигателями все двигатели должны работать на режиме максимальной продолжительной мощности, за исключением того, что на высотах от высоты на 300 м ниже критической до критической включительно должна применяться взлетная мощность.
Время работы на взлетном режиме не должно быть меньше допустимой длительности взлетного режима.
(2) У самолетов с газотурбинными двигателями двигатели должны работать на взлетном режиме в течение времени, выбранного для демонстрации траектории набора высоты при взлете, и на режиме максимальной продолжительной мощности на остальном участке набора высоты.
(3) Масса самолета должна складываться из массы самолета с полными топливными баками и минимальным числом членов экипажа и массы балласта, необходимого для выдерживания центра тяжести в допустимых пределах.
(4) Скорость набора высоты не должна превышать:
(i) для самолетов с поршневыми двигателями - максимальной воздушной скорости, установленной для набора высоты от взлета до максимальной рабочей высоты при следующей конфигурации самолета:
(A) шасси убрано;
(B) закрылки в наиболее благоприятном положении;
(C) створки капотов (или другие средства регулирования охлаждения двигателей) в положении, обеспечивающем надлежащее охлаждение в условиях жаркого дня;
(D) двигатели работают в пределах ограничений максимальной продолжительной мощности;
(E) масса соответствует максимальной взлетной массе; и
(ii) для самолетов с газотурбинными двигателями - максимальной воздушной скорости, установленной для набора высоты от взлета до максимальной рабочей высоты.
(5) Температура топлива перед взлетом должна быть не менее 45 °С. Кроме того, топливо должно иметь давление насыщенного пара, максимально возможное для тех его марок, на которых может эксплуатироваться самолет.
(b) Испытания, указанные в пункте (а) данного параграфа, могут проводиться в полете или на земле в условиях, близко имитирующих условия полета. Если летные испытания проводятся в холодную погоду, которая может помешать правильному проведению испытаний, то поверхности топливных баков, трубопроводы и другие элементы топливной системы, подверженные воздействию холодного воздуха, должны быть изолированы, чтобы имитировать (насколько это возможно) полет в жаркую погоду.
(а) Каждый топливный бак должен выдерживать без повреждений и потери нормированной герметичности вибрации, инерционные силы, массу топлива и нагрузку от конструкции, которым он может подвергаться на самолете при эксплуатации.
(b) Оболочки мягких топливных баков должны быть одобренного типа или должно быть продемонстрировано, что они соответствуют данному назначению.
(c) Топливные баки-отсеки (баки-кессоны) должны иметь средства для внутреннего осмотра и ремонта.
(d) Топливные баки, размещенные в фюзеляже, не должны разрушаться и терять герметичность при действии инерционных сил, указанных в 25.561 для случая аварийной посадки. Кроме того, эти баки должны быть защищены таким образом, чтобы трение баков о землю было невозможным.
(e) Крышки люков топливных баков должны отвечать следующим критериям во избежание вытекания опасных количеств топлива:
(1) Должно быть показано анализом или испытаниями, что все крышки, расположенные в зоне, в которой, судя по опыту эксплуатации или анализу, возможен удар, минимально подвержены пробиванию или деформации кусками шин, обломками двигателей, обладающими малой энергией, или другими подобными обломками.
(2) Все крышки люков должны быть огнестойкими.
(f) Для топливных баков с наддувом должны быть обеспечены безопасные средства, препятствующие образованию чрезмерного перепада между давлением внутри бака и снаружи.
(a) При проведении испытаний топливных баков должно быть продемонстрировано, что установленные на самолете баки могут выдерживать без повреждения или течи наиболее критические давления в условиях, указанных в пунктах (а)(1) и (а)(2) данного параграфа. Кроме этого, посредством анализа или испытаний должна быть продемонстрирована способность поверхностей баков, подвергающихся воздействию наиболее критических давлений из числа возникающих в условиях, указанных в пунктах (a)(3) и (a)(4) настоящего параграфа, выдерживать следующие давления:
(1) Внутреннее давление 0,25 кг/см2.
(2) 125% максимального давления воздуха, создаваемого в баке скоростным напором.
(3) Гидравлические давления, возникающие при максимальных предельных перегрузках и маневрах самолета с полными баками.
(4) Гидравлические давления, возникающие при наиболее неблагоприятном сочетании крена самолета и запаса топлива.
