ТОПЛИВНЫЙ БАК ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT FUEL TANK

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательного аппарата (ЛА), а конкретно, к конструктивной модификации топливного бака (ТБ) с внутренней перегородкой и переливной магистралью, обеспечивающего выработку топлива в полете при действии знакопеременных перегрузок.
Известен ТБ ЛА (полезная модель РФ №30706), сообщенный с магистралями подачи в бак газа вытеснения и топлива в двигатель, содержащий как минимум два отсека с разделительной перегородкой и переливной магистралью, которая выполнена в виде колена, состоящего, по крайней мере, из двух вертикально расположенных, противоположно направленных U-образных колен; во входном участке переливной магистрали установлен с возможностью поворота относительно перпендикулярной потоку топлива оси нормально-закрытый подпружиненный заправочный клапан, имеющий дросселирующее сечение для перетекания топлива питания двигателя. ТБ расположен вдоль фюзеляжа, а разделительная перегородка - перпендикулярна его оси.
Существенными признаками предлагаемого ТБ ЛА, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие - топливный бак летательного аппарата расположен вдоль фюзеляжа и снабжен перегородкой, разделяющей полость бака на основной отсек, сообщенный с магистралью подачи газа, и расходный отсек, сообщенный с магистралью подачи топлива в двигатель; основной и расходный отсеки сообщены магистралью перелива топлива.
В известном ТБ высокоманевренного ЛА в полете при действии на топливо большого количества циклов с боковой или отрицательной вертикальной перегрузками возникает перепад давления столба топлива на входе в магистраль перелива, под действием которого топливо из расходного отсека переливается в основной отсек, что приводит к уменьшению запаса топлива в расходном отсеке, оголению входа в магистраль подачи топлива в двигатель и останову двигателя ЛА.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является обеспечение бесперебойной подачи топлива в двигатель высокоманевренного ЛА при воздействии на топливо большого количества циклов с боковой или отрицательной вертикальной перегрузками.
Для решения поставленной технической задачи в топливном баке летательного аппарата, расположенном вдоль фюзеляжа и снабженном перегородкой, разделяющей полость бака на основной отсек, сообщенный с магистралью подачи газа, и расходный отсек, сообщенный с магистралью подачи топлива в двигатель, при этом основной и расходный отсеки сообщены магистралью перелива топлива, расходный отсек выполнен в нижней части бака, для чего разделительная перегородка расположена горизонтально в нижней части бака, входное отверстие магистрали подачи топлива размещено в центральной части расходного отсека, а магистраль перелива выполнена из двух отдельных трубопроводов, при этом их входные отверстия расположены у противоположных боковых стенок бака, а выходные отверстия расположены ниже уровня входного отверстия магистрали подачи топлива в двигатель; каждый из трубопроводов магистрали перелива изогнут в виде петли, приближенной к боковой стенке бака, противоположной от места расположения входного отверстия, при этом у боковой стенки бака в стенке трубопровода и разделительной перегородке выполнены дренажные отверстия. Кроме того, для уменьшения невырабатываемого остатка топлива напротив выходных отверстий трубопроводов магистрали перелива в дне бака выполнены углубления, в которых размещены выходные участки трубопроводов магистрали перелива. Дополнительно, для обеспечения бесперебойной подачи топлива при воздействии продольной положительной или отрицательной перегрузок входные отверстия каждого трубопровода магистрали перелива топлива расположены вблизи пересечения противоположных боковой и торцевой стенок бака, а выходные отверстия трубопроводов магистралей перелива топлива размещены у торцевых стенок бака, противоположных торцевым стенкам, у которых расположены их входные отверстия, при этом в разделительной перегородке вблизи торцевых стенок бака выполнены дренажные отверстия.
Отличительными признаками предлагаемого ТБ ЛА являются следующие - расходный отсек выполнен в нижней части бака, для чего разделительная перегородка расположена горизонтально в нижней части бака, входное отверстие магистрали подачи топлива размещено в центральной части расходного отсека, а магистраль перелива выполнена из двух отдельных трубопроводов, при этом их входные отверстия расположены у противоположных боковых стенок бака, а выходные отверстия расположены ниже уровня входного отверстия магистрали подачи топлива в двигатель; каждый из трубопроводов магистрали перелива изогнут в виде петли, приближенной к боковой стенке бака, противоположной от места расположения входного отверстия, при этом у боковой стенки бака в стенке трубопровода и разделительной перегородке выполнены дренажные отверстия; напротив выходных отверстий трубопроводов магистрали перелива в дне бака выполнены углубления, в которых размещены выходные участки трубопроводов магистрали перелива; входные отверстия каждого трубопровода магистрали перелива топлива расположены вблизи пересечения противоположных боковой и торцевой стенок бака, а выходные отверстия трубопроводов магистралей перелива топлива размещены у торцевых стенок бака, противоположных торцевым стенкам, у которых расположены их входные отверстия, при этом в разделительной перегородке вблизи торцевых стенок бака выполнены дренажные отверстия.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат - обеспечивается бесперебойная подача топлива в двигатель ЛА при воздействии боковой или отрицательной перегрузок в процессе выработки расходного отсека ТБ. Благодаря дополнительным признакам обеспечивается уменьшение невырабатываемого остатка топлива в расходном отсеке, а также обеспечивается бесперебойная подача топлива при воздействии продольной положительной или отрицательной перегрузок.
