ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ)
AIRCRAFT FUEL SYSTEM (VERSIONS)

Изобретение относится к оборудованию, связанному с подачей топлива к силовой установке летательного аппарата (ЛА), к конструктивной модификации топливного бака (ТБ), обеспечивающей опорожнение топлива при любом положении ТБ.
Известна принятая за прототип топливная система, преимущественно навесного бака ЛА, полезная модель РФ №18692.
Известная топливная система, содержащая топливный бак, сообщенный с магистралями подачи газа и забора топлива; в топливном баке размещены трубопровод наддува и заборный трубопровод, каждый из которых имеет неподвижный участок, прикрепленный к стенке бака и сообщенный с магистралью забора топлива, и подвижный участок, которые сообщены посредством шарнирного соединения, при этом подвижный участок трубопровода забора топлива выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака в направлении силы тяжести, а подвижный участок трубопровода наддува выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака в направлении, противоположном направлению силы тяжести.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками устройства по первому варианту, являются следующие - топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак, сообщенный с магистралями подачи газа и забора топлива; в топливном баке размещен заборный трубопровод, имеющий неподвижный участок, прикрепленный к стенке бака и сообщенный с магистралью забора топлива, и подвижный участок, которые сообщены посредством шарнирного соединения, при этом подвижный участок выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака в направлении силы тяжести.
Все существенные признаки прототипа совпадают с существенными признаками устройства по второму варианту.
В известной топливной системе шарнирные соединения при длительном хранении топливной системы до применения могут терять подвижность по причине затвердевания консистентной смазки в процессе длительного хранения в виде тонкого слоя, который наносится на элементы шарнирных соединений при сборке на заводе-изготовителе, что в процессе полета летательного аппарата может привести к заклиниванию шарнирных соединений и, как следствие, к перебою подачи топлива в двигатель и его остановке. Кроме того, в известной топливной системе отсутствует возможность замены смазки в шарнирных соединениях, что не позволяет поддерживать работоспособность известного устройства после завершения срока службы смазки.
Технической задачей, на решение которой направлены предлагаемые варианты устройства, является обеспечение работоспособности топливной системы после длительного хранения. Дополнительно решается задача обеспечения возможности замены смазки шарнирных соединений после завершения ее срока службы.
Для достижения названного технического результата в топливной системе летательного аппарата по первому варианту, содержащей топливный бак, сообщенный с магистралями подачи газа и забора топлива; в топливном баке размещен заборный трубопровод, имеющий неподвижный участок, прикрепленный к стенке бака и сообщенный с магистралью забора топлива, и подвижный участок, которые сообщены посредством шарнирного соединения, при этом подвижный участок выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака в направлении силы тяжести, шарнирное соединение снабжено автономным устройством подачи смазки, выполненным в виде источника сжатого газа и расходной емкости с консистентной смазкой; при этом расходная емкость прикреплена к стенке бака снаружи посредством разъемного соединения, сообщена с источником сжатого газа и снабжена магистралью подачи смазки в шарнирное соединение, для чего в его неподвижной части выполнено отверстие.
Для достижения названного технического результата в топливной системе летательного аппарата по второму варианту, содержащей топливный бак, сообщенный с магистралями подачи газа и забора топлива; в топливном баке размещены трубопровод наддува и заборный трубопровод, каждый из которых имеет неподвижный участок, прикрепленный к стенке бака и сообщенный с магистралью забора топлива, и подвижный участок, которые сообщены посредством шарнирного соединения, при этом подвижный участок трубопровода забора топлива выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака в направлении силы тяжести, а подвижный участок трубопровода наддува выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака в направлении, противоположном направлению силы тяжести, шарнирные соединения трубопроводов наддува и забора топлива снабжены автономными устройствами подачи смазки, каждый из которых выполнен в виде источника сжатого газа и расходной емкости с консистентной смазкой; при этом расходная емкость прикреплена к стенке бака снаружи посредством разъемного соединения, сообщена с источником сжатого газа и снабжена магистралью подачи смазки в шарнирное соединение через отверстие в его неподвижной части.
