СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТОПЛИВНОГО ФИЛЬТРА ДВИГАТЕЛЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА ОТ ОБРАЗОВАНИЯ В ТОПЛИВЕ ОПАСНОГО КОЛИЧЕСТВА КРИСТАЛЛОВ ЛЬДА НА ВСЕХ ЭТАПАХ ПОЛЕТА
METHOD TO PROTECT AIRCRAFT ENGINE FUEL FILTER AGAINST FORMATION OF DANGEROUS AMOUNT OF ICE CRYSTALS IN FUEL AT ALL FLIGHT STAGES

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к топливным системам, а именно к способам оценки низкотемпературной прокачиваемости топлив для двигателей воздушных судов (ВС).
Известны требования FAR, США, Part 25 - Airworthiness Standarts Transport Category Airplanes effective. December 17, 2004, включающие следующие условия оценки эффективности:
25.951 (с) Каждая топливная система самолета с газотурбинными двигателями должна быть способна длительно работать во всем диапазоне расходов и давлении топлива, содержащего максимальное возможное в ожидаемых условиях эксплуатации растворенной и свободной воды и охлажденной до наиболее критической температуры обледенения, которые могут встретиться в эксплуатации.
3
Part 33-33.67b (4) (ii). Топливная система работоспособна во всем диапазоне расходов и давлений с топливом, первоначально насыщаемым водой при 80°F (27°C) до содержания 0.025 унций в галлоне (0,25 см на литр) свободной воды, добавленной и охлажденной до наиболее критического состояния для обледенения, вероятного в эксплуатации.
Эти требования выполняют путем демонстрации эффективности специальной одобренной системы фильтра от намерзания льда или тем, что топливная система включает подогреватель топлива, который поддерживает температуру в фильтре или патрубке горючего на уровне более чем 32°F (0°C), что средства фильтрования имеют способность гарантировать, что двигатель продолжит работать в эксплуатации при наиболее критических условиях. Известны рекомендации по способу оценки выполнения требований «Нормы летной годности гражданских самолетов» - № РЦ-АП25ТС - рекомендательный циркуляр Авиационных правил… Межгосударственный Авиационный Комитет, стр.14, 2004 г.
П.25.951 (с) - включающий применение подогревателя, обеспечивающего защиту фильтра от обледенения, если на всех эксплуатационных режимах работы двигателя температура топлива на входе в фильтр поддерживается положительной на всех этапах полета.
Каждая топливная система самолета с газотурбинными двигателями должна быть способна длительно работать во всем диапазоне расходов и давлении топлива, содержащего максимально возможное в ожидаемых условиях эксплуатации количество растворенной и свободной воды и охлажденной до наиболее критической температуры обледенения, которые могут встретиться в эксплуатации.
Однако в известных способах оценку эффективности подогреваемого топлива в защите от обледенения топливного фильтра двигателя осуществляют при условии поддержания положительной температуры на входе в топливный фильтр в диапазоне отрицательной температуры топлива вплоть до минус 30… минус 45°С на всех этапах полета, что усложняет работу подогревателя и может привести к снижению надежности работы фильтра.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении жесткости требований к условиям оценки подогревателя, обеспечивающего защиту фильтра двигателя от обледенения без снижения надежности работы фильтра и обеспечивающего безопасную работу двигателя ВС.
Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем прокачку охлажденного в баках ВС до отрицательной температуры топлива через подогреватель и далее через магистральный фильтр, поддерживание положительной температуры на входе в топливный фильтр для исключения тем самым образования в топливе опасного количества кристаллов льда выделяющейся в полете из топлива растворенной воды, приводящих к обледенению фильтра и нарушению работы двигателя, измерения температуры топлива на входе и выходе подогревателя на всех эксплуатационных режимах работы двигателя во всем рабочем диапазоне высот полета ВС, согласно изобретению производят контроль давления на фильтре при прокачке топлива с выделяющейся из топлива растворенной воды, и поддерживают положительную температуру топлива на входе фильтра, если температура топлива на входе в подогреватель находится в диапазоне от нуля до минус 12°С. При температуре топлива в баках ВС ниже минус 12°С обледенение фильтра становится мало вероятным вследствие значительного уменьшения содержания растворенной воды в топливе, в этих условиях перепад давления на фильтре не превышает допустимые значения на всех этапах полета ВС для безопасной работы двигателя.
