ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ)

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ)
Полезная модель относится к области авиастроения, более конкретно, к устройствам, связанным с подачей топлива в двигатель летательного аппарата (ЛА), преимущественно, беспилотного.
Известна, принятая за прототип топливная система летательного аппарата, патент RU № 86171 U1, содержащая топливный бак, магистраль (линию) подачи топлива в двигатель ЛА с пусковым клапаном, сообщенную с нижней часть полости топливного бака, систему наддува топливного бака с пусковым устройством (пусковым клапаном), содержащую магистраль подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости топливного бака, магистраль сброса газа, сообщенную с газовой полостью топливного бака через магистраль подачи газа наддува и содержащую клапан сброса газа, и устройство ограничения остаточного давления в топливном баке, выполненное в виде клапана перекрытия. Топливный бак загерметизирован пусковыми клапанами и клапаном сброса газа, и хранится в широком диапазоне температур окружающей среды. Для заправки топлива топливный бак снабжают заправочной и дренажной горловинами, сообщенные с его полостью, причем дренажная горловина сообщена с ее верхней частью, которые снабжают клапанами перекрытия, для обеспечения герметичности заправленного топливного бака. Для уменьшения проходного сечения линия подачи топлива в двигатель Л А может быть снабжена топливным насосом. В более сложном варианте топливный бак может быть выполнен многоотсечным и содержать, по крайней мере, два отсека, и, по крайней мере, одну линию перелива топлива, сообщающую нижнюю часть
предыдущего отсека по очередности выработки топлива с полостью последующего вырабатываемого отсека.
Существенными признаками первого варианта предлагаемой топливной системы летательного аппарата, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак, заправочную и дренажную горловины, снабженные клапанами перекрытия и сообщенные с полостью топливного бака, причем дренажная горловина сообщена с ее верхней частью, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости топливного бака и снабженную пусковым клапаном, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости топливного бака и снабженную пусковым клапаном.
Существенными признаками второго варианта предлагаемой топливной системы летательного аппарата, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак, заправочную и дренажную горловины, снабженные клапанами перекрытия и сообщенные с полостью топливного бака, причем дренажная горловина сообщена с ее верхней частью, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости топливного бака и снабженную топливным насосом и пусковым клапаном, установленными последовательно, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости топливного бака и снабженную пусковым клапаном.
Существенными признаками третьего варианта предлагаемой топливной системы летательного аппарата, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак, включающий, по крайней мере, два отсека, и, по крайней мере, одну линию перелива топлива, сообщающую нижнюю часть предыдущего отсека по очередности выработки топлива с полостью последующего вырабатываемого отсека, дренажную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с верхней частью полости первого
вырабатываемого отсека, заправочную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека топливного бака и снабженную пусковым клапаном, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека топливного бака и снабженную пусковым клапаном.
Существенными признаками четвертого варианта предлагаемой топливной системы летательного аппарата, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак, включающий, по крайней мере, два отсека, и, по крайней мере, одну линию перелива топлива, сообщающую нижнюю часть предыдущего отсека по очередности выработки топлива с полостью последующего вырабатываемого отсека, дренажную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, заправочную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека топливного бака снабженную топливным насосом и пусковым клапаном, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека топливного бака и снабженную пусковым клапаном.
