ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА САМОЛЕТА Российский патент 2008 года по МПК B64D37/00 

Изобретение относится к авиации, точнее к топливным системам силовых установок самолетов.

В топливных системах самолетов широкое распространение получили струйные (эжекторные) насосы для перекачки топлива, в которых топливо увлекается струей того же топлива (так называемого активного или приводного топлива), подаваемой под давлением от другого насоса. Активное топливо отбирается, как правило, из расходного бака теми же подкачивающими насосами, которые снабжают двигатели. В отдельных случаях расход активного топлива становится сопоставимым с расходом его двигателями. При режимах полета с нулевыми и отрицательными перегрузками в некоторых ситуациях может возникнуть потребность повышенного расхода топлива двигателями, например на форсаже. Для обеспечения предельных расходов, а также необходимого времени работы двигателей в условиях отлива топлива от основного подкачивающего насоса, ставят второй подкачивающий насос, причем размещают его выше основного, чтобы он был залит топливом при этом режиме, а уменьшение топливоподачи из-за отлива топлива от основного насоса компенсируется бачком-аккумулятором. Для обеспечения необходимого времени полета при отрицательной перегрузке иногда увеличивают объем бачка-аккумулятора, что повышает вес и ухудшает летные характеристики самолета. Поэтому для уменьшения расхода топлива целесообразно иметь возможность отключения подачи активного топлива в струйные насосы перекачки, и когда в этом нет необходимости, и на время действия нулевой или отрицательной перегрузки.

Известна система подкачки топлива на самолете (а.с. СССР №335 908, кл. B64D 37/14), содержащая внутрибаковый эжекторный насос и линию подачи в указанный насос активного топлива, в которой в этой линии перед соплом эжекторного насоса смонтирован переключатель, исполнительный орган которого соединен с установленным в баке инерционным механизмом, имеющим груз с отрицательной плавучестью, обеспечивающий предотвращение подачи в насос активного топлива при нулевых и отрицательных перегрузках.

Известна система подкачки топлива летательного аппарата (а.с. СССР №378077, кл. B64D 37/20), содержащая установленные в расходном баке основной (струйный) и вспомогательный подкачивающие насосы, в которой напорный трубопровод (подающий активное топливо) основного насоса соединен с магистралью питания и каналом, сообщающим магистраль питания с камерой, соединенной с клапаном, открывающимся при нулевой и отрицательной перегрузках. В этих ситуациях клапан открывается и стравливает давление из напорного трубопровода, отключая подачу активного топлива в основной насос.

Известна топливная система самолета (а.с. СССР №526126, кл. B64D 37/20), которая содержит топливный бак с расходным отсеком, насосы подкачки, установленные в расходном отсеке, струйные насосы перекачки топлива из бака, подсоединенные к насосам подкачки, и трубопроводы. С целью повышения надежности работы, в том числе при обесточенной системе и отрицательных перегрузках, в топливном баке перед расходным отсеком вмонтирован предрасходный отсек с заправочным устройством, в нижней части отсека размещен струйный насос, перекачивающий топливо в расходный отсек, в стенках предрасходного отсека, примыкающего к топливному баку, выполнены отверстия, обеспечивающие заданный уровень топлива в нем, а выходы струйных насосов перекачки топлива из бака в предрасходный отсек и участки трубопроводов, соединяющих эти струйные насосы с насосами подкачки, расположены выше заданного уровня топлива в предрасходном отсеке и в верхних точках этих трубопроводов выполнены отверстия, перед которыми установлены обратные клапаны, а выход из струйного насоса перекачки топлива в расходный отсек расположен в верхней его части и на нем установлен инерционный клапан, перекрывающий этот выход при отрицательных перегрузках.