Предложенное техническое решение может найти применение на высокоманевренных ЛА, обеспечивающих бесперебойную подачу топлива в двигатель при выработке ТБ с воздействием на топливо циклических знакопеременных перегрузок, при этом обеспечивающих длительный срок службы в связи с отсутствием в конструкции ТБ сложных устройств (например, топливных аккумуляторов с подвижными перегородками и агрегатами переключения расхода), а также в связи с отсутствием подвижных соединений (например, шарнирных или сильфонных соединений заборного участка магистрали подачи топлива).
Устройство поясняется фиг.1-3, поясняющими расположение в ТБ разделительной перегородки и участков магистрали перелива топлива.
На фиг.1 показан вид ТБ сбоку, со стороны левого борта ЛА.
На фиг.2 показан вид ТБ спереди (вид фиг.1 по стрелке А).
На фиг.3 показан вид ТБ снизу (вид фиг.1 по стрелке Б).
1
На фиг.1-3 представлен ТБ ЛА, расположенный вдоль фюзеляжа ЛА по направлению полета и снабженный перегородкой 1, разделяющей полость ТБ на основной отсек 2, сообщенный с магистралью 3 подачи газа, и расходный отсек 4, сообщенный с магистралью 5 подачи топлива в двигатель ЛА. Разделительная перегородка 1 расположена горизонтально в нижней части ТБ. Входное отверстие 6 магистрали 5 подачи топлива размещено в центральной части расходного отсека 4. Переливная магистраль выполнена из двух отдельных трубопроводов 7 и 8, при этом их входные отверстия 9 и 10 расположены у противоположных боковых стенок 11, по левому борту ЛА и 12, по правому борту ЛА, а их выходные отверстия 13 и 14 расположены в расходном отсеке 4 ниже уровня H входного отверстия 6 магистрали 5 подачи топлива в двигатель ЛА. Каждый из трубопроводов 7 и 8 изогнут в виде петли, приближенной к боковой стенке, соответственно, 12 и 11 ТБ, противоположной от места расположения своего входного отверстия 9 и 10, при этом у соответствующей боковой стенки 12 и 11, в стенке каждого трубопровода 7 и 8 и в разделительной перегородке 1 выполнены, соответственно, дренажные отверстия 15-18 (фиг.3). Напротив выходных отверстий 13 и 14 трубопроводов 7 и 8 в дне ТБ выполнены углубления 19 и 20 (фиг.1), в которых размещены выходные участки 21 и 22 трубопроводов 7 и 8. Входные отверстия 9 и 10 трубопроводов 7 и 8 магистрали перелива топлива расположены вблизи пересечения противоположных, соответственно, правой боковой стенки 11 и задней торцевой стенки 23 ТБ и вблизи пересечения левой боковой стенки 12 и передней торцевой стенки 24. Выходные отверстия 13 и 14 трубопроводов 7 и 8 магистрали перелива топлива размещены у торцевых стенок, соответственно 24 и 23, противоположных, соответственно торцевым стенкам 23 и 24 ТБ, у которых расположены входные отверстия 9 и 10, при этом в разделительной перегородке 1 вблизи торцевых стенок 23 и 24 выполнены дренажные отверстия, соответственно, 25 и 26.