При эксплуатации известного устройства в широком диапазоне температур, после заправки бака топливом с умеренной или отрицательной температурой, с большой полнотой заполнения объема его полости, герметизации заправочной и дренажной горловин, и нагреве топлива в топливном баке при эксплуатации до максимальной температуры диапазона, в связи со сжатием объема газа при расширении объема топлива, в топливном баке устанавливается избыточное давление в несколько раз превышающее атмосферное. При этом, для обеспечения прочности
необходимо увеличивать массу топливного бака, особенно массу топливного бака со сложной формой поперечного сечения, например, трапециевидной, имеющего плоские или близкие к плоским участки обшивки, поскольку при повышенном рабочем давлении, такой топливный бак имеет большую массу усиливающих обшивку силовых элементов конструкции. Уменьшение максимального рабочего давления и массы топливного бака может быть достигнуто путем заправки топливного бака дегазированным топливом, с последующим растворением газа в топливе после его герметизации, либо путем заправки топливного бака недегазированным топливом и вакуумирования объема газа в полости бака с последующей ее герметизацией. Однако, при этом не обеспечивается быстрое достижение равновесного давления газа в полости топливного бака, когда количество растворенного в топливе газа соответствует растворимости при уменьшенном давлении и температуре топлива, вследствие малой скорости растворения газа в топливе или его выделения из топлива, что не позволяет гарантировать определенную уменьшенную величину максимального рабочего давления в топливном баке при эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды.
Техническим результатом, на решение которого направлена полезная модель является обеспечение уменьшения времени заправки топливного бака с гарантированным уменьшенным до определенной величины максимальным рабочим давлением.
Для решения поставленной задачи первый вариант топливной системы летательного аппарата, содержащей топливный бак, заправочную и дренажную горловины, снабженные клапанами перекрытия и сообщенные с полостью топливного бака, причем дренажная горловина сообщена с ее верхней частью, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости топливного бака и снабженную пусковым клапаном, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости топливного бака и снабженную пусковым клапаном, содержит линию
перемешивания топлива, вход которой сообщен с нижней частью полости топливного бака, а выход сообщен с ее верхней частью, снабженную топливным насосом и устройством перекрытия.
Для решения поставленной задачи второй вариант топливной системы летательного аппарата, содержащей топливный бак, заправочную и дренажную горловины, снабженные клапанами перекрытия и сообщенные с полостью топливного бака, причем дренажная горловина сообщена с ее верхней частью, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости топливного бака и снабженную топливным насосом и пусковым клапаном, установленными последовательно, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости топливного бака и снабженную пусковым клапаном, содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с линией подачи топлива в двигатель между топливным насосом и пусковым клапаном, а выход которой сообщен с верхней частью полости топливного бака, снабженную устройством перекрытия.
Для решения поставленной задачи третий вариант топливной системы летательного аппарата, содержащей топливный бак, включающий, по крайней мере, два отсека, и, по крайней мере, одну линию перелива топлива, сообщающую нижнюю часть предыдущего отсека по очередности выработки топлива с полостью последующего вырабатываемого отсека, дренажную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, заправочную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека топливного бака и снабженную пусковым клапаном, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека топливного бака и снабженную пусковым клапаном, содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с нижней частью полости
последнего вырабатываемого отсека топливного бака, а выход сообщен с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, снабженную топливным насосом и устройством перекрытия.
Для решения поставленной задачи четвертый вариант топливной системы летательного аппарата, содержащей топливный бак, включающий, по крайней мере, два отсека, и, по крайней мере, одну линию перелива топлива, сообщающую нижнюю часть предыдущего отсека по очередности выработки топлива с полостью последующего вырабатываемого отсека, дренажную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, заправочную горловину с клапаном перекрытия, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека, линию подачи топлива в двигатель, сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека топливного бака снабженную топливным насосом и пусковым клапаном, и линию подачи газа наддува, сообщенную с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека топливного бака и снабженную пусковым клапаном, содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с линией подачи топлива в двигатель между топливным насосом и пусковым клапаном, а выход которой сообщен с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, снабженную устройством перекрытия.
Для дополнительного уменьшения времени заправки топливного бака с уменьшенным максимальным рабочим давлением, в топливной системе летательного аппарата по первому и второму варианту, линия перемешивания топлива содержит удлиненный коллектор, установленный в верхней части полости топливного бака, а ее выход выполнен в виде форсунок в стенке коллектора.