Дополнительно, в обоих вариантах топливной системы для упрощения замены смазки расходная емкость выполнена в виде цилиндра с поршнем (может быть, например, и в виде емкости с гибкой диафрагмой), при этом консистентной смазкой заполнена подпоршневая полость цилиндра, а с источником сжатого газа сообщена надпоршневая полость цилиндра; для уменьшения массы и габаритов устройства подачи смазки в качестве источника сжатого газа использован пиропатрон; для дополнительного уменьшения массы устройства, быстрого и равномерного распределения смазки по зазору шарнирного соединения на соприкасающейся части шарнирного соединения выполнена диаметральная канавка, сообщенная с отверстием подачи смазки на неподвижной части шарнирного соединения.
Отличительными признаками предлагаемого устройства по первому варианту является то, что шарнирное соединение снабжено автономным устройством подачи смазки, выполненным в виде источника сжатого газа и расходной емкости с консистентной смазкой; при этом расходная емкость прикреплена к стенке бака снаружи посредством разъемного соединения, сообщена с источником сжатого газа и снабжена магистралью подачи смазки в шарнирное соединение, для чего в его неподвижной части выполнено отверстие.
Отличительными признаками предлагаемого устройства по второму варианту является то, что шарнирные соединения трубопроводов наддува и забора топлива снабжены автономными устройствами подачи смазки, каждый из которых выполнен в виде источника сжатого газа и расходной емкости с консистентной смазкой; при этом расходная емкость прикреплена к стенке бака снаружи посредством разъемного соединения, сообщена с источником сжатого газа и снабжена магистралью подачи смазки в шарнирное соединение через отверстие в его неподвижной части.
Дополнительно по обоим вариантам предлагаемого устройства может быть: расходная емкость выполнена в виде цилиндра с поршнем, при этом консистентной смазкой заполнена подпоршневая полость цилиндра, а с источником сжатого газа сообщена надпоршневая полость цилиндра; в качестве источника сжатого газа использован пиропатрон; на соприкасающейся части шарнирного соединения выполнена диаметральная канавка, сообщенная с отверстием подачи смазки на неподвижной части шарнирного соединения.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы) обеспечивается работоспособность топливной системы после длительного хранения, а также обеспечивается возможность замены смазки после завершения ее срока службы. Благодаря дополнительным признакам упрощается замена смазки, обеспечивается уменьшение массы и габаритов устройства подачи смазки, уменьшается необходимое для подачи смазки рабочее давление источника газа, обеспечивается быстрое и равномерное распределение смазки по зазору шарнирного соединения.
Предложенное техническое решение может найти применение в топливных системах ЛА, преимущественно беспилотных, применению которых предшествует длительный срок хранения.
Предлагаемый клапан перелива иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.
На фиг.1 представлен первый вариант топливной системы ЛА, содержащей неподвижный и подвижный участки заборного трубопровода.
На фиг.2 изображен второй вариант топливной системы ЛА, содержащей неподвижный и подвижный участки заборного трубопровода и трубопровода наддува.
На фиг.3 представлена конструкция шарнирного соединения заборного трубопровода и устройство подачи в него смазки в топливных системах по первому и второму варианту (место А фиг.1 и фиг.2).
На фиг.4 представлена конструкция шарнирного соединения трубопровода наддува и устройство подачи в него смазки второго варианта топливной системы (место Б фиг.2).
Топливная система летательного аппарата содержит топливный бак 1, фиг.1, сообщенный с магистралями 2 и 3 подачи газа и забора топлива соответственно, в топливном баке 1 размещен заборный трубопровод, имеющий неподвижный участок 4, прикрепленный к днищу 5 бака 1 и сообщенный с магистралью 3 забора топлива, и подвижный участок 6, которые сообщены посредством шарнирного соединения 7, при этом подвижный участок 6 выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака 1 в направлении силы тяжести; днище 5 в месте подсоединения неподвижного участка 4 имеет отверстие 8, фиг.3, вокруг которого в днище 5 вварена магистраль 3 забора топлива; к противоположному концу неподвижного участка 4 подсоединена наружная неподвижная часть 9 шарнирного соединения 7 со сферической внутренней поверхностью 10, в которую входит подвижная часть шарнирного соединения 7, выполненная в виде втулки 11 с наружной сферической поверхностью 12, ответной поверхности 10; втулка 11 соединена резьбовым соединением 13 со стаканом 14, который имеет на противоположном резьбовому соединению 13 конце донышко 15 и боковую поверхность 16 с отверстием 17, вокруг которого к поверхности 16 вварен подвижный участок 6 с инерционным грузом 18. На наружной сферической поверхности 12 втулки 11 выполнена диаметральная канавка 19, напротив которой в неподвижной части 9 шарнирного соединения 7 выполнено отверстие 20 с приваренным вокруг него штуцером 21, соединенным с трубопроводом 22, который противоположным концом соединен с резьбовой втулкой 23, которая вворачивается в выходящее внутрь бака 1 выходное резьбовое отверстие 24, выполненное во вваренном в днище 5 бака 1 переходнике 25, который с противоположной стороны имеет входное резьбовое отверстие 26 с буртиком 27 за резьбовым отверстием 26, в которое вворачивается расходная емкость - цилиндр 28 до упора в прокладку 29, расположенную на буртике 27, цилиндр 28 выполнен с утолщенным донышком 30 и наполнен консистентной смазкой 31; в донышке 30 выполнено сквозное резьбовое отверстие 32, в которое ввернут источник сжатого газа, выполненный в виде пиропатрона 33. На донышке 30 в полости цилиндра 28 расположен поршень 34 с уплотнением 35. Между втулкой 23 и буртиком 27 зажата прорывная мембрана 36. В топливном баке 1 размещен трубопровод наддува, имеющий неподвижный участок 37 (фиг.2), прикрепленный к днищу 38 бака 1 и сообщенный с магистралью 2 подачи газа, и подвижный участок 39, которые сообщены посредством шарнирного соединения 40, при этом подвижный участок 39 выполнен с возможностью поворота относительно продольной оси бака 1 в направлении, противоположном направлению силы тяжести; днище 38 в месте подсоединения неподвижного участка 37 имеет отверстие 41 (фиг.4), вокруг которого в днище 38 вварена магистраль 2 подачи газа; к противоположному концу неподвижного участка 37 подсоединена неподвижная часть 42 шарнирного соединения 40 со сферической поверхностью 43, в которую входит подвижная часть шарнирного соединения 40, выполненная в виде втулки 44 с наружной сферической поверхностью 45, ответной поверхности 43, втулка 44 соединена резьбовым соединением 46 со стаканом 47, который имеет на противоположном резьбовому соединению 46 конце донышко 48 и боковую поверхность 49, в верхней части которой выполнено отверстие 50, вокруг которого к поверхности 49 вварен подвижный участок 39, а к нижней части поверхности 49 прикреплен противовес 51. На наружной сферической поверхности 45 втулки 44 выполнена диаметральная канавка 52, напротив которой в неподвижной части 42 шарнирного соединения 40 выполнено отверстие 53 с приваренным вокруг него штуцером 54, соединенным с трубопроводом 55, который противоположным концом соединен с резьбовой втулкой 23, которая вворачивается в выходящие внутрь бака 1 резьбовое отверстие 24 вваренного в днище 38 переходника 25. Конструкции расходной емкости и источника сжатого газа для смазки шарнирного соединения 40 (фиг.4) идентична конструкциям расходной емкости и источника сжатого газа для смазки шарнирного соединения 7 (фиг.3).
