Топливная система летательного аппарата

Полезная модель относится к устройствам летательных аппаратов (ЛА) и может найти применение в конструкции топливной системы (ТС) двигателя беспилотного ЛА (БЛА) в заборных устройствах топлива при любых условиях полета ЛА.
В связи с тем, что в ТС недопустимо образование воздушных пробок, в конструкцию топливного бака как обязательные составляющие входят системы дренажа и наддува, а также расходный бак для непрерывного питания двигателя топливом во всех режимах, системы автоматики, перегородки и приспособления.
Известны устройства [1. Поликовский В.И. Самолетные силовые установки / В.И. Поликовский. - М.: Оборонгиз, 1952 - С. 71-72, фиг. 42, 44; с. 81, фиг. 56, 57; с. 131, фиг. 88; с. 133, фиг. 90; с. 152, фиг. 102.], содержащие расходный отсек, эжекторы, воздухоотделители и центробежные воздухоотделители-сепараторы, а также клапаны. Перечисленные устройства применяются в ТС с учетом конкретного назначения ЛА и в основном предназначены для авиационных систем, содержащих дренажную систему в атмосферу. Для замкнутых ТС БЛА нецелесообразно применение таких устройств в виду их сложности.
Известно, что для исключения попадания воздуха в ТС перед заборником устанавливают сетчатые воздухоотделители, отделяющие топливо от воздуха [2. Авиационные топливные системы: Учебник. / С.В. Епифанов, А.И. Рыженко, Р.Ю. Цуканов. - Харьков: ХАИ, 2018. - С. 133.].
Известно, что регулировка работы ТС с помощью дроссельных шайб целесообразна только в случае постоянного расхода топлива: при широком диапазоне расхода рабочей жидкости на сливе из гидросистемы перепад давления на гидроприводе достигает недопустимых значений [3. Поликовский В.И. Силовые установки летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями: Учеб. пособие / В.И. Поликовский, Д.Н. Сурнов. - М.: Машиностроение, 1965. - С.114, 115, рис. 80.].
6
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является ТС ЛА [4. Пат. 2669913 RU, МПК В64С 29/00. Топливная система летательного аппарата / Горбачев А.Д., Ивашин А.Ф., Каган В.А. - Заявл. 16.11.2017; опубл. 24.12.2018, Бюл. №36.], содержащая бак, расходный отсек с перегородкой, систему слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА в расходный отсек, эжектор для дренажа расходного отсека, диафрагму, обеспечивающую перепад давления и расход рабочей жидкости по эжектору.
Недостатки устройства:
- обильное пенообразование топлива при сливе рабочей жидкости из эжектора при повышенном расходе;
- недопустимый заброс давления на сливе из гидросистемы с регулировкой параметров ТС с помощью диафрагмы при широком диапазоне расхода жидкости.
Целью полезной модели является создание простой и надежной ТС ЛА, которая обеспечивает непрерывное питание двигателя топливом во всех режимах и в условиях любых положений ЛА.
Заявляемая ТС ЛА содержит бак, расходный отсек с перегородкой, систему слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА в расходный отсек, эжектор для дренажа расходного отсека. На выходе трубы слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА в расходный отсек установлен предохранительный клапан постоянного перепада давления. Эжектор соединен со сливом рабочей жидкости из гидросистемы ЛА в расходный отсек через центробежный воздухоотделитель.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1-4 представлена ТС ЛА.
На фиг. 1 изображены бак 1, клапан-переключатель 2 забора топлива из бака 1, расходный отсек 3, трубопроводы 4, 5 забора топлива из бака 1, трубопровод 6 слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА, предохранительный клапан 7. Расходный отсек 3 содержит центробежный воздухоотделитель 8, трубопровод 9 дренажа расходного отсека 3 и сетчатый воздухоотделитель 10.
На фиг. 2 показан предохранительный клапан 7, закрепленный в штуцере 11 расходного отсека 3 по уплотнениям 12 накидной гайкой 13, содержащий шариковый клапан 14, размещенный в направляющей 15 и поджатый пружиной 16.