2
1
2
1
3
3
4
5
6
2
7
7
8
9
10
1
Устройство работает следующим образом. Заправка ТБ топливом осуществляется через заправочную горловину (не показана), подстыкованную к магистрали 5 подачи топлива при открытой дренажной горловине (не показана), подстыкованной к магистрали 3 подачи газа. При этом топливо заполняет расходный отсек 4 ТБ, из которого воздух выходит в отсек 2 через дренажные отверстия 17, 18, 25 и 26 в перегородке 1. Расход топлива по магистрали 5 при заправке отсека 4 выбирается небольшим, чтобы уменьшить диаметр этих дренажных отверстий, необходимый для свободного выхода воздуха из отсека 4, в этом случае перетеканием топлива через дренажные отверстия 17, 18, 25 и 26 в полете при действии знакопеременных перегрузок можно пренебречь. После заправки расходного отсека 4 скорость заправки ТБ топливом может быть увеличена, так как заполнение основного отсека 2 ТБ топливом обеспечивается через трубопроводы 7 и 8 магистрали перелива топлива. В полете ЛА при действии отрицательной вертикальной перегрузки топливо в основном отсеке 2 перемещается к верхней стенке ТБ, а газ наддува - к разделительной перегородке 1; в расходном отсеке 4 топливо прижимается к перегородке 1 со стороны ее нижней части. При этом объем топлива от уровня Н до уровня Н, см. фиг.1 и фиг.2, находящийся внутри трубопроводов 7 и 8, под действием перепада давления от действия перегрузки выливается в основной отсек 2, освобождая от топлива выходные отверстия 13 и 14 (фиг.1) выходных частей 21 и 22 трубопроводов 7 и 8, что исключает перелив топлива из отсека 4 в отсек 2, при этом обеспечивается питание двигателя ЛА по магистрали 5 за счет объема топлива в полости расходного отсека 4 между уровнями Н и H. После прекращения действия этой перегрузки топливо в основном 2 и расходном 4 отсеках занимает штатное положение в их нижней части, а газ наддува перемещается в их верхнюю часть, при этом после воздействия перегрузки до выработки топлива из отсека 2 газ наддува из верхней части расходного отсека 4 через дренажные отверстия 17, 18, 25 и 26 поступает в основной отсек 2 ТБ, замещаясь топливом, поступающим из основного отсека 2 по участкам 7 и 8. При крутом развороте ЛА направо действует боковая перегрузка в направлении от правого борта к левому, от стенки 11 до стенки 12 ТБ (фиг.2). При этом свободная поверхность топлива в отсеках 2 и 4 занимает положение, близкое к вертикальному. После прохождения свободной поверхностью топлива уровня Н, см. фиг.2, топливо из отсека 2 в отсек 4 по трубопроводу 7 переливаться не может потому, что его входное отверстие 9 оказывается в газовой полости отсека 2, при этом благодаря дросселю 18 и дросселю 16 в трубопроводе 8 газ наддува из полости отсека 2 поступает в полость трубопровода 8, разрывая жидкость в его полости на две части. Объем полости трубопровода 8 выше дросселя 16 под действием давления от перегрузки выливается обратно в отсек 2, а объем ниже дросселя 16 перемещается под действием перегрузки в полость отсека 4 вместе с уровнем свободной поверхности топлива. Питание двигателя ЛА по магистрали 5 обеспечивается за счет объема топлива, находящегося в расходном отсеке 4 между вертикальными уровнями Н и Н (фиг.2). При выполнении ЛА разворота налево картина выработки топлива меняется на симметрично противоположную, и в двигатель ЛА поступает объем топлива, находящийся в расходном отсеке 4 от вертикального уровня Н до вертикального уровня Н. Благодаря углублениям 19 и 20 и соответствующему расположению в них выходных участков 21 и 22 участков 7 и 8 горизонтальный уровень Н их выходных отверстий 13 и 14 располагается ниже дна ТБ, поэтому обеспечивается полная выработка топлива из расходного отсека 4 ТБ. При действии положительной продольной перегрузки в направлении задней торцевой стенки 23 ТБ (фиг.1) топливо в отсеках 2 и 4 прижимается к стенке 23. Начиная с уровня Н (см. фиг.1), топливо из отсека 2 в отсек 4 по трубопроводу 8 переливаться не может потому, что его входное отверстие 10 оказывается в газовой полости. Питание двигателя ЛА топливом обеспечивается за счет объема топлива, находящегося в отсеках 2 и 4 ТБ между уровнями Н и Н, при этом газовые полости этих отсеков сообщаются благодаря наличию дросселя 26, а жидкостные - по трубопроводу 7. При действии отрицательной продольной перегрузки в направлении передней торцевой стенки 24 ТБ картина перетекания топлива по трубопроводам 7 и 8 меняется на симметрично противоположную, и при действии перегрузки в двигатель ЛА по магистрали 5 поступает объем топлива в отсеках 2 и 4 от уровня Н до уровня Н. При отсутствии полетных перегрузок после выработки топлива из основного отсека 2 питание двигателя ЛА топливом обеспечивается за счет объема топлива, заключенного в расходном отсеке 4 между поверхностью перегородки 1 и уровнем H. Таким образом обеспечивается выработка топлива из ТБ при воздействии циклических знакопеременных перегрузок без наличия в ТБ сложных устройств с подвижными деталями (например, аккумуляторов давления с подвижными перегородками, гибких и поворотных заборных устройств).