ВЕРТОЛЕТ Российский патент 1998 года по МПК B64C27/04 

Предлагаемое изобретение относится к летательным аппаратам с газотурбинными двигателями, работающими как на авиационном керосине, так и на сжиженных углеводородных газах.

Известен летательный аппарат, содержащий двухкомпонентную топливную систему, в которой имеется топливный бак с пусковым топливом, и основные баки с системой трубопроводов, кранов, клапанов (см. Лещинер Л.Б. и Ульянов И.Е. Проектирование топливных систем вертолетов. М. Машиностроение, 1975, с. 84, рис. 4.23, (вкладка).

В этой топливной системе запуск и вывод двигателей на режим "малый газ" осуществляется на пусковом топливе, а дальнейшая работа двигателей на основном керосине.

Недостатком летательного аппарата с такой топливной системой является невозможность использования в качестве основного топлива сжиженного углеводородного газа без специальных мероприятий по обеспечению пожарной защиты и взрывобезопасности, по надежному содержанию, хранению и функционированию такого топлива, находящемуся под постоянным давлением насыщенных паров.

Целью предлагаемого изобретения является возможность использования в качестве топлива сжиженного углеводородного газа, исключив при этом возможность утечки газа во внутренние полости фюзеляжа, обеспечение пожарной защиты и взрывобезопасности.

Это достигается благодаря тому, что вертолет, содержащий газотурбинные двигатели, фюзеляж, в котором размещена топливная система с расходным баком для пускового топлива, основные баки с системой подачи топлива и топливными магистралями, соединяющими эти баки с двигателями, снабжен системой контроля довзрывоопасных концентраций топлива, датчики которой установлены в подкапотных пространствах, в местах подсоединения топливных магистралей от основных топливных баков к двигателям, причем основные топливные баки и магистрали подачи топлива размещены выше уровня пола пассажирской кабины и вне фюзеляжа на системе подкосов, обеспечивающих гарантированный зазор между фюзеляжем и основными топливными баками.

Система контроля довзрывоопасных концентраций топлива выполнена в виде четырех датчиков, преобразователя сигналов этих датчиков и аварийного табло сигнализации достижения порогового значения.

Предлагаемая компоновка вертолета позволяет использовать в качестве топлива наряду с керосином сжиженный газ (АСКТ) или смеси его с керосином. Это достигнуто благодаря тому, что на борту вертолета имеется система контроля довзрывоопасных концентраций авиационных топлив (СКАТ), предназначенная для обнаружения и распознавания опасных уровней концентраций газа и керосиновых фракций в многокомпонентной газовоздушной смеси в местах, где возможны случайные нарушения герметизации стыков топливной магистрали и утечки газа.

Система СКАТ осуществляет непрерывный количественный анализ и при достижении довзрывоопасной концентрации газовоздушной смеси 45% от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) включает аварийное табло, по загоранию которого экипажу необходимо перевести работу двигателей на питание керосином.

Размещение основных топливных баков, в которых находится сжиженный нефтяной газ в качестве основного топлива и топливных магистралей подачи его в двигатели, вне фюзеляжа исключает возможность утечки газа во внутренние полости фюзеляжа, повышает взрывобезопасность.

Отличительным признаком предлагаемого вертолета также является размещение основных топливных баков, испытанных на избыточное давление, выше уровня пола вертолета, что существенно повышает прочностные свойства конструкции, особенно важные в случае применения сжиженного углеводородного газа.

Основные топливные баки закреплены с наружной стороны фюзеляжа на системе подкосов, причем между фюзеляжем и баком имеется зазор, благодаря которому осуществляется продувка и исключается увеличение концентрации газа до взрывоопасной в условиях эксплуатации вертолета.

Верхние подкосы выполняют роль демпферов, воспринимающих основную перегрузку.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: фиг. 1 вид сбоку на одновинтовой с рулевым винтом вертолет с подвесными баками; фиг. 2 вид А на фиг. 1; фиг. 3 вид Б на фиг. 2; фиг. 4 вид В на фиг. 3 (повернуто); фиг. 5 топливная система заявляемого вертолета.