На фиг. 3, 4 показан центробежный воздухоотделитель 8, содержащий колодец 17, дренажную трубку 18, эжектор со смесителем 19, кольцевой камерой 20 низконапорного эжектируемого потока и соплом 21 высоконапорного потока слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА.
Принцип работы ТС заключается в следующем. Расходный отсек 3 постоянно наполняется топливом вследствие попеременного перекрытия доступа газа в систему клапаном-переключателем 2 (в настоящей заявке не рассматривается). При широком диапазоне расхода рабочей жидкости заброс давления в линии слива 6 из гидросистемы ЛА исключается установкой в линии слива рабочей жидкости в расходный отсек 3 предохранительного клапана 7, настроенного на необходимое давление и работающего как редукционный с постоянным давлением на выходе. При превышении давления на сливе гидросистемы шариковый клапан 14 сжимает пружину 16 на настроенный параметр по расходу и давлению, сбрасывая объем, превышающий расчетный для эжектора, в отсек 3 до сетчатого воздухоотделителя 10, ограничивающего вертикальное перемещение топлива в расходном отсеке 3. Высоконапорный поток слива рабочей жидкости, выходящий из сопла 21, увлекает через кольцевую камеру 20 и трубопровод 9 дренажа расходного отсека 3 низконапорный поток, которым удаляется газ из расходного отсека 3, превращаясь в смесителе 19 эжектора в смесь жидкости и газа, недопустимую для поступления в двигатель без отделения газа. Удаление воздуха из газожидкостной смеси происходит за счет сепарирования потока центробежным воздухоотделителем 8. При поступлении смеси по касательной к стенке колодца 17 отделенный воздух по дренажной трубке 18 уходит в газовую полость наддува бака 1. Неотделившийся газ задерживается сетчатым воздухоотделителем 10.
Технический результат - создание простой и надежной ТС ЛА, которая обеспечивает непрерывное питание двигателя топливом во всех режимах и в условиях любых положений.
Технический результат достигается тем, что в ТС на выходе трубы слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА в расходный отсек установлен предохранительный клапан постоянного перепада давления [5. Определение максимального избыточного давления высоконапорного потока эжектора, дренирующего расходный отсек топливного бака летательного аппарата: Акт [испытаний] от 06.03.2019 года. - Оренбург: АО ПО «Стрела», 2019. - 2 с], а эжектор соединен со сливом рабочей жидкости из гидросистемы ЛА в расходный отсек через центробежный воздухоотделитель.
В заявляемой ТС обеспечиваются:
- удаление газа из расходного отсека;
- улучшение заполнения топливом трубопроводов забора топлива и расходного отсека;
- улучшение заполняемости полости расходного отсека за счет слива рабочей жидкости из гидросистемы ЛА;
- допустимый перепад давлений на сливе рабочей жидкости из гидросистемы ЛА.
Заявляемая ТС ЛА может быть выполнена с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства, что соответствует критерию «промышленная применимость».
Источники, принятые во внимание:
1. Поликовский В.И. Самолетные силовые установки: Учеб. пособие для авиац. вузов / В.И. Поликовский. - М.: Оборонгиз, 1952. - 600 с.
2. Авиационные топливные системы: Учебник / С.В. Епифанов, А.И. Рыженко, Р.Ю. Цуканов. - Харьков: ХАИ, 2018 - С.133.
3. Поликовский В.И. Силовые установки летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями: Учеб. пособие / В.И. Поликовский, Д.Н. Сурнов. - М.: Машиностроение, 1965. - 261 с.
6
4. Пат. 2669913 RU, МПК В64С 29/00. Топливная система летательного аппарата / Горбачев А.Д., Ивашин А.Ф., Каган В.А. - Заявл. 16.11.2017; опубл. 24.12.2018, Бюл. №36.
5. Определение максимального избыточного давления высоконапорного потока эжектора, дренирующего расходный отсек топливного бака летательного аппарата: Акт [испытаний] от 06.03.2019 года. - Оренбург: АО ПО «Стрела», 2019. - 2 с.