(b) Каждый металлический бак с большими неподдерживаемыми или неусиленными плоскими поверхностями, повреждение или деформация которого может вызвать течь топлива, должен выдерживать следующие испытания (или эквивалентные им) без появления течи или чрезмерной деформации стенок бака:
(1) Каждый полностью собранный бак вместе с узлами крепления должен быть подвергнут вибрационным испытаниям в компоновке, имитирующей действительную установку на самолете.
(2) За исключением случая, изложенного в пункте (b)(4) данного параграфа, бак в сборе, наполненный на 2/3 водой или любой другой подходящей для испытаний жидкостью, должен быть подвергнут вибрационным испытаниям в течение 25 ч с амплитудой колебаний не менее 0,8 мм, если не указывается другая достаточно обоснованная амплитуда.
(3) Частота вибрационных колебаний при испытаниях должна быть следующей:
(i) если в нормальном рабочем диапазоне частот вращения роторов двигателя отсутствует критическая частота вибрации бака, то частота вибрации при испытаниях должна быть равна 2000 колебаний в минуту (33,3 Гц);
(ii) если в нормальном рабочем диапазоне частот вращения двигателя имеется только одна критическая частота колебаний бака, то испытания должны проводиться с этой частотой;
(iii) если в нормальном рабочем диапазоне частот вращения роторов двигателя критической окажется более чем одна частота, то испытания должны проводиться с наиболее критической частотой.
(4) При выполнении испытаний в соответствии с пунктами (b)(3)(ii) и (iii) данного параграфа должна быть изменена продолжительность испытаний для получения такого же числа циклов колебаний, как и в течение 25 ч испытаний при частоте, указанной в пункте
(b) (3)(i) настоящего параграфа.
(5) При испытаниях бак в сборе должен быть подвергнут вибрационным испытаниям в течение 25 ч с частотой 16-20 полных периодов в минуту на угол 15° в обе стороны от горизонтального положения (в сумме 30°) относительно наиболее критической оси.
Если критическим является движение относительно более чем одной оси, то бак должен качаться относительно каждой критической оси в течение 12,5 ч.
(c) Неметаллические баки должны выдержать испытания, указанные в пункте (b)(5) данного параграфа, с топливом при температуре 45 °С, за исключением тех случаев, когда имеется достаточный опыт эксплуатации подобного бака при его аналогичной установке. Во время этих испытаний бак данного типа должен быть установлен на опоры, имитирующие его установку в самолете.
(d) Для топливных баков с наддувом должно быть показано путем расчета или испытаний, что топливные баки могут выдерживать максимальное давление, которое может иметь место на земле или в полете.
(a) Крепление каждого топливного бака не должно допускать концентрации нагрузок от массы топлива на неподкрепленные поверхности баков. Кроме того, должны учитываться следующие положения:
(1) Для предотвращения трения между баком и поддерживающей его конструкцией должны устанавливаться прокладки.
(2) Прокладки должны изготавливаться из неабсорбирующих материалов, либо из материалов, обработанных соответствующим образом, предохраняющим от поглощения жидкостей.
(3) При использовании мягких баков их оболочки должны крепиться таким образом, чтобы они не подвергались воздействию гидравлических нагрузок.
(4) Каждая внутренняя поверхность отсека установки бака должна быть гладкой и свободной от выступов, наличие которых может привести к повреждению оболочки, за исключением тех случаев, когда:
(i) приняты меры для защиты оболочки в таких точках; или
(ii) сама конструкция оболочки обеспечивает такую защиту.
(b) Полости, смежные с поверхностями бака, должны вентилироваться, чтобы не допустить скопления паров в случае небольшой утечки. Если бак находится в герметизированном отсеке, то вентиляция может осуществляться с помощью дренажных отверстий необходимого размера для предотвращения избыточного давления при изменении высоты полета.
(c) Размещение каждого бака должно удовлетворять требованиям 25.1185(а).
(d) Никакая часть обшивки гондолы двигателя, лежащая непосредственно за основным выходом воздуха из отсека двигателя, не должна служить в качестве стенки бака-отсека.
(e) Каждый топливный бак должен быть изолирован от кабин персонала и пассажиров конструктивными средствами, не допускающими проникновения паров и топлива.