Во всех указанных системах при нулевых и отрицательных перегрузках подача активного топлива перекрывается с помощью инерционного клапана. Он действует как запорное устройство только при отрицательных перегрузках. Перекрытие подачи активного топлива инерционным клапаном приемлемо для непосредственно снабжающих двигатели насосов подкачки, но ситуации, когда возможно отключать струйные насосы перекачки, этим не ограничиваются. В ситуациях нормальной перегрузки он не перекрывает активное топливо тогда, когда, например, в работе струйных насосов нет необходимости, т.к. закончилось топливо в баке, где установлен насос.

Наиболее близкой к изобретению является топливная система самолета (а.с. СССР №942366, кл. B64D 37/00). Она содержит топливные баки, предрасходный отсек с обратными клапанами и отверстиями, обеспечивающими заданный уровень топлива, расходный отсек, в котором размещен насос подкачки, и отсек отрицательных перегрузок, а также подключенные к насосам подкачки струйные насосы перекачки топлива: два для перекачки из топливных баков в предрасходный отсек и один для перекачки из предрасходного в расходный отсек. Струйные насосы снабжены трубопроводами подачи активного топлива, а с целью повышения надежности питания двигателя в трубопроводе подачи активного топлива установлен клапан и имеются специальные изгибы, а в месте подключения этого трубопровода к насосам подкачки размещен общий для всех струйных насосов обратный клапан. На входных патрубках струйных насосов установлены обратные клапаны.

Недостатком этой системы является то, что в ней не предусмотрены средства для уменьшения расхода активного топлива тогда, когда это необходимо.

Задачей изобретения является уменьшение расхода активного топлива или его прекращение в возможных ситуациях, т.е. при опорожнении части баков и, в особенности, при нулевых и отрицательных перегрузках.

Задача решается с помощью топливной системы самолета, содержащей топливные баки, предрасходный и расходный отсеки, как минимум один размещенный в расходном отсеке насос подкачки, а также струйные насосы перекачки топлива из топливных баков в предрасходный отсек и как минимум один струйный насос перекачки топлива из предрасходного в расходный отсек, трубопровод подачи активного топлива к упомянутым струйным насосам, снабженный клапанами, отличающейся тем, что она подключена к установленному на самолете датчику перегрузок, содержит бачок-аккумулятор, датчики уровня топлива и датчики опорожнения бака, а упомянутые клапаны установлены так, что каждый струйный насос перекачки топлива из топливных баков в предрасходный отсек снабжен гидравлическим клапаном, управляемым от одного из датчиков уровня топлива, к каждому участку трубопровода между упомянутым гидравлическим клапаном и датчиком уровня топлива подключен электрически управляемый клапан, выполненный с возможностью стравливания давления на этом участке при поступлении от соответствующего датчика опорожнения бака сигнала об опорожнении бака или от упомянутого датчика перегрузок сигнала об уменьшении показателя перегрузки ниже заранее определенного значения и с возможностью обеспечения восстановления давления на этом участке при поступлении от упомянутого датчика перегрузок сигнала о повышении показателя перегрузки выше упомянутого значения.

Система содержит два насоса подкачки, причем они установлены на разной высоте.

Предлагаемая топливная система позволяет уменьшить расход активного топлива за счет отключения струйных насосов перекачки по мере опорожнения соответствующих им баков, а также на время действия нулевых и отрицательных перегрузок, что исключает необходимость увеличения объема бачка-аккумулятора или применения насоса подкачки повышенной производительности, а также позволяет увеличить длительность полета при отрицательных и нулевых перегрузках.

Изобретение поясняется чертежом, на которой изображена схема предлагаемой топливной системы.

Топливная система содержит топливные баки 1, расходный отсек 2, предрасходный отсек 3, как минимум один размещенный в расходном отсеке 2 насос подкачки 4, струйные насосы 5 перекачки топлива из топливных баков 1 в предрасходный отсек 3, как минимум один струйный насос 16 перекачки топлива из предрасходного отсека 3 в расходный отсек 2.

