СПОСОБ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПРИ ЗАПУСКЕ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРЕБЫВАНИЯ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК F02C7/22 

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к способам подачи топлива в газотурбинный двигатель (ГТД), а также к топливным системам ГТД.

Известен способ подачи топлива в ГТД, заключающийся в подогреве топлива перед подачей его в топливный фильтр двигателя. Топливная система такого двигателя содержит бак, насосы, топливомасляный теплообменник (ТМТ), фильтр и регулятор расхода топлива.

В такой системе таяние льдообразований в топливе происходит в ТМТ (Руководство по эксплуатации АГТД "Д18") ЗМКБ "Прогресс", Запорожье, 1989 г. ).

К недостаткам таких способов подачи топлива и топливных систем можно отнести недостаточное количество тепла в масле на выходе из двигателя для подогрева топлива до температуры, обеспечивающей таяние находящихся в нем льдообразований в самые ответственные моменты эксплуатации:
- после длительного пребывания самолета на стоянке при отрицательных температурах окружающего воздуха;
- после ухода самолета на второй круг при выполнении посадки.

В этих условиях эффективность таяния льдообразований в ТМТ становится критической. Не исключена возможность обледенения трубной доски ТМТ со стороны входа топлива или обледенения фильтра с последующим заглушением двигателя.

На взлетном режиме двигателя после длительной стоянки самолета при отрицательных температурах окружающего воздуха необходимого количества тепла и масла для предотвращения обледенения трубной доски ТМТ может не хватить. Это объясняется большой разницей в величинах прокачек масла и топлива через ТМТ, особенно в двигателях с большой тягой.

В случае ухода самолета на второй круг, при выполнении посадки, обледенение этих элементов топливной системы может произойти из-за отсутствия подогрева холодного топлива на режиме планирования, когда количество масла, циркулирующего через двигатель мало.

При этом учитывается, что температура масла со стороны входа топлива в ТМТ на 30...50^oC ниже, чем на выходе из двигателя, поскольку масло поступает в ТМТ со стороны, противоположной стороне входа топлива. Поэтому не только топливный фильтр, но и топливная трубка ТМТ, у которых внутренний диаметр почти вдвое меньше, чем размер стороны ячейки защитной сетки подкачивающего насоса бака, могут стать объектом обледенения со стороны входа в них топлива.

При таких условиях внештатное содержание воды или противокристаллизационной жидкости в топливе может значительно увеличить риск обледенения ТМТ и фильтра.

В качестве прототипов изобретения для топливной системы ГТД и способа подачи топлива в ГТД принята известная топливная система двигателя "Д-18" (Руководство по эксплуатации газотурбинного двигателя "Д-18". Издание ЗМКБ "Прогресс", Запорожье, 1989 г.) и реализуемый в ней способ подачи топлива в ГТД. Топливная система этого двигателя содержит последовательно установленные в топливной магистрали подкачивающий насос бака, двигательный центробежный насос, ТМТ, топливный фильтр, основной шестеренный насос, регулятор расхода топлива и форсунки.

Способ подачи топлива в ГТД при запуске после длительного пребывания при низких температурах, заключается в подогреве топлива перед подачей его в топливный фильтр, а именно: смесь топлива с льдообразованиями забирают из бака подкачивающим центробежным насосом и подают к двигательному центробежному насосу. Этот насос прокачивает смесь через ТМТ, где льдообразования должны превратиться в воду и пройти вместе с топливом через фильтр и последующие агрегаты: шестеренный насос, регулятор расхода топлива и топливные форсунки.

Неоднократные летные происшествия по вине обледенения агрегатов топливной системы показали, что на критических режимах работы двигателя при низких температурах окружающего воздуха количества тепла в выходящем из двигателя масла недостаточно для предотвращения находящихся в топливе льдообразований.

Задачей изобретения является повышение надежности взлета самолета после его длительного нахождения при низких температурах, путем устранения льдообразований в топливе подогревом отделенных от топлива льдообразований.

Указанная задача решается в способе подачи топлива в ГТД при запуске после длительного пребывания при низких температурах, заключающимся в подогреве топлива перед подачей его в топливный фильтр, и отделении перед подогревом льдообразований, которые подогревают для таяния, после чего образованную воду соединяют с подогретым топливом. Подогрев льдообразований осуществляют отбираемым от компрессора воздухом.

Указанная задача решается в топливной системе ГТД, содержащей последовательно установленные в топливной магистрали топливомасляный теплообменник (ТМТ) и топливный фильтр, причем перед ТМТ установлен отделитель льдообразований в снабженный подогревателем сборник, выход из которого соединен с топливной магистралью между ТМТ и топливным фильтром.

Отделитель льдообразований выполнен в виде вихревого сепаратора с встроенным в его нижнюю часть сборником отделенных льдообразований, вход подогревателя которого сообщен воздушной магистралью с полостью за одной из ступеней компрессора двигателя, а выход - с атмосферой; причем в центре сепаратора установлен патрубок отвода в топливную магистраль освобожденного от льдообразований топлива.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1-2, где на фиг. 1 показана схема топливной системы ГТД, а на фиг. 2 - отделитель льдообразований в виде вихревого сепаратора.