Каждый топливный бак должен иметь расширительное пространство объемом не менее 2% от емкости бака. Должна быть исключена возможность непреднамеренного заполнения этого пространства при нормальном стояночном положении. Для систем заправки топлива под давлением соответствие этому параграфу можно продемонстрировать наличием устройств, применяемых для установления соответствия с 25.979(b).
25.971. Отстойник топливного бака
(а) Каждый топливный бак должен иметь отстойник, рабочая емкость которого при стояночном положении должна быть не менее 0,1% от емкости бака или 0,3 л, в зависимости от того, какая из этих величин больше, если только установленные эксплуатационные ограничения не гарантируют, что при эксплуатации скопление конденсата не превысит емкость отстойника.
(b) Конструкция каждого топливного бака должна обеспечивать отвод опасного количества конденсата из любой части бака в отстойник при стояночном положении самолета.
(c) Каждый отстойник топливного бака должен иметь доступное сливное устройство, которое:
(1) Обеспечивает слив отстоя на земле.
(2) Не допускает попадания сливаемого топлива на другие части самолета; и
(3) Имеет ручное или автоматическое устройство для надежной фиксации в закрытом положении.
Конструкция каждой заправочной горловины топливного бака должна не допускать попадания топлива в любые другие части самолета помимо самих баков. Кроме того:
(a) [Зарезервирован].
(b) Каждая утопленная заправочная горловина топливного бака, в которой может скопиться значительное количество топлива, должна иметь сливное устройство, не допускающее попадания сливаемого топлива на другие части самолета.
(c) Крышка каждой заправочной горловины должна обеспечивать плотное закрытие горловины, не допускающее просачивания топлива.
(d) Каждая точка заправки должна иметь средства металлизации для электрического соединения с наземным заправочным оборудованием.
(а) Дренаж топливных баков. Каждый топливный бак должен сообщаться с атмосферой через верхнюю часть расширительного пространства с тем, чтобы обеспечивался эффективный дренаж при любых нормальных режимах полета. Кроме того:
(1) Расположение каждого дренажного отверстия должно исключать возможность его загрязнения или закупоривания льдом.
(2) Конструкция дренажа не должна допускать сифонирования топлива в нормальных условиях эксплуатации.
(3) Пропускная способность дренажной системы и уровень давления в ней должны быть достаточными для выдерживания приемлемых перепадов давления внутри и снаружи бака при:
(i) нормальных режимах полета;
(ii) максимальной скорости набора высоты и снижения; и
(iii) заправке и сливе топлива.
(4) Воздушные полости баков с сообщающимися между собой топливными выходными каналами также должны сообщаться между собой.
(5) В дренажной системе не должно быть мест, где может скапливаться влага при положении самолета на земле или в горизонтальном полете, в противном случае должна быть предусмотрена возможность ее слива.
(6) Дренажные и сливные устройства не должны заканчиваться в точках:
(i) где выход топлива из дренажного отверстия может создать опасность пожара; или
(ii) откуда пары топлива могут проникнуть в кабины персонала и пассажиров.
(b) Дренаж карбюратора. Каждый карбюратор со штуцером для отвода паров должен иметь трубопровод для отвода паров обратно в один из топливных баков. Кроме того:
(1) Каждая дренажная система должна быть выполнена так, чтобы не происходило закупорки дренажа льдом.
(2) Если имеется более одного топливного бака и необходимо расходовать топливо из баков в определенной последовательности, то каждая линия возврата паров должна соединяться с баком, топливо из которого расходуется при взлете и посадке.
25.977. Заборник топлива из бака
(a) Заборник топлива из бака или вход в баковый насос должен иметь защитную сетку — фильтр. Сетка-фильтр должна:
(1) Для самолетов с поршневыми двигателями иметь 3 - 6 ячеек на 1 см; и
(2) Предотвращать прохождение частиц, которые могут ограничить расход топлива или повредить любой элемент топливной системы самолета с газотурбинными двигателями.
(b) [Зарезервирован].
(c) Площадь проходного сечения каждого фильтра на заборнике или на входе бакового насоса должна не менее чем в 5 раз превышать площадь проходного сечения трубопровода подачи топлива из бака в двигатель.
(d) Диаметр каждого фильтра должен быть не меньше диаметра заборника топливного бака.
(e) К каждому фильтру (фильтрующему элементу) должен быть обеспечен доступ для проверки и очистки.
