ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ВЕРТОЛЕТА С РЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ НА ЛОПАСТЯХ
FUEL SYSTEM FOR HELICOPTER WITH JET ENGINES AT BLADES

Изобретение относится к авиастроению, а именно к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке, а более конкретно к топливным системам вертолета, в котором реактивные двигатели размещены на лопастях несущего винта, например на концах лопастей, и топливная система функционирует в поле действия центробежных сил.
Известна схема питания топливом, в которой топливопровод размещен внутри вала несущего винта и далее проходит по лопасти к топливному коллектору реактивного двигателя, расположенного на конце лопасти вертолета. На входе в идущий в лопасти топливопровод установлено дросселирующее устройство [Масленников М.М. и др. «Газотурбинные двигатели на вертолетах». - М.: Машиностроение. - 1969, с. 307, рис. 9.12].
Недостатком данной системы является ее инерционность на переходных режимах работы двигателя, когда требуется дополнительное время на заполнение или опорожнение топливопровода в лопасти при регулировании расхода топлива [там же, с. 308].
Известно также устройство подачи топлива в двигатели, расположенные на концах лопастей винтокрылых летательных аппаратов (патент GB 666797, F02C 07/22, B64C 27/00, B64C 27/18, публикация 20.02.1952 г.), состоящее из двух насосов, а также из системы двух и более топливопроводов в каждой лопасти и клапана-регулятора, выполненного с возможностью управления подачей топлива к двигателю. Клапан-регулятор состоит из подвижного игольчатого клапанного элемента с непроницаемой для жидкости диафрагмой, которая с помощью пружины перемещается вдоль оси при изменении давления топлива. Клапан-регулятор помещен в корпус, состоящий из двух отсеков, каждый из которых соединен с топливопроводом. Питающий топливопровод подводит топливо ниже диафрагмы с помощью центробежного насоса. Другой топливопровод выше диафрагмы предназначен для изменения в клапане давления путем сбрасывания излишнего топлива. Дополнительный насос управления поддерживает постоянную регулируемую величину приращения давления суммарно с давлением от центробежного насоса. Устройство позволяет регулировать давление в двигателях с помощью отведения топлива в разветвленную систему дополнительных топливопроводов.
Недостатком этого устройства является его инерционность и сложность конструкции, обусловленная многодетальностью.
Целями технического решения являются упрощение топливной системы вертолета, устранение инерционности подачи топлива и регулирование давления топлива в двигателе в поле действия центробежных сил.
Поставленные цели достигаются благодаря тому, что топливная система вертолета с реактивными двигателями на лопастях несущего винта содержит топливный бак с насосом подкачки, топливопровод, участки которого расположены внутри вала несущего винта и внутри лопастей, причем в топливопроводе каждой лопасти установлен регулятор частоты вращения несущего винта, в соответствии с изобретением на участке топливопровода от насоса подкачки установлен электроприводной насос-регулятор запуска и малого газа с выходами по числу двигателей и насос-регулятор рабочих режимов двигателей с приводом от вала несущего винта через шестеренчатую передачу коробки приводов, при этом на валу несущего винта на входе в идущие по лопастям топливопроводы смонтирован топливный коллектор, выполненный с возможностью передачи топлива из неподвижных участков топливопроводов к их подвижным участкам в каждой лопасти. Причем топливный коллектор для обеспечения топливом двигателей на лопастях содержит два отсека: неподвижный отсек, закрепленный на неподвижной трубе, которая расположена внутри вала несущего винта, и подвижный отсек, который закреплен на валу несущего винта и выполнен с кольцевыми полостями для подачи топлива. Причем регулятор частоты вращения несущего винта установлен вблизи двигателя и выполнен в виде иглы с упором, опирающимся на пружину, с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения иглы и изменения проходного отверстия топливопровода.
Использование электроприводного насоса-регулятора запуска и малого газа, а также насоса-регулятора рабочих режимов двигателей с приводом от вала несущего винта устраняет инерционность подачи топлива.
Размещение топливного коллектора на валу несущего винта на входе в идущие по лопастям топливопроводы позволяет отказаться от сложной многокомпонентной системы топливопроводов, вследствие чего упрощается конструкция системы.
Размещение регулятора частоты вращения несущего винта вблизи двигателя в топливопроводе каждой лопасти приводит к устранению инерционности подачи топлива и регулированию давления топлива перед форсунками двигателя в поле действия центробежных сил.
Устройство топливной системы вертолета поясняется чертежами, где изображены:
На фиг. 1 - схема топливной системы вертолета с реактивными двигателями на лопастях.
На фиг. 2 - схема регулятора частоты вращения несущего винта.
В нижней части топливного бака 1 (фиг. 1) размещен насос подкачки 2.
Выход насоса подкачки 2 соединен топливопроводом 3 через фильтр 4 со входом электроприводного насоса-регулятора запуска и малого газа 5 (например, КТА 717), который связан с электродвигателем 6.
