СИСТЕМА И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ТОПЛИВА
SYSTEM AND METHOD OF FUEL TRANSFER

Уровень техники
В относительно большой топливной системе, содержащей более чем один отдельный топливный бак для обеспечения топливом одного или более двигателей, в частности в топливной системе воздушного судна, обычной практикой является перекачка топлива из одного топливного бака в один или более других топливных баков во время работы топливной системы. В топливной системе воздушного судна это производится не только для того, чтобы постоянно обеспечивать топливом каждый двигатель воздушного судна, но также для того, чтобы сохранять в определенных пределах изменение распределения веса воздушного судна по мере потребления топлива.
В топливной системе воздушного судна перемещение топлива между отдельными топливными баками обычно обеспечивается путем перекачивания топлива из исходного бака в один или более приемных баков путем открытия и закрытия одного или более топливных клапанов, расположенных в топливной системе. Установив один или более датчиков на топливные насосы и/или клапаны, можно обнаруживать определенные неисправные состояния в топливной системе, например можно установить датчики, которые определяют, находится ли клапан в открытом или закрытом положении, и датчики давления, которые определяют, является ли топливный насос исправным или нет.
Однако остаются определенные неисправности оборудования или неисправные состояния, которые сложно обнаружить и которые вызывают невозможность проведения необходимой перекачки топлива. Так, например, неисправность штока клапана или засорение системы перекачки топлива в настоящее время нелегко обнаруживаются, однако эти дефекты могут приводить к невозможности перекачки топлива.
В случае нарушения перекачки топлива на воздушном судне обычно применяют перелив топлива под действием силы тяжести, при котором происходит перемещение топлива из исходного топливного бака в один или более приемных топливных баков, при этом исходный топливный бак в это время расположен выше приемных баков в топливной системе. Так, например, в некоторых воздушных судах кроме топливных баков, расположенных в главных крыльях воздушного судна, имеется дополнительный топливный бак, который часто называют уравновешивающим баком и который расположен в горизонтальных стабилизаторах в задней части воздушного судна. При нормальных условиях полета уравновешивающий бак расположен выше по меньшей мере некоторых крыльевых баков. Вследствие этого, если воздушное судно имеет соответствующую высоту, топливо может поступать под действием силы тяжести из уравновешивающего бака в один или более крыльевых баков. Кроме того, наружные крыльевые баки воздушного судна часто расположены выше, чем внутренние крыльевые баки, когда воздушное судно находится в горизонтальном полете, поэтому топливо может переливаться под действием силы тяжести из наружных баков во внутренние крыльевые баки.
В распоряжении экипажа воздушного судна имеется один или более дисплеев, отображающих количество топлива, содержащегося в любом отдельном топливном баке, однако скорость изменения количество топлива, т.е. скорость потока во время перелива топлива может быть относительно низкой, в частности примерно от 3 до 20 тонн в час для перелива под действием силы тяжести или от 15 до 35 тонн в час для перекачки насосом. Вследствие этого, даже если перекачка топлива проходит нормально, летному экипажу приходится контролировать указатели количества топлива в течение относительно длительного периода времени для того, чтобы определить, выполняется ли перекачка топлива с требуемой скоростью. Часто летный экипаж должен одновременно наблюдать и контролировать показания других приборов, поэтому вполне вероятно, что летный экипаж не обеспечивает надлежащего контроля перекачки топлива. Кроме того, функционирование топливной системы воздушного судна обычно осуществляется таким образом, что перекачка топлива может происходить под действием систем управления воздушного судна. В этом случае летный экипаж не может контролировать скорость перекачки топлива.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту изобретения предлагается способ автоматического контроля перекачки топлива в топливной системе воздушного судна, включающей несколько топливных баков, состоящий в том, что обеспечивают идентификацию команды на перекачку топлива для перекачивания топлива из первого топливного бака в один или более других топливных баков, контроль скорости изменения количества топлива в первом топливном баке и определение количества топлива в первом баке, если скорость изменения количества топлива меньше, чем пороговая величина, при этом, если количество топлива в первом баке больше, чем ожидаемая величина, объявляют, что перекачка топлива нарушена.
В случае нарушения перекачки топлива топливо, оставшееся в первом топливном баке, может быть объявлено не подлежащим использованию.
Кроме того, если количество топлива в первом баке меньше, чем ожидаемая величина, способ может также включать объявление о том, что перекачка топлива закончена.