Для повышения надежности снабжения двигателей топливом при отрицательных перегрузках лучше, если система содержит два установленных на разной высоте насоса подкачки 4. Насосы подкачки 4 трубопроводом 6 соединены с двигателями 7.

Насосы 5 установлены в каждом баке 1. Имеется трубопровод 9 подачи активного топлива к струйным насосам 5 и 16.

Для повышения производительности струйных насосов 5 и 16 система содержит дополнительные насосы 8, соединенные входами с трубопроводом 6, а выходами - с трубопроводом 9 и повышающие давление топлива в трубопроводе 9. Трубопровод 9 подключен также к гидроприводным насосам подкачки 4.

Трубопровод 9 снабжен клапанами 10, которые выполнены гидравлическими и установлены так, что гидравлическим клапаном 10, управляемым от одного из датчиков уровня топлива 11, снабжен каждый струйный насос 5 перекачки топлива из топливных баков 1 в предрасходный отсек 3.

Датчики уровня топлива 11 представляют собой струйные сигнализаторы уровня, снабжаемые активным топливом также от насосов 8 по тем же трубопроводам 9. Датчики 11 выполнены так, что они выдают сигналы о понижении уровня топлива до значения, при котором следует начать перекачку топлива из очередного бака 1 в предрасходный отсек 3 или из предрасходного отсека 3 в расходный отсек 2. Клапан 10 открывается при поступлении сигнала от датчика 11.

К каждому участку трубопровода 9 между гидравлическим клапаном 10 и датчиком 11 подключен электрически управляемый клапан 12. Через клапаны 12 топливная система подключена к установленному на самолете датчику перегрузок 13 (на чертеже подключение показано точечными линиями 21).

В каждом из баков 1 имеются датчики 14 опорожнения баков. Каждый из датчиков 14 электрически соединен с соответствующим клапаном 12 (на чертеже точечными линиями 22 показаны некоторые соединения) и управляет клапаном 12.

Каждый электрически управляемый клапан 12, выполненный с возможностью стравливания давления на том участке, где он установлен, при поступлении от соответствующего датчика 14 опорожнения бака сигнала об опорожнении бака или от датчика перегрузок 13 сигнала об уменьшении показателя перегрузки ниже заранее определенного значения и с возможностью обеспечения восстановления давления на этом участке при поступлении от датчика перегрузок 13 сигнала о повышении показателя перегрузки выше упомянутого значения.

Топливная система содержит также бачок-аккумулятор 15, подключенный к трубопроводу 6 подкачки топлива к двигателям 7.

Насос 16 перекачки топлива из предрасходного 3 в расходный отсек 2 снабжен гидравлическим клапаном 17, управляемым от датчика уровня топлива 18, соединенного с трубопроводом 9 (клапан 17 выполнен с возможностью открытия при поступлении сигнала от датчика 18).

Топливная система работает следующим образом.

Во время обычного полета насосы 4 по трубопроводу 6 подают топливо под давлением в двигатели 7. Бачок-аккумулятор 15 под давлением в трубопроводе 6 заполнен топливом, но оно не расходуется. Дополнительные насосы 8 обеспечивают подачу под повышенным давлением активного топлива по трубопроводу 9 к насосам 4, датчикам уровня топлива 11, 18 (струйным индикаторам уровня), насосу 16 и, если клапаны 10 открыты, к струйным насосам 5.

Пока уровень топлива находится выше датчиков 11 уровня топлива, клапаны 10 закрыты, поэтому активное топливо к насосам перекачки 5 не подается.

По мере выработки топлива его уровень опускается до одного из датчиков 11, который открывает проход топлива в соответствующий соединенный с ним гидравлический клапан 10, клапан 10 открывает поступление активного топлива в соответствующий насос 5, который начинает перекачивать топливо. Когда уровень топлива в перекачиваемом баке 1 опускается до датчика 14 опорожнения бака, последний подает сигнал об этом на соответствующий электрически управляемый клапан 12, который по получении этого сигнала стравливает давление на участке трубопