Двухтопливный летательный аппарат
DUAL-FUEL AIRCRAFT

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике. Изобретение может быть использовано при разработке двухтопливных летательных аппаратов.
Известны двухтопливные летательные аппараты (ЛА), двигатели которых независимо, одновременно, последовательно и т.п., могут работать на двух видах топлива: авиакеросине, авиационном сконденсированном топливе (АСКТ), или каком-то другом, отличающимся от авиакеросина по своим физическим характеристикам, требованиям к условиям хранения и др. (давлению насыщенных паров, разностью температур, агрессивностью и т.д.), или согласно техническому заданию, требующих раздельного хранения. Топлива на таких ЛА, как правило, размещаются в отдельных, разнообразных по конструкции топливных баках, как внутри ЛА, так и вне его (подвесные баки).
Аналогами предлагаемого технического решения являются летательные аппараты Ту-155, Ту-156, Ту-13 6, Ми-8ТГ, содержащие топливные баки для газомоторного топлива цилиндрической формы, размешенные внутри фюзеляжа (Ту-156), вписанные в мидель мотогондол (Ту-136), а также на внешней подвеске (Ми-8ТГ).
Недостатками таких конструктивных решений являются затруднения в компоновке (при размещении внутри ЛА), или потери от дополнительного аэродинамического сопротивления (при наружном размещении).
Прототип - вертолет Ми-8ТГ (патент РФ №2102285, кл. В64С 27/04, 1993 г) (Рис. 1 Приложения) содержит бак с авиакеросином, расположенный внутри конструкции вертолета, в хвостовой части салона, а цилиндрические баки для АСКТ, рассчитанные на повышенное давление, расположены снаружи фюзеляжа на системе подкосов. Причем, в этих случаях газомоторное топливо (ГМТ) становится основным, а авиакеросин - резервным (аварийным, АНЗ-аэронавигационным запасом и т.п.) и составляет небольшую долю от основного. Однако при размещении в таких баках второго топлива, особенно ГМТ, бак должен быть рассчитан на повышенное давление и теплоизолирован. При этом возникают сложности с его компоновкой: плоский топливный бак, выдерживающий повышенное давление, становится недопустимо тяжелым. Самым большим недостатком такой компоновки является аэродинамическое сопротивление, которое в свою очередь, создается двумя баками с газообразным топливом, создаваемое из-за вынесения баков за пределы фюзеляжа.
Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение геометрических размеров топливной системы и снижение аэродинамического сопротивления летательного аппарата.
Технический результат достигается тем, что в двухтопливном летательном аппарате, содержащем фюзеляж, силовую установку, подъемно-маршевую систему, топливную систему с основным баком для сжиженного газа и дополнительным баком для жидкого топлива, основной бак размещен внутри дополнительного.
Дополнительный технический результат достигается тем, что дополнительный бак имеет форму, повторяющую кессон фюзеляжа, а основной - образован цилиндрическими баллонами с единой магистралью.
Дополнительный технический результат достигается тем, что цилиндрические баллоны основного бака имеют разные диаметры.
На Фиг. 1 изображен предлагаемый двухтопливный летательный аппарат.
На Фиг. 2 представлено сравнение вариантов размещения газообразного топлива.
На Фиг. 1 изображен предлагаемый двухтопливный летательный аппарат, где 1 - фюзеляж, 2 - силовая установка, основной бак 3 для газообразного топлива и дополнительный бак 4 для жидкого топлива.
На Фиг. 2 представлено сравнение вариантов размещения газообразного топлива. Слева на прототипе, а справа - на предлагаемом ЛА.
На прототипе сжиженный газ размещен снаружи фюзеляжа 1 в основных баках 3 цилиндрической формы, а жидкое топливо может быть размещено в дополнительном баке 4 под полом грузопассажирского салона.
В предлагаемом летательном аппарате основные баки 3 расположены внутри фюзеляжа непосредственно в дополнительном баке 4 под полом салона ЛА.
Данное конструкторское решение носит название «tank in tank» («бак в баке») или «TiT» (ти ай ти) - комбинированный бак для жидкого топлива, внутри которого размещена (размещены) емкость (емкости) для ГМТ. Причем как основной, так и дополнительный баки могут иметь любую, заданную конструктором форму, при условии сохранения им своей основной функции. В частном случае основной бак имеет форму цилиндрического баллона. Основное топливо - ГМТ, размещается в основном баке, рассчитанном на повышенное давление, внутри дополнительного бака с жидким топливом, который, в свою очередь, размещен под полом салона вертолета или самолета и в других плоских отсеках ЛА. Количество и диаметр баллонов основного бака может варьироваться в зависимости от выполняемой задачи.
Применение газомоторного топлива по сравнению с керосином обеспечивает более полное сгорание и уменьшение вредных выбросов, снижает расход топлива, за счет более высокой теплоты сгорания, снижает стоимость летного часа за счет меньшей цены ГМТ.
Комбинированный бак для двухтопливного летательного аппарата, газотурбинные, жидкостные или поршневые двигатели которого должны работать как на штатных нефтяных топливах (для авиации - на авиакеросине или авиабензине), так и на альтернативных, например, газомоторных топливах: газах пропан-бутанового ряда (ГПБР), сжиженном углеводородном газе (СУГ), авиационном сконденсированном топливе (АСКТ), метане (сжиженном природном газе - СПГ) и др.
Одним из таких решений может быть, например, топливный бак, который можно разместить под полом салона вертолета или самолета и в других плоских отсеках ТС. В этом случае основное топливо - ГМТ, размещается в трубах, рассчитанных на повышенное давление, внутри бака с керосином, который, в свою очередь, размещен под полом салона или грузовой кабины ТС.
Внутрифюзеляжное размещение баков для ГМТ позволяет избежать дополнительного аэродинамического сопротивления, свойственного подвесным бакам. Кроме того, расположение баков для ГМТ внутри фюзеляжа, в отличие от подвесных баков, не приводит к увеличению потерь тяги несущего винта на обдув, что вызывает снижение взлетной массы и, как следствие, снижение массы полезной нагрузки либо запаса топлива и дальности полета.
Таким образом достигается улучшение компоновочных характеристик топливных баков и повышение, за счет уплотнения компоновки, летно-технических характеристик ЛА, использующих два вида топлива.