СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА

Полезная модель относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательного аппарата (ЛА), преимущественно беспилотного, а конкретно, к системам подачи топлива, содержащим герметичный заправленный топливом бак, длительно хранящийся в условиях широкого диапазона температур окружающей среды, а также подвергающийся большим стартовым перегрузкам.
Известна, принятая за прототип, система подачи топлива (Гликман Б.Ф. "Автоматическое регулирование жидкостных ракетных двигателей". М. "Машиностроение". 1974, стр.6, рис.1.1.), содержащая топливный бак, магистраль подачи топлива с пусковым клапаном и систему наддува, содержащую воздушный аккумулятор давления, пусковой и газовый воздушный редукторы, мембранный и обратный клапаны.
Существенными признаками предлагаемой системы подачи топлива, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие - система подачи топлива содержит топливный бак, магистраль подачи топлива с пусковым клапаном и систему наддува с пусковым устройством, сообщенную с полостью топливного бака.
В известном устройстве на участке разгона ЛА стартовой ступенью бак подвергается большому гидростатическому давлению топлива от воздействия перегрузки, поэтому задействование пускового устройства системы наддува по запуску стартового двигателя приводит к дополнительному увеличению давления в баке на величину рабочего давления системы наддува, что требует увеличения прочности и массы бака. После разгона ЛА необходимо быстро запустить маршевый двигатель, поскольку происходит торможение ЛА силой аэродинамического сопротивления. При этом в случае старта с минимальной температурой топлива в баке возможен увеличенный объем газовой полости с
минимальным давлением (вакуум). Система наддува должна обеспечивать повышенный расход газа для запуска маршевого двигателя. Это усложняет конструкцию агрегатов системы наддува, увеличивает их объем, массу и стоимость. Дополнительный объем и стоимость системы наддува приемлемы для дорогих ЛА большого объема, но для небольших ЛА с малым диаметром фюзеляжа дополнительный объем и стоимость являются проблемой.
Задачей, на которую направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение ускоренного наддува полости бака без усложнения конструкции системы наддува.
Для решения поставленной задачи система подачи топлива, содержащая топливный бак, магистраль подачи топлива с пусковым клапаном и систему наддува с пусковым устройством, сообщенную с полостью топливного бака, снабжена источником сжатого газа, содержащим пусковое устройство и сообщенным с полостью топливного бака.
Отличительными признаками предлагаемой системы подачи топлива являются следующие: снабжение источником сжатого газа, содержащим пусковое устройство и сообщенным с полостью топливного бака.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат - обеспечивается возможность ускоренного запуска маршевого двигателя без усложнения конструкции агрегатов системы наддува. Кроме того, при старте с минимальной температурой топлива в баке и наличии в полости бака разрежения (вакуума), обеспечивается возможность увеличения динамической прочности (устойчивости) оболочки бака при воздействии больших стартовых перегрузок без значительного увеличения давления наддува.
Представленная на чертеже система подачи топлива маршевого двигателя содержит топливный бак 1, магистраль 2 подачи топлива в маршевый двигатель с пусковым клапаном 3, систему наддува 4 бака 1 с пусковым устройством 5. Система наддува 4 может быть выполнена,
например, в виде баллона сжатого газа с редуктором давления, магистрали отбора давления от компрессора маршевого воздушно-реактивного двигателя с устройством ограничения расхода или твердотопливного газогенератора. В первом и втором примере пусковым устройством 5 будет являться клапан пуска, а в третьем - воспламенительное устройство газогенератора. Система подачи топлива снабжена дополнительным источником 6 сжатого газа, например, баллоном сжатого газа, содержащим пусковое устройство 7, например, клапан пуска газа, и сообщенным с полостью топливного бака 1. Задействование пускового устройства 7 для подачи в бак 1 от дополнительного источника 6 осуществляется аналогично задействованию пускового устройства 5 для подачи газа в бак 1 от системы наддува 4 системой управления ЛА.
Возможны два варианта работы системы подачи топлива:
а) с одновременной подачей газа в топливный бак от системы наддува и дополнительного источника 6 при запуске маршевого двигателя ЛА после завершения работы стартового двигателя;
б) с предварительной подачей газа в топливный бак 1 от дополнительного источника 6 при включении стартового двигателя ЛА.
Система подачи топлива по варианту "а" работает следующим образом. После разгона ЛА стартовым двигателем, падения его тяги и, соответственно, уменьшения гидростатического топлива на элементы конструкции бака 1, задействуются пусковые устройства 5 и 7, и газ из системы наддува 4, а также из источника 6 поступает в полость бака 1. Дополнительное количество газа, поступающего из источника 6 в полость бака 1 уменьшает время наддува бака 1 до давления, которое необходимо для запуска маршевого двигателя, соответственно уменьшается и время безмоторного полета ЛА, что предотвращает потерю устойчивости ЛА с малой площадью крыла, а в случае использования воздушно-реактивного маршевого двигателя гарантирует необходимый скоростной напор воздуха для успешного запуска двигателя. При этом на систему наддува 4 не накладывается требование
обеспечения пускового расхода газа наддува и, соответственно, конструкция ее агрегатов упрощается и уменьшается их объем, масса и стоимость.
Система подачи топлива по варианту "б" работает следующим образом. При большой степени заполнения бака 1 топливом и его минимальной температуре в момент старта ЛА давление в полости бака 1 ниже атмосферного - вакуум. В этом случае пусковое устройство 7 задействуется одновременно с запуском стартового двигателя, и сжатый газ из источника 6 поступает в полость бака 1. Масса газа, вырабатываемого из источника 6, выбирается из условия ликвидации вакуума в баке 1. Отсутствие вакуума в баке 1 повышает устойчивость его оболочки при воздействии больших стартовых перегрузок. В этом случае после падения тяги стартового двигателя и задействования пускового устройства 5, полость бака уже частично наддута газом источника 6, что уменьшает время наддува бака 1 системой наддува 4 до давления, необходимого для запуска маршевого двигателя. После наддува бака 1 необходимым давлением, задействуется пусковой клапан 3, и топливо из бака 1 по магистрали 2 поступает в маршевый двигатель, обеспечивая его запуск. При работе маршевого двигателя необходимое давление в баке 1 поддерживается системой наддува 4.