Выходы насоса-регулятора запуска и малого газа 5 соединены со входами насоса-регулятора рабочих режимов 7 двигателей 8 (например, КТА 718) отдельными топливопроводами 9. Количество выходов насоса-регулятора запуска и малого газа 5 соответствует количеству двигателей 8.
Насос-регулятор рабочих режимов 7 (КТА 718) включает в себя (не показаны): топливный насос, стоп-краны двигателей, системы ограничения максимального расхода топлива, беспомпажного разгона и останова двигателей, систему ограничения максимальных частот вращения и температуры двигателей.
Насос-регулятор рабочих режимов 7 размещен на коробке приводов 10 с приводом от вала 11 несущего винта (не показан) через шестеренчатую передачу 12.
Неподвижные участки топливопровода 9 расположены в неподвижной трубе 13, установленной внутри вала 11. На входе в идущие по лопастям 14 подвижные участки 9′ топливопроводов 9 смонтирован топливный коллектор 15, который предназначен для передачи топлива из неподвижных участков топливопроводов 9 к их подвижным участкам 9′. Топливный коллектор 15 содержит два отсека: неподвижный отсек 16, закрепленный на неподвижной трубе 13, и подвижный отсек 17, который закреплен на валу 11 несущего винта. Подвижный отсек 17 выполнен с кольцевыми полостями 18 и 19, количество которых равно количеству двигателей 8.
Пожарный кран 20, центробежный регулятор частоты вращения 21 несущего винта с функцией дросселирующего устройства и фильтр 22 последовательно установлены перед форсунками 23 на подвижных участках 9′ каждого топливопровода 9 вблизи двигателей 8.
Регулятор частоты вращения 21 несущего винта (фиг. 2) выполнен в виде иглы 24 с упором 25, опирающимся на пружину 26. Игла 24 установлена с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения и изменения проходного отверстия подвижного участка 9′ топливопровода 9 вблизи двигателя 8.
Топливная система вертолета с реактивными двигателями на лопастях несущего винта работает следующим образом: из топливного бака 1 (фиг. 1) с помощью насоса подкачки 2 топливо подается по топливопроводу 3 через фильтр 4 к насосу-регулятору запуска и малого газа 5.
При запуске двигателей 8 и на оборотах малого газа давление топлива перед форсунками 23 создается электроприводным насосом-регулятором запуска и малого газа 5. Тяга двигателей 8 увеличивается и, соответственно, увеличивается частота вращения несущего винта. При достижении рабочей частоты вращения несущего винта вращающийся вал 11 с помощью шестеренчатой передачи 12 приводит в действие насос-регулятор рабочих режимов 7, который поддерживает необходимое давление топлива в топливопроводах 9.
Из насоса-регулятора рабочих режимов 7 по топливопроводам 9 топливо поступает в неподвижный отсек 16 топливного коллектора 15, а затем в кольцевые полости 18 и 19 подвижного отсека 17. Таким образом осуществляется передача топлива из неподвижных участков топливопроводов 9 к их подвижным участкам 9′ в каждой лопасти 14. Далее топливо попадает на форсунки 23.
Центробежный регулятор частоты вращения 21 (фиг. 2) несущего винта установлен в подвижном участке 9′ топливопровода 9 вблизи двигателя 8. С увеличением частоты вращения несущего винта в топливопроводе 9 лопасти 14 увеличивается центробежная сила, действующая на иглу 24. Упор 25 иглы 24 сжимает пружину 26, игла 24 перемещается, что приводит к уменьшению проходного отверстия в топливопроводе 9 лопасти 14. Сопутствующее этому уменьшение расхода топлива приводит к снижению тяги двигателя 8 и частоты вращения несущего винта.
С уменьшением частоты вращения несущего винта уменьшается центробежная сила, действующая на регулятор частоты вращения 21 несущего винта, при этом игла 24 под действием пружины 26 перемещается в обратном направлении, и увеличивается проходное отверстие в подвижном участке 9′ топливопровода 9 лопасти 14, а расход топлива возрастает. Это приводит к увеличению тяги двигателя 8 и частоты вращения несущего винта.
При установившейся рабочей частоте вращения несущего винта давление топлива перед форсунками 23 создается центробежной силой вращающейся лопасти 14. При этом столб топлива в подвижном участке 9′ топливопровода 9 разрывается после прохождения топливного коллектора 15 и давление топлива зависит от величины столба топлива. Регулирование давления перед форсунками 23 осуществляется насосом-регулятором рабочих режимов 7.
Столб топлива достигает определенной величины, которая соответствует такому давлению перед форсунками 23, при котором расход топлива через них соответствует количеству поступающего топлива. При уменьшении расхода топлива величина столба топлива уменьшается. Давление снижается, соответственно уменьшается расход топлива через форсунки 23, что приводит к уменьшению тяги двигателя 8.
Топливная система по заявленному изобретению может быть реализована в конструкции вертолета с двумя и более реактивными двигателями, установленными на лопастях несущего винта.