Для дополнительного уменьшения времени заправки топливного бака с уменьшенным максимальным рабочим давлением, в топливной системе летательного аппарата по третьему и четвертому варианту, линия перемешивания топлива содержит удлиненный коллектор, установленный в
верхней части полости первого вырабатываемого отсека топливного бака, а ее выход выполнен в виде форсунок в стенке коллектора.
Отличительными признаками первого варианта топливной системы летательного аппарата является то, что она содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с нижней частью полости топливного бака, а выход сообщен с ее верхней частью, снабженную топливным насосом и устройством перекрытия.
Отличительными признаками второго варианта топливной системы летательного аппарата является то, что она содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с линией подачи топлива в двигатель между топливным насосом и пусковым клапаном, а выход которой сообщен с верхней частью полости топливного бака, снабженную устройством перекрытия.
Дополнительными отличительными признаками первого и второго вариантов топливной системы летательного аппарата является то, что линия перемешивания топлива содержит удлиненный коллектор, установленный в верхней части полости топливного бака, а ее выход выполнен в виде форсунок в стенке коллектора.
Отличительными признаками третьего варианта топливной системы летательного аппарата является то, что она содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека топливного бака, а выход сообщен с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, снабженную топливным насосом и устройством перекрытия.
Отличительными признаками четвертого варианта топливной системы летательного аппарата является то, что она содержит линию перемешивания топлива, вход которой сообщен с линией подачи топлива в двигатель между топливным насосом и пусковым клапаном, а выход которой сообщен с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека, снабженную устройством перекрытия.
Дополнительными отличительными признаками третьего и четвертого вариантов топливной системы летательного аппарата является то, что линия перемешивания топлива содержит удлиненный коллектор, установленный в верхней части полости первого вырабатываемого отсека топливного бака, а ее выход выполнен в виде форсунок в стенке коллектора.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат: обеспечивается уменьшение времени заправки топливного бака с уменьшенным давлением в газовой полости, гарантирующим определенное уменьшенное максимальное рабочее давление в заправленном с большой полнотой заполнения топливом полости и загерметизированном топливном баке, эксплуатирующемся в широком диапазоне температур окружающей среды, в состоянии постоянной готовности к применению, что уменьшает потребную массу топливного бака, особенно, со сложной формой поперечного сечения, например, трапециевидной, имеющего плоские или близкие к плоским участки обшивки.
Предложенные технические решения могут найти применение при разработке и эксплуатации, преимущественно, беспилотных летательных аппаратов со сложной формой поперечного сечения топливного бака, длительное время эксплуатирующихся до применения с заправленным и загерметизированным топливным баком в широком диапазоне температур окружающей среды, и в состоянии постоянной готовности к применению.
Топливная система летательного аппарата представлена в составе вариантов заправочного комплекса на чертежах, фиг. 1, фиг. 2.
На фиг. 1 представлен первый вариант заправочного комплекса.
На фиг. 2 представлен второй вариант заправочного комплекса.