Дополнительно или альтернативно пороговая величина скорости изменения количества топлива может быть меньшей, чем ожидаемая скорость изменения количества топлива во время выполнения команды на перекачку топлива между первым и другими топливными баками. При этом пороговая величина предпочтительно лежит в пределах от 50 до 1000 кг топлива в час. Пороговая величина предпочтительно является гораздо меньшей, чем ожидаемая величина скорости изменения количества топлива для перекачки топлива под действием нормальной силы тяжести.
Команда на перекачку топлива может быть генерирована в ручном или автоматическом режиме.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система контроля топлива для автоматического контроля перекачки в топливной системе воздушного судна, включающей несколько топливных баков, содержащая датчик количества топлива, предназначенный для измерения количества топлива в первом топливном баке, и процессор обработки данных, предназначенный для приема результатов измерения количества топлива от датчика, при этом процессор обработки данных выполнен с возможностью определения скорости изменения количества топлива в первом баке на основании полученных результатов измерения количества топлива в ответ на получение команды на перекачку топлива из первого топливного бака в один или более других топливных баков и с возможностью генерации выходного сигнала, который указывает, что перекачка топлива, которая должна производиться согласно полученной команде, нарушена, если скорость изменения количества топлива меньше, чем пороговая величина, а полученный результат измерения количества топлива больше, чем ожидаемая величина.
Если полученный результат измерения количества топлива меньше, чем ожидаемая величина, процессор обработки данных может генерировать выходной сигнал, указывающий, что перекачка топлива, которая должна производиться согласно полученной команде, закончена.
В случае объявленного нарушения перекачки топлива процессор обработки данных может также генерировать выходной сигнал, указывающий, что количество топлива, оставшееся в первом баке согласно полученному результату измерения, не подлежит использованию.
Дополнительно или альтернативно пороговая величина скорости изменения количества топлива может быть меньшей, чем ожидаемая скорость изменения количества топлива для перекачки топлива между первым и другими баками в соответствии с полученной командой.
Пороговая величина может лежать в пределах от 50 до 1000 кг в час.
Дополнительно или альтернативно генерация команды на перекачку топлива может осуществляться в ручном или автоматическом режиме.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание вариантов осуществления настоящего изобретения при помощи примеров, которые являются неограничительными, со ссылками на прилагаемые чертежи, где представлены:
фигура 1 - схематическое изображение расположения топливных баков на борту воздушного судна,
фигура 2 - схематическое изображение системы контроля топлива согласно варианту осуществления настоящего изобретения,
фигура 3 - блок-схема способа контроля перекачки топлива согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 схематически показано обычное воздушное судно с традиционным расположением топливных баков в топливной системе воздушного судна. Обычно в каждом крыле воздушного судна установлено несколько отдельных топливных баков. В показанном примере в каждом крыле расположено три бака: наружный бак 2 находится в конце крыла, средний бак 4 - в центральной части крыла, и внутренний бак 6 - в части крыла, прилегающей к фюзеляжу воздушного судна. Кроме того, показан уравновешивающий бак 8, расположенный в горизонтальных стабилизаторах воздушного судна. Когда воздушное судно совершает горизонтальный полет, наружные крыльевые баки 2 находятся выше средних баков 4, которые, в свою очередь, находятся выше внутренних крыльевых баков 6, поскольку крыло имеет наклон вверх от фюзеляжа к концу крыла. Кроме того, уравновешивающий бак 8 обычно расположен выше по меньшей мере внутренних крыльевых баков 6. Вследствие этого при нормальных условиях топливо может переливаться под действием силы тяжести из наружных крыльевых баков 2, из средних баков 4 или из уравновешивающего бака 8 во внутренние крыльевые баки 6. В заключение следует отметить, что каждый двигатель воздушного судна обычно связан с соответствующим питающим баком, который, в свою очередь, соединяется с одним или более главными топливными баками, не показанными на фигуре 1.