Реализация предлагаемого изобретения показана на примере вертолета обычной одновинтовой схемы с рулевым винтом, имеющим фюзеляж 1, силовую установку, состоящую из 2-х газотурбинных двигателей (ГТД) левого 2 и правого 3. Топливо на вертолете хранится в двух основных топливных баках 4, расположенных с 2-х сторон фюзеляжа 1, в которых размещено основное топливо вертолета сжиженный нефтяной газ (АСКТ) и расходного бака 5, в котором находится керосин. Каждый основной топливный бак 4, рассчитанный на избыточное давление, выполнен в виде подвесного, соединен с соответствующим двигателем топливной магистралью 6, которые расположены вне фюзеляжа 1. Топливная магистраль 6 выполнена в виде трубопроводов, прикрытых щитками-обтекателями, обеспечивающими обдув и циркуляцию воздуха внутри обтекателей и соединена с верхней расходной камерой 7 основного топливного бака 4.

Расходный бак 5 выполнен в виде мягкого резинотканевого, установлен в специальном контейнере в верхней части фюзеляжа 1 за редукторным отсеком, и является единым для обоих двигателей 2, 3 и соединен с ними трубопроводами 8 и 9.

Расходные камеры 7 каждого основного топливного бака 4 соединены между собой трубопроводом 10 для обеспечения возможности выработки топлива из обоих баков в случае отказа одного из подкачивающих насосов баков. Каждый подвесной бак 4 размещен выше уровня пола кабины вертолета (на чертежах не показано) и установлен при помощи системы подкосов, состоящих из нижних подкосов 11 и 12, верхних подкосов 13 и 14 и горизонтальных и наклонных 15 и 16. Крепление этих подкосов к узлам, установленным на фюзеляже осуществляется болтами и гайками. Подвеска баков 4 представляет собой жесткую систему. Верхние подкосы 13 и 14 выполняют роль демпферов, воспринимающих основную перегрузку.

Подвесной бак 4 крепится к системе подкосов при помощи стальных лепт 17, затяжка которых осуществляется тандерами 18.

Вертолет снабжен бортовой системой контроля довзрывоопасных концентраций авиационных топлив (СКАТ), входящей в состав средств, обеспечивающих взрывопожаробезопасность и предназначенный для автоматической выдачи, путем передачи на пульт экипажа, сигнализации о достижении или превышении, установленных концентраций паров топлив, используемых на вертолете.

Система СКАТ состоит из четырех датчиков 19, например, ДТх-138, преобразователя сигналов (ПВ) 20. Датчики 19 установлены в местах подсоединения топливных магистралей 6 к левому и правому двигателям 2, 3 в их подкапотном пространстве.

Каждый датчик 19 предназначен для выдачи сигналов при достижении взрывоопасной концентрации газовоздушной смеси 45% от НКПР.

Преобразователь ПВ 20 представляет собой электронное устройство, предназначенное для преобразования сигналов, поступающих от датчиков 19, и для включения аварийного табло сигнализации достижения порогового значения и предупреждающего табло (желтого цвета) отказа системы.

Система СКАТ имеет несколько каналов измерения. По каждому измерительному каналу система СКАТ имеет два фиксированных порога срабатывания, соответствующих 20 и 45% от НКПР. Принцип действия каждого канала заключается в том, что выходной сигнал датчика 19 усиливается 2-каскадным усилителем и через пороговое устройство поступает на выходы компараторов, при срабатывании которых питание подается на реле, обеспечивающее включение соответствующего индикатора ПОРОГ 1, ПОРОГ 2 и включение индикатора НОРМА, расположенных на лицевой панели преобразователя 20. Система СКАТ получает питание постоянным током напряжения 27 В.

Топливная система вертолета, использующего в качестве топлива как керосин, так и топливо авиационное, сконденсированное из нефтяного газа (АСКТ), предназначена для размещения и хранения необходимого запаса на борту и для бесперебойного питания двигателей 2, 3 на всех эксплуатационных режимах.

В топливной системе имеется два подкачивающих топливных насоса 21 на подачи керосина к соответствующему двигателю. Каждый подвесной бак 4 имеет внутри себя топливный насос 22 центробежного типа. Расходная камера 7 пополняется топливом за счет его перетекания через каналы перелива и перекачки струйным насосом 23.