Заявленная топливная система ГТД, реализующая заявленный способ подачи топлива, содержит последовательно установленные в топливной магистрали 1 топливный бак 2, подкачивающий насос 3, пожарный кран 4, двигательный центробежный насос 5, ТМТ 6, топливный фильтр 7, основной насос 8, регулятор расхода топлива 9, соединенный с форсунками (не показано) двигателя 10. Топливная система содержит также воздушную магистраль 11 отбора воздуха от одной из последних ступеней компрессора (не показано) двигателя 10. В топливной магистрали 1 перед ТМТ 6 установлен отделитель 12 льдообразований в снабженный подогревателем 13 сборник 14, выход 15 из которого соединен с топливной магистралью 1 между ТМТ 6 и топливным фильтром 7.

Отделитель 12 льдообразований выполнен в виде вихревого сепаратора. В его нижней части встроен сборник 14 отделенных льдообразований.

Вход 16 подогревателя 13 сообщен магистралью 11 с полостью за одной из ступеней компрессора (не показано) двигателя 10, а выход 17 - с атмосферой.

В центре отделителя 12 льдообразований установлен патрубок 18 отвода в топливную магистраль 1 освобожденного от льдообразований топлива.

В сборнике 14 установлены отсекатель 19 льдообразований и сливной кран 20.

Топливная система работает следующим образом.

Топливо с льдообразованиями из бака 2 забирается подкачивающим насосом 3 и по магистрали 1 через пожарный кран 4 подается к центробежному насосу 5. Центробежный насос 5 подводит топливо с льдообразованиями к тангенциально-наклонному входу отделителя 12. В результате поток топлива с льдообразованиями получает в отделителе 12 поступательно-вращательное движение. При этом льдообразования под действием центробежных сил отбрасываются к периферии и сползают в сборник 14, а освобожденное от льдообразований топливо поступает к центру отделителя 12 и по патрубку 18 возвращается в магистраль 1 и по ней в ТМТ 6. Поступившие в сборник 14 льдообразования подогреваются горячим воздухом, протекающим через подогреватель 13. Этот воздух отбирается из-за одной из ступеней компрессора двигателя 10 и по трубе 11 подводится к входу 16 подогревателя 13. После обтекания наружной поверхности сборника 14 воздух выпускается в атмосферу через патрубок 17. Образовавшаяся в результате таяния вода отводится из сборника 14 по трубе 15 обратно в магистраль 1 на участке за ТМТ 6 по потоку топлива.

Изобретение обеспечивает взлет самолета без отказа двигателя после длительного нахождения при низких температурах даже при нештатном содержании воды в топливе и без каких-либо противокристаллизационных присадок к топливу.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к топливным системам газотурбинных двигателей и к способам подачи топлива в газотурбинный двигатель. В способе подачи топлива в газотурбинный двигатель при запуске после длительного пребывания при низких температурах, заключающемся в подогреве топлива перед подачей его в топливный фильтр, перед подогревом отделяют от топлива льдообразования. Эти льдообразования подогревают до таяния. После чего образованную воду соединяют с подогретым топливом. Топливная система газотурбинного двигателя содержит последовательно установленные в топливной магистрали топливомасляный теплообменник и топливный фильтр. В топливной магистрали перед топливомасляным теплообменником установлен отделитель льдообразований в снабженный подогревателем сборник, выход из которого соединен с топливной магистралью между топливомасляным теплообменником и топливным фильтром. Такой способ и такая топливная система позволяют повысить надежность взлета самолета после его длительного нахождения при низких температурах путем устранения льдообразований в топливе. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ подачи топлива в газотурбинный двигатель при запуске после длительного пребывания при низких температурах, заключающийся в подогреве топлива перед подачей его в топливный фильтр, отличающийся тем, что перед подогревом отделяют от топлива льдообразования, которые подогревают до таяния, после чего образованную воду соединяют с подогретым топливом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подогрев льдообразований осуществляют отбираемым от компрессора газотурбинного двигателя воздухом. 3. Топливная система газотурбинного двигателя, содержащая последовательно установленные в топливной магистрали топливомасляный теплообменник и топливный фильтр, отличающаяся тем, что в топливной магистрали перед топливомасляным теплообменником установлен отделитель льдообразований в снабженный подогревателем сборник, выход из которого соединен с топливной магистралью между топливомасляным теплообменником и топливным фильтром. 4. Топливная система по п.3, отличающаяся тем, что отделитель льдообразований выполнен в виде вихревого сепаратора с встроенным в его нижнюю часть сборником отделенных льдообразований, вход подогревателя которого сообщен воздушной магистралью с полостью за одной из ступеней компрессора двигателя, а выход - с атмосферой, причем в центре сепаратора установлен патрубок отвода в топливную магистраль освобожденного от льдообразований топлива.