Заправочный комплекс включает рабочую площадку 1, и размещенную на ней транспортировочную тележку 2 с осями 3 и 4, снабженными колесами, соответственно, 5 и 6. На транспортировочной тележке 2 расположен ЛА 7, включающий топливный бак 8, полость которого разделена перегородкой 9
на два отсека 10 и 11, сообщенные линией 12 перелива топлива. В полете сначала топливо вырабатывается из отсека 10, а потом из отсека 11, что обеспечивает линия перелива топлива, которая сообщает нижнюю часть полости отсека 10 с верхней частью полости отсека 11. Топливный бак 8 содержит дренажную горловину 13, содержащую клапан 14 перекрытия и сообщенную линией 15 с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека 10, а также заправочную горловину 16 с клапаном 17 перекрытия, линию 18 подачи топлива в двигатель (на чертеже не показан), сообщенную с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека 11 и снабженную топливным насосом 19 и пусковым клапаном 20, установленными последовательно. Заправочная горловина 16 сообщена линией 21 с линией 18 подачи топлива в двигатель ЛА 7 и через нее и топливный насос 19 с нижней частью полости последнего вырабатываемого отсека 11. Топливный бак 8 содержит линию 22 подачи газа наддува с пусковым клапаном 23, сообщенную с линией 15 и через нее с верхней частью полости первого вырабатываемого отсека 10, а также содержит линию 24 перемешивания топлива, вход которой сообщен с линией 18 подачи топлива в двигатель между топливным насосом 19 и пусковым клапаном 20 и через линию 18 и топливный насос 19 с нижней частью последнего вырабатываемого отсека 11, а выход которой сообщен с верхней частью первого вырабатываемого отсека 10. Линия 24 перемешивания топлива снабжена устройством 25 перекрытия и удлиненным коллектором 26, установленным в верхней части полости первого вырабатываемого отсека 10, при этом ее выход выполнен в виде форсунок 27, выполненных в стенке удлиненного коллектора 26. Заправочный комплекс снабжен, по крайней мере, одним подколесным накатником 28, содержащим верхнюю горизонтальную площадку 29 и, по крайней мере, одним подколесным упором 30, при этом, по крайней мере, одно колесо 5 одной из осей 3 транспортировочной тележки 2 размещено на горизонтальной площадке 29 подколесного накатника 28, и, по крайней мере, под одним колесом 6 второй
оси 4 транспортировочной тележки 2 установлен подколесный упор 30, верхняя горизонтальная площадка 29, по крайней мере, одного подколесного накатника 28 выполнена подвижной относительно остальной части подколесного накатника 28 и сообщена с ней через пружинное устройство и вибратор. Пружинное устройство выполнено в виде цилиндрической пружины сжатия 31, установленной под верхней горизонтальной площадкой 29 подколесного накатника 28. Вибратор, выполненный в виде амортизатора 32, растянутого между кольцом 33, закрепленным на ЛА 7 и кольцом 34, закрепленным на рабочей площадке 1. Наличие вакуума в полости топливного бака 8 контролируется по манометру 35, сообщенному линией 36 с линией 22 подачи газа наддува. Заправочный комплекс включает дренажный пистолет 37 с дренажным каналом 38, снабженный устройством 39 герметичной стыковки с дренажной горловиной 13 и устройством 40 управления ее клапаном перекрытия 14, а также заправочный пистолет 41, снабженный устройством 42 герметичной стыковки с заправочной горловиной 16 и устройством 43 управления ее клапаном перекрытия 17. На рабочей площадке 1 установлен топливный резервуар 44. Заправочный комплекс содержит линию заправки 45, сообщенную на входе с топливным резервуаром 44, а на выходе с заправочным пистолетом 41, и содержащую устройство 46 дегазации топлива с топливным насосом 47. Вариант заправочного комплекса включает топливозаправщик 48 (фиг.2), а также вакуумный насос 49 с линией 50 вакуумирования, выполненной с возможностью герметичной стыковки с дренажным каналом 38 дренажного пистолета 37. При этом линия заправки 45 с заправочным пистолетом 41 сообщена с топливозаправщиком 48.
Топливная система летательного аппарата в составе первого варианта заправочного комплекса (фиг.1) работает следующим образом. Заправочный пистолет 41 подстыковывается к заправочной горловине 16, а дренажный пистолет 37 подстыковывается к дренажной горловине 13. Устройствами 40 и 43 управления открываются клапаны перекрытия, соответственно, 14 и 17.