К системам заправки баков топливом под давлением относится следующее:
(a) Каждое соединение трубопроводов системы подачи топлива должно иметь средства, предотвращающие утечки опасных количеств топлива из системы в случае отказа впускного клапана.
(b) Должны быть предусмотрены средства автоматического закрытия, предотвращающие заполнение каждого бака топливом в количестве, большем, чем установлено для данного бака. Эти средства должны:
(1) Допускать проверку правильности закрытия перед каждой заправкой бака топливом; и
(2) У каждого места заправки обеспечивать индикацию отказа средств закрытия с целью прекращения подачи топлива при максимальном количестве заправляемого топлива, установленного для данного бака.
(c) Должны быть предусмотрены средства для предотвращения повреждения топливной системы в случае отказа средств автоматического закрытия, предписанных в пункте (b) данного параграфа.
(d) Система заправки самолета топливом под давлением (за исключением топливных баков и их дренажа) должна выдерживать нагрузку, которая вдвое больше нагрузки, создаваемой при максимальных давлениях, в том числе при пульсациях, которые могут иметь место во время заправки. Должно быть определено максимальное давление пульсаций для любой комбинации случайного или преднамеренного закрытия топливных кранов.
(e) Самолетная система слива топлива (за исключением топливных баков и их дренажа) должна выдерживать нагрузку, которая вдвое больше нагрузки, создаваемой при максимально допустимом давлении слива (положительном или отрицательном) в самолетном топливном соединительном штуцере.
(a) Должна быть определена наибольшая температура, которая на величину установленного запаса ниже минимальной ожидаемой температуры самовоспламенения топлива в баках самолета.
(b) Температура в любой точке внутри каждого топливного бака, где возможно воспламенение топлива, не должна превышать температуру, определенную в соответствии с пунктом (а) данного параграфа. Это должно быть продемонстрировано при всех возможных режимах работы, отказах и неисправностях любого элемента, способного привести к повышению температуры внутри бака.
Дренаж топливных баков поддерживает в топливных баках заданное избыточное давление для: обеспечения бескавитационной работы насосов; обеспечения минимального внутреннего и внешних давлений на стенки баков; регулирования давления воздуха в баках при их заправке топливом и сливе его.
Систему выработки топлива условно можно разбить на систему перекачки топлива и систему подачи его к двигателям. Схема подачи топлива к двигателям определяется количеством топливных баков, двигателей и их компоновкой на самолёте.
На многодвигательных самолётах применяются общие (централизованные), раздельные и автономные системы подачи топлива (см. рис. 8.1.). В общей системе топливо подается через расходный бак ко всем двигателям. В раздельных системах топливо подаётся к каждому двигателю от определённой группы баков. Автономные системы обеспечивают питание каждого двигателя из своего бака. Подача топлива к двигателям осуществляется из расходного (расходных) отсека с помощью насосов подкачки.
В расходном баке размещаются, как правило, два насоса подкачки, которыми топливо подаётся к двигателям, датчики топливоизмерительной аппаратуры, элементы предохранения бака от переполнения при перекачке в него топлива из других баков, а также устройства, разгружающие стенки бака от чрезмерного давления. Бесперебойная работа двигателя на режимах полёта с нулевыми или отрицательными перегрузками обеспечивается встроенным в конструкцию расходного топливного бака противоперегрузочным отсеком, в котором устанавливается насос подкачки, либо топливным аккумулятором. Принцип действия противоперегрузочного отсека основан на том, что топливо из бака свободно поступает в отсек и заполняет его, но при отливах топлива в расходном топливном баке оно из отсека уйти не может. Объём отсека обеспечивает работу насоса в течение заданного расчетного времени действия перегрузок, в результате которых произошёл отлив топлива в расходном топливном баке.
Подача топлива к насосам высокого давления двигателей для обеспечения их бескавитационной работы производится при двухступенчатом повышении давления. Вначале давление повышается баковыми насосами подкачки, а затем двигательным насосом. В магистралях подачи топлива в двигатели устанавливаются обратные клапаны, краны кольцевания, топливные аккумуляторы, обеспечивающие питание двигателей топливом на режимах полёта с околонулевыми и отрицательными вертикальными перегрузками, перекрывные краны, датчики расходомёров, топливомасляные теплообменники и фильтры.