К магистралям 24, 25 питания топливом правого 3 и левого 2 двигателей подсоединена магистраль 26 перекрестного питания, на которой установлена клапанная коробка 27, что позволяет подавать топливо к двум двигателям из одного подвесного топливного бака при отказе топливного насоса в другом подвесном топливном баке. Кроме этого, имеется магистраль перекачки 28, на которой установлен кран перекрестного питания 29 и магистраль циркуляции 30.

Двигатели 2 и 3 соединены с расходным баком 5 магистралями питания 31 и 32.

Работа топливной системы вертолета предлагаемой компоновки происходит следующим образом.

Подача топлива, например, к правому двигателю 3 осуществляется из правого подвесного топливного бака 4, к любому двигателю 2 из левого бака. Топливо из расходной камеры 7 подвесного топливного бака 4 подается к двигателю насосом 22 по магистрали питания 25 (24), на которой установлены противопожарный кран и топливный фильтр (на чертежах не показаны). Расходная камера 7 пополняется топливом за счет его перетекания через клапаны перелива и перекачки струйным насосом 23.

Керосин, размещенный в расходном баке 5, используется для запуска и останова двигателей. Перед выключением двигателей 2, 3 осуществляется перевод их питания АСКТ на керосин, что обеспечивает удаление АСКТ на топливной аппаратуры двигателей и позволяет проводить обслуживание и демонтаж агрегатов без слива АСКТ из топливной системы.

Керосин из расходного бака 5 подкачивающими насосами 21 через обратные клапаны (на чертежах не показаны) подается в магистрали 31, 32 питания двигателей 2, 3 керосином. Неизрасходованное топливо из топливной системы двигателей по магистрали циркуляции 30 сливается в расходный бак 5.

При отказе топливного насоса 22, например, в левом подвесном баке срабатывает датчик перепада давления (на чертежах не показан) и выдаст сигнал на открытие крана 29 перекрестного питания и закрытие крана перекачки. Краны сработают и топливо из левого подвесного топливного бака 4 будет подаваться струйным насосом 23 по магистрали перекачки 28 в расходную камеру правого подвесного топливного бака 4. Активное топливо к струйному насосу 23 будет подаваться по магистрали 26 перекрестного питания и магистрали 24, 25 питания двигателей топливом.

Наличие на вертолете системы СКАТ позволяет, в случае достижения или при превышении порога довзрывоопасной концентрации газовоздушной смеси 45% от НКПР в местах установки датчиков 19, подавать на преобразователь ПВ 20 сигналы, при получении которых включается на приборной доске экипажа соответствующее аварийное табло ЛЕВ. ДВИГ. ПРАВ.ДВИГ. При включенной системе "мигалка" осуществляется мигающий режим включения этих табло.

Использование: в летательных аппаратах с газотурбинными двигателями, работающими как на авиационном керосине, так и на сжиженных углеводородных газах. Сущность изобретения: вертолет содержит систему контроля довзрывоопасных концентраций топлива, датчики которой установлены в подкапотных пространствах, в местах подсоединения топливных магистралей от основных топливных баков к двигателям. Баки с сжиженным газом размещены выше уровня пола пассажирской кабины и вне фюзеляжа на системе подкосов. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Вертолет, содержащий газотурбинные двигатели, фюзеляж, в котором размещена топливная система с расходным баком для кускового топлива, основные топливные баки с системой подачи топлива и топливными магистралями, соединяющими эти баки с двигателями, отличающийся тем, что он снабжен системой контроля довзрывоопасных концентраций топлива, датчики которой установлены в подкапотных пространствах, в местах подсоединения топливных магистралей от основных топливных баков к двигателям, причем основные топливные баки и магистрали подачи топлива размещены выше уровня пола пассажирской кабины и вне фюзеляжа на системе подкосов, обеспечивающих гарантированный зазор между фюзеляжем и основными топливными баками. 2. Вертолет по п. 1, отличающийся тем, что система контроля довзрывоопасных концентраций топлива ваполнена в виде датчиков, преобразователя сигналов этих датчиков и аварийного табло сигнализации достижения порогового значения.