т.макс
бак
Т-6
Т-6
т.мин
т.макс
мин
макс
бак
+50
3
+30
3
После чего, задействуется топливный насос 47, обеспечивая поступление топлива из резервуара 44 по линии заправки 45 в устройство 46 дегазации и дегазированного топлива через заправочный пистолет 41, заправочную горловину 16, открытый клапан 17 перекрытия, линии 21 и 18, топливный насос 19 сначала в полость отсека 11 топливного бака 8, и далее по линии 12 перелива топлива в полость отсека 10, вплоть до заполнения полостей этих отсеков необходимым объемом дегазированного топлива. При этом, объем газа, замещаемый топливом в полостях отсеков 11 и 10, вытесняется в окружающую среду через линию 15, дренажную горловину 13, открытый клапан 14 перекрытия и дренажный канал 38 дренажного пистолета 37. После чего, устройствами 40 и 43 управления закрываются перекрывные клапаны, соответственно, 14 и 17, и заправочный и дренажный пистолеты, соответственно, 41 и 37 посредством устройств 42 и 39 герметичной стыковки отстыковываются от заправочной и дренажной горловин, соответственно, 16 и 13. Дальнейшую работу системы заправки рассмотрим на примере используемого в топливных системах ЛА 7 топлива Т-6 и его характеристик (Н.Ф.Дубовкин и др. «Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив», Москва, «Химия», 1985 -[1]). Допустим, топливный бак 8 в составе ЛА 7 эксплуатируется в широком диапазоне температур окружающей среды, имеющей температуру воздуха от 223К (-50°С) до 323К (+50°С), с высокой степенью заполнения топливом объема полостей отсеков 10 и 11 топливного бака 8-94%, при максимальной температуре 323К топлива в баке. Допустим также, что минимальная температура заправки бака 8 топливом Т-6 в указанном диапазоне температур превышает его минимальное значение - минус 50° и составляет минус 30°С или 243К. При изменении температуры топлива Т-6 от 323К до температуры 243К его объем уменьшается от V=0,94 V пропорционально увеличению плотности с ρ =820,2 кг/м до ρ =876,7 кг/м, [1, стр. 34], соответственно, минимальный объем топлива в топливном баке 1 составит V= V·ρ/ρ=0,94 V 820,2/876,7=
бак
газ.запр
бак
2
0,879 V.Соответственно, объем газа в топливном баке 8 после заправки топливом с температурой минус 30°С составит V= 0,121 V.Максимальное давление газа в полостях отсеков 10 и 11 топливного бака 8 образуется при быстром нагреве топлива в эксплуатации от минимальной температуры 243К после заправки до максимальной температуры 323К, когда газ не успевает раствориться в дегазированном топливе. Для того, чтобы максимальное давление в полостях отсеков 10 и 11 топливного бака 8 не превысило, например, 1,7 кГс/см, давление в них после заправки топливом Т-6 и закрытия клапанов перекрытия 14 и 17, должно быть:
запр
макс
запр
газ.мин
макс
газ.запр
бак
бак
2
Р.=Р·Т·V/(Т·V.)=1,7·243·0,06V/(323·0,121·V)=0,634·(кГс/см),
вак
запр
2
или перепад давления вакуума ΔР=(1-Р.)=0,366 (кГс/см).
газ.запр.
атм
равн
2
После закрытия клапанов 14 и 17 перекрытия давление газа (воздуха), в объеме V полости 10 будет снижаться за счет частичного растворения газа из объёма газовой «подушки» газа в дегазированном топливе, от атмосферного давления Р=1 ата=1,033 кГс/см до равновесного давления Р., величину которого можно определить по уравнению
атм
газ.запр
равн
газ.запр
т.запр
Р. V. Р. (V.+α·V.)
или
бак
равн
бак
бак
1,033-0,121 V=Р (0,121 V+α-0,879 V).