Топливная система по первому варианту формулы (фиг.1, фиг.3) работает следующим образом. В автономном равномерном полете ЛА без воздействия перегрузок под действием гравитационного ускорения на инерционную массу 18 подвижный участок 6 благодаря резьбовому соединению 13 его стакана 14 втулкой 11 шарнирного соединения 7, поворачиваясь относительно неподвижной части 9, расположен входной частью, погруженной в топливо, в нижней части бака 1. В бак 1 по магистрали 2 подается сжатый воздух, который вытесняет из бака 1 топливо через подвижный участок 6 со стаканом 14, неподвижный участок 4 трубопровода забора топлива и магистраль забора топлива 3 в двигатель. При различного рода эволюциях ЛА подвижный участок 6 заборного трубопровода вращается относительно продольной оси бака под действием боковой перегрузки на инерционную массу 18, обеспечивает перемещение своей входной части в направлении перемещения топлива в баке 1 и бесперебойную подачу топлива в двигатель. Для обеспечения возможности свободного вращения подвижного участка 6 в шарнирном соединении 7 между поверхностями вращения 10 и 12 в целях исключения трения металла по металлу и заклинивания шарнирного соединения 7 используется консистентная смазка, которая наносится при изготовлении бака на заводе-изготовителе. При длительном хранении ЛА консистентная смазка теряет смазывающие свойства, что требует замены или пополнения смазки, в этих целях перед полетом ЛА, на земле или в начале автономного полета ЛА производится подрыв пиропатрона 33, под действием давления порохового газа поршень 34 устремляется вниз, создает в смазке 31 давление, которое прорывает мембрану 36, и смазка 31 под воздействием давления поршня 34 поступает в трубопровод 22, откуда через штуцер 21 и отверстие 20 в неподвижной части 9 шарнирного соединения 7 и проточку 19 поступает в зазор между сферическими поверхностями 10 и 12, обеспечивая смазку этих поверхностей. Наряду с этим по истечении срока службы смазки 31 (фиг.3) в процессе хранения ЛА в эксплуатации можно производить замену устаревшей смазки, для чего из переходника 25 по резьбовому отверстию 26 вывинчивается цилиндр 28, из него вынимается старая смазка 31, заполняется новая смазка и в резьбовое отверстие 26 переходника 25 устанавливается цилиндр 28 с новой кондиционной консистентной смазкой 31, имеющей неиспользованный срок службы. Благодаря наличию диаметральной канавки 19 во втулке 11 консистентная смазка 31 по линии наименьшего гидравлического сопротивления сначала заполняет полость диаметральной канавки 19, обеспечивая подвод смазки 31 под равномерным давлением на правые и левые части сферических поверхностей 10 и 12 шарнира 7. Таким образом ускоряется заполнение смазкой 31 зазора между поверхностями 10 и 12 и уменьшается общее гидравлическое сопротивление устройства подачи смазки, что позволяет уменьшить потребное рабочее давление на поршень 34 и массу рабочего вещества пиропатрона 33. Поступление консистентной смазки 31 из цилиндра 28 в шарнир 7 между поверхностями 10 и 12 обеспечивает вращение подвижного участка 6 и сохранение работоспособности топливной системы ЛА после длительного хранения. Наличие резьбового отверстия 26 и выполнение расходной емкости в виде цилиндра 28 обеспечивает возможность замены смазки 31 в цилиндре 28 после завершения ее срока службы, упрощает технологию замены смазки 31 и уменьшает время замены. Замена смазки 31 позволяет дополнительно увеличить срок службы топливной системы ЛА.
Топливная система по второму варианту формулы (фиг.2-4) работает аналогично топливной системе по первому варианту формулы. Дополнительно, благодаря подаче консистентной смазки 31 из цилиндра 30 (фиг.4) по трубопроводу 55 в шарнирное соединение 40 обеспечивается вращение подвижного участка 39 трубопровода наддува относительно неподвижной части 37 и поддержание работоспособности трубопровода наддува при применении после длительного срока хранения. Благодаря противовесу 51 выходная часть участка 39 располагается в направлении, противоположном положению топлива в баке 1, что исключает загазирование топлива и попадание газовой фазы через участки 6 и 4 заборного трубопровода и заборную магистраль 2 в двигатель ЛА. При завершении срока службы смазки 31, как и в устройстве по первому варианту, производится замена смазки 31 в цилиндре 28 шарнирного соединения 40, что обеспечивает дополнительное продление срока службы топливной системы ЛА с подвижным участком 39 трубопровода наддува.