Топливные фильтры снабжаются перепускными клапанами, через которые обеспечивается питание двигателя топливом в случаях засорения или обледенения фильтра.
Наличие линии кольцевания с кранами кольцевания обеспечивает подачу топлива в любой двигатель при отказах в подкачивающей магистрали любого расходного бака, а также служит для выравнивания количества топлива в симметричных баках.
Топливный аккумулятор (см. рис. 8.2.) представляет собой цилиндрический или сферический сосуд, разделённый прорезиненной мембраной на две полости - воздушную и топливную. Воздушная полость находится под давлением сжатого воздуха. Топливная полость соединена с трубопроводом, идущим от подкачивающего насоса к двигателю, и при работающем подкачивающем насосе заполнена топливом, так как давление воздуха в воздушной полости меньше минимально возможного давления топлива. При этом мембрана прижата к стенкам сосуда и весь его объём заполнен топливом. При отливе топлива от насоса давление в трубопроводе за ним падает, сжатый воздух давит на мембрану и она вытесняет топливо из топливной полости в магистраль подкачки (проходу топлива в насос препятствует установленный в магистрали обратный клапан). Вместимость топливного аккумулятора определяется расчётным временем действия перегрузок, приводящих к отливу топлива от насоса.
Подача топлива в двигатели контролируется сигнализаторами давления, датчики которых устанавливаются за каждым баковым насосом подкачки и на входе в насос высокого давления двигателя, а также сигнализаторами перепада давления, характеризующими состояние фильтров. Сигнализация осуществляется обычно на мнемосхеме топливной системы в кабине экипажа.
Назначение топливной системы самолёта
Топливная система предназначена для размещения на самолёте необходимого количества топлива и подачи его к двигателю (двигателям) на всех режимах полёта.
В качестве топлива на современных самолетах применяется высокооктановый бензин, для поршневых двигателей и авиационный керосин (Т-1, ТС-1, РТ и др.) для реактивных двигателей.
Топливная система условно делится на топливную систему самолета и топливную систему двигателя.
В любой топливной системе самолета можно выделить три характерных участка:
систему заправки топливом;
емкость для топлива;
систему подачи топлива к двигателю.
Заправка топлива в баки производится либо самотеком, либо централизованно.
Топливные емкости выполняются в виде отдельных баков или в виде отдельных герметизированных отсеков планера самолета. Топливные баки размещают на самолете так, чтобы центр тяжести всего топлива располагался вблизи центра тяжести пустого самолета. С целью обеспечения необходимой устойчивости по крену самолёта топливо из правых и левых баков вырабатывается равномерно с помощью автомата выравнивания или вручную. По размещению различают фюзеляжные и консольные топливные баки, по характеру применения – расходные и дополнительные.
Система питания топливом должна непрерывно подавать требуемое количество топлива в топливную систему двигателя. Система питания должна удовлетворять следующим требованиям :
обеспечивать надёжность питания двигателей топливом на всех режимах и высотах полёта независимо от атмосферных условий.
запас топлива на самолёте должен обеспечивать заданную дальность и продолжительность полёта.
возможность нормального питания двигателей при выходе из строя одного из баков или участков трубопровода.
быть удобной в эксплуатации и безопасной в пожарном отношении.
выработка топлива должна происходить по заданной программе и мало влиять на полётную центровку самолёта.
полную выработку топлива (остаток не более 1,5% ёмкости баков)
Различают топливные системы двух типов:
открытого;
закрытого.
В открытых – полости топливных баков сообщаются с атмосферой. В закрытых – эти полости сообщаются с системой забора воздуха от компрессора двигателя или поддавливаются нейтральным газом от специальной системы поддавливания.
Конструкция топливной системы самолета ТЛ-2000 (20 мин.).
Топливная система самолёта TL – 2000 Sting carbon открытого типа, т.е. полости топливных баков, сообщаются с атмосферой. Топливо подаётся к двигателю механическим насосом или электрической помпой.
Система питания топливом состоит из:
топливных баков;
трубопроводов;
перекрывного – пожарного крана;
фильтра – отстойника;
электрической помпы;
механического насоса;
системы контроля наличия и выработки топлива;
сливного топливного крана;
заправочных горловин.
|
||||||||||||
|
||||||||||||
Рис. 10.1. Принципиальная схема топливной системы TL – 2000 Sting carbon