-30
3
3
Т6
где α =0,11 м/м - коэффициент растворимости Бунзена.([1], стр.29, рис.1.12)
равн
запр
2
2
2
Из приведенного уравнения получаем Р=0,574 кГс/см, что меньше необходимой для ограничения максимального рабочего давления, величины давления в топливном баке при минимальной температуре заправки минус 30°С-Р=0,634 кГс/см. Достижение максимального избыточного давления газа в полости отсека 10, не превышающего 0,7 кГс/см, возможно и без увеличения минимальной температуры топлива, заправляемого в топливный бак 8, при условии уменьшения степени заполнения топливом полостей отсеков 10 и 11. Благодаря тому, что колесо 5 транспортировочной
тележки 2 размещено на горизонтальной площадке 29 подколесного накатника 28 и наличию в нем цилиндрической пружины 31 сжатия, его установке на рабочей площадке 1 и связи амортизатора 32 с ЛА 7 и рабочей площадкой 1 через кольца 33 и 34, соответственно, при свободных колебаниях амортизатора 32, после его предварительного отклонения или отклонения носовой или хвостовой части (на чертеже не показаны) ЛА 7, горизонтальная площадка 29 с ЛА 7 подвергается вибрационным воздействиям, смещаясь при колебаниях пружины 31 как в горизонтальном направлении, за счет бокового смещения ее витков, так и в вертикальном направлении, за счет изменения расстояния между ее витками. Стенки топливного бака 8 в процессе вибраций, воздействуя на топливо в полости отсека 10 приводят к колебанию участков свободной поверхности топлива, контактирующей с газом, что увеличивает площадь свободной поверхности топлива и поэтому ускоряет процесс растворения газа в топливе через его свободную поверхность. Дополнительно, вибрация топлива в заправленном топливном баке 8 способствует более быстрому выравниванию увеличенной концентрации газа, растворенного в объеме топлива вблизи его свободной поверхности, по всему объему топлива в полости отсека 10 и в полости отсека 11, благодаря сообщению этих полостей линией 12 перелива топлива. Как показали проведенные эксперименты, при вибрационных воздействиях на бак с топливом, время уменьшения давления газа в экспериментальном одноотсечном топливном баке (на чертеже не показан) до равновесного состояния сокращается с 24 до 1÷1,5 часа. Для дополнительного ускорения растворения газа в многоотсечном топливном баке 8 используется топливный насос 19, при включении которого топливо из отсека 11 по линиям 18 подачи топлива в двигатель и 24 перемешивания топлива, через форсунки 27 коллектора 26 поступает в полость отсека 10, что ускоряет процесс растворения газа в объеме топлива, благодаря увеличению свободной поверхности топлива при разбрызгивании форсунками 27 в объёме газа в верхней части полости отсека 10, топлива, выходящего из
форсунок 27, а также благодаря перемешиванию топлива в полостях отсеков 10 и 11 топливного бака 8, за счет перекачки топлива насосом 19 из полости отсека 11 по линиям 18 подачи топлива в двигатель и 24 перемешивания топлива в полость отсека 10 и перелива топлива при этом по линии 12 из полости отсека 10 в полость отсека 11, за счет уменьшения давления на входе в топливный насос 19, при его работе. После достижения равновесного давления в газовой полости отсека 10 топливного бака 8, что может быть установлено по времени или по показаниям манометра 35, топливный насос 19 отключается и задействуется устройство 25 перекрытия, после чего ЛА 7 с заправленным и загерметизированным топливным баком 8, готов к эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды, с обеспеченим уменьшенного максимального рабочего давления при нагреве топлива в загерметизированном баке в эксплуатации.