На фигуре 2 схематически показана часть топливной системы воздушного судна и система контроля перекачки топлива согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В показанном примере исходный бак 10 расположен физически выше, чем два приемных бака 12 в топливной системе воздушного судна. Исходный бак 10 содержит датчик 14 количества топлива, который предназначен для генерирования выходного сигнала, указывающего количество топлива в исходном баке. Датчик 14 количества топлива может представлять собой любой пригодный датчик, известный специалистам в данной области техники. Выходной сигнал от первого датчика 14 количества топлива в исходном баке 10 поступает в процессор 16 обработки данных. Процессор 16 обработки данных предпочтительно соединен с дисплеем 18 или с другим пригодным выходным устройством, видимым для летного экипажа воздушного судна, и с одним или более другими процессорами обработки данных. При нормальных условиях эксплуатации, когда требуется перекачивать топливо из исходного бака 10 в приемные баки 12, используется топливный насос 22, обычно расположенный в исходном баке 10, совместно с топливным клапаном 24, расположенным в трубопроводе 26 перекачки топлива, который соединяет топливные баки, для перекачивания необходимого количества топлива из исходного бака 10 в приемные баки 12. В том случае, если перекачка насосом невозможна, например, вследствие неисправности топливного насоса, как правило, осуществляется перелив топлива под действием силы тяжести в автоматическом режиме системами управления воздушным судном или в ручном режиме силами летного экипажа воздушного судна. Для того чтобы произвести перелив топлива под действием силы тяжести, клапан 24, регулирующий поток топлива между исходным баком 10 и приемными баками 12, устанавливается в открытую позицию, чтобы пропускать поток топлива под действием силы тяжести из исходного бака 10 в приемные баки. Система контроля перекачки топлива согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может быть использована для контроля процесса перекачки топлива насосом или перелива топлива под действием силы тяжести.
На фигуре 3 в виде блок-схемы показан способ эксплуатации системы контроля перекачки топлива в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Контроль перекачки топлива начинается в ответ на подачу команды 30 перекачки топлива, которую можно генерировать в автоматическом или ручном режиме. После идентификации команды перекачки топлива начинается контроль величины 32 количества топлива в исходном топливном баке 10, при этом количество топлива в исходном баке измеряется датчиком 14 количества топлива, и, исходя из этого, производится расчет скорости 34 потока или скорости изменения количества топлива в течение определенного периода времени. Расчетная величина скорости 34 потока сравнивается с предварительно установленной пороговой скоростью 36 потока для того, чтобы определить, является ли расчетная скорость потока меньшей, чем пороговая величина скорости потока. Если в результате этого сравнения 38 оказывается, что расчетная скорость потока не меньше, чем пороговая величина, то расчетная скорость потока топлива из исходного бака 10 подвергается корректировке 34. Если в результате сравнения 38 оказывается, что расчетная скорость потока из первого бака 10 меньше, чем пороговая величина 36 скорости потока, то выполняется следующая сравнительная операция 40 способа, на которой производится сравнение измеренной величины 32 количества топлива в исходном топливном баке 10 со следующей пороговой величиной количества топлива, соответствующей уровню топлива, при котором обычно ожидается прекращение перекачки топлива в соответствии с командой. Если измеренная величина количества топлива в исходном топливном баке 10 больше, чем пороговая величина количества топлива, объявляется нарушение 42 перекачки топлива. Соответствующий сигнал тревоги или сообщение поступает от процессора 16 обработки данных системы контроля перекачки топлива на дисплей 18 летного экипажа, информируя о том, что объявлено нарушение перекачки топлива. Если измеренная величина количества топлива, оставшегося в исходном топливном баке 10, меньше, чем пороговая величина количества топлива, то перекачка топлива 44 объявляется законченной или успешной, и соответствующее сообщение может быть передано процессором обработки данных на дисплей 18 летного экипажа для оповещения летного экипажа о том, что перекачка топлива закончена.
В предпочтительных вариантах осуществления пороговая величина скорости потока устанавливается гораздо меньшей, чем скорость потока, ожидаемая для перелива топлива под действием силы тяжести между соответствующими топливными баками. При обычных условиях ожидаемая скорость потока топлива для перелива под действием силы тяжести лежит в пределах от 3 до 20 тонн топлива в час. В вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительные значения пороговой величины скорости потока составляют, например, от трех до пяти раз меньше, чем указанное, например в пределах от 50 до 1000 кг топлива в час. Так, например, в одном варианте осуществления настоящего изобретения пороговая скорость потока может составлять 100 кг топлива в час.
Пороговая величина количества топлива, используемая во втором сравнении 40, может быть предварительно установлена как функция топливной системы и конструкции, которая, в свою очередь, определяет ожидаемое количество топлива, которое, вероятно, останется в соответствующем топливном баке после перекачки топлива.
Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают систему и способ контроля перекачки топлива в топливной системе, которые без участия человека позволяют определять, закончена ли перекачка топлива успешно или перекачка топлива нарушена.