Кроме того, при положительных температурах 20…27°С максимальное возможное в ожидаемых условиях эксплуатации объемное содержание растворенной воды в топливе составляет 0,02% объема топлива, ниже нуля градусов - 0,005% объема топлива, ниже минус 12°С топливо становится практически сухим.
Предлагаемый способ поясняется на фиг.1 и на фиг.2.
2
На фиг.1 показано изменение количества растворенной воды в топливе с НО, % (объем) от температуры топлива:
2
где 1 - содержание растворенной воды в топливе с НО, % (объем);
2 - температура топлива, 3 - изменение количества растворенности воды в топливе.
На фиг.2 изображена схема топливной системы ВС.
Способ осуществляется следующим образом.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, (см. фиг.2), на котором изображена схема топливной системы воздушного судна. В топливной магистрали последовательно установлены топливный бак 4 с насосом подкачки 5, перекрывной пожарный кран 6, двигательный насос подкачки 7, топливо-масляный подогреватель топлива (теплообменник) 8, топливный фильтр 9 с сигнализатором перепада давления 10 и перепускным клапаном 11, насос-регулятор двигателя 12.
Производят с помощью насосов прокачку охлажденного в баках 4 до отрицательной температуры реактивного топлива через подогреватель 8 и далее через магистральный топливный фильтр 9. На входе фильтра 9 размещен применяемый подогреватель 8, выполненный в виде теплообменника, в котором топливо нагревается горячим маслом двигателя. При работающем двигателе измеряют температуры топлива при входе и выходе подогревателя на всех эксплуатационных режимах работы двигателя во всем рабочем диапазоне высот полета ВС производят контроль перепада давления на фильтре 9. При прокачке топлива с кристаллами льда выделяющейся в полете из топлива растворенной воды через подогреватель 8 поддерживают положительную температуру топлива на входе фильтра, если температура топлива на входе в подогреватель находится в пределах от нуля до минус 12°С. При этом производят контроль за перепадом давления с помощью датчика 10, установленного на фильтре 9.
Поддержание положительной температуры на входе в топливный фильтр 9 обеспечивает защиту фильтра двигателя от образования в топливе опасного количества кристаллов льда, выделяющейся в полете топлива растворенной воды. При температуре топлива в баках ВС ниже минус 12°С обледенение фильтра становится мало вероятным вследствие значительного уменьшения объемного содержания растворенной воды в топливе, из-за выделения растворенной воды из топлива в свободную. Перепад давления при температуре ниже минус 12°С на фильтре не превышает допустимые значения на всех этапах полета ВС для безопасной работы двигателя.
Как показано на фиг.1, при положительных температурах 20…27°С максимальное возможное в ожидаемых условиях эксплуатации объемное содержание растворенной воды в топливе составляет 0,02% объема топлива, ниже нуля градусов - 0,005% объема топлива, ниже минус 12°С топливо становится практически сухим из-за значительного выделения из топлива растворенной воды.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает снижение жесткости требований к условиям оценки подогревателя, обеспечивающего защиту фильтра двигателя от обледенения без снижения надежности работы фильтра и обеспечивающего безопасную работу двигателя ВС.
Опыт испытаний показал, что заявленный способ исключает возможность образования в топливе кристаллов льда выделяющейся в полете из топлива растворенной воды, приводящих в опасному обледенению фильтра и нарушению работы двигателя, и позволит внести соответствующие изменения в Методах определения соответствия Нормам летной годности гражданских самолетов - № РЦ-АП25ТС - рекомендательный циркуляр Авиационных правил.