2
Топливная система летательного аппарата в составе второго варианта заправочного комплекса (фиг.2) работает следующим образом. Заправка топливного бака 8 по линии заправки 45 осуществляется аналогично недегезированным топливом подаваемым топливозаправщиком 48. После заправки в полости отсеков 11 и 10 необходимого объёма топлива устройством 43 управления закрывается перекрывной клапан 17 и заправочный пистолет 41 отстыковывается от заправочной горловины 16, посредством устройств 42 герметичной стыковки, линия 50 вакуумирования подстыковывается к дренажному каналу 38 дренажного пистолета 37 и включается вакуумный насос 49, обеспечивая уменьшение давления газа в полостях отсека 10 топливного бака 8 и отсека 11, благодаря их сообщению через линию 12 перелива топлива. Аналогично работе заправочного комплекса вариант 1, во втором варианте заправочного комплекса эксплуатирующемся в широком диапазоне температур окружающей среды (от минус 50°С до +50°С) с высокой степенью заполнения полости топливного бака 8 (94% при +50°С) для непревышения величины избыточного максимального рабочего давления 0,7 кГс/см в полостях
2
2
2
отсеков 10 и 11, равновесное давление в газовой полости отсека 10 при заправке топливом с минимальной температурой минус 30°С не должно превышать величины 0,634 кГс/см. Указанное давление может быть получено путём многократного вакуумирования газовой полости отсека 10 до этой величины давления, с промежуточным закрытием клапана 14 перекрытия устройством 40 управления и выдержкой на время процесса газовыделения из топлива и установлением в газовой полости отсека 10 промежуточного увеличенного значения давления вакуума. Количество циклов вакуумирования может быть уменьшено, при условии вакуумирования газовой полости отсека 10 посредством вакуумного насоса 49 до величины, превышающей значение вакуума 0,366 кГс/см (абсолютное значение 0,634 кГс/см ). Увеличенное значение вакуума, обеспечивающее достижение необходимого равновесного давления в газовой полости отсека 10 может быть определено из уравнения баланса количества газа в загерметизированных клапанами 14 и 17 перекрытия полостях отсеков 10 и 11 топливного бака 8 после вакуумирования насосом 49, до и после выделения газа из топлива
бак
газ запр
атм
топл запр
равн
газ запр
топл
Р·У+αР·V=Р(V+αV)
бак
бак
бак
бак
бак
Р·0,121-V+0,11·1,033·0,879V=0,634· (0,121V+0,11·0,879V);
бак
бак вак
2
2
Р=0,315 кГс/см (ΔР=0,685 кГс/см).
При вибрациях топливного бака 8 в составе ЛА 7 возбуждаемых под воздействием колебаний амортизатора 32, благодаря увеличению площади свободной поверхности топлива, контактирующей с объёмом газа в полости отсека 10, ускоряется процесс выделения газа из топлива, концентрация которого при заправке топливного бака 8 обусловлена растворимостью газа при атмосферном давлении и не соответствует пониженному давлению в отвакуумированном объёме газа в полости отсека 10. Кроме того, вибрация всего объёма топлива в полостях отсеков 10 и 11, вследствие микроперемещений частиц топлива, устраняет трение покоя, удерживающие от всплытия мелкие пузырьки газа выделяющиеся по всему объёму топлива,
что обеспечивает сепарацию (отделение) выделяющеюся при пониженном давлении объёма газа от остального объёма топлива. Дополнительно, при включении топливного насоса 19, вследствие разбрызгивания топлива форсунками 27 в объёме газа в полости отсека 10, увеличивается свободная поверхность топлива для газовыделения при уменьшенном давлении, что уменьшает время достижения равновесного давления, при котором объём растворённого в топливе газа соответствует его растворимости при равновесном давлении и температуре топлива при заправке. При наличии топливного насоса в линии 24 перемешивания топлива (на чертежах не показан), он включается вместо топливного насоса 19, что экономит ресурс работы топливного насоса 19. При этом также в вытеснительных безнасосных топливных системах ЛА топливный насос 19 отсутствует. Одноотсечный топливный бак 8 работает аналогично, при этом, вследствие отсутствия перегородки 9 и линии 12 перелива топлива, при работе топливного насоса 19, топливо в линию 24 перемешивания топлива поступает из нижней полости бака 8 и выходит в ее верхнюю часть, свободно перемещаясь в полости бака 8. Вследствие отсутствия затрат мощности топливного насоса 19 на перелив топлива по линии 12 уменьшается потребная мощность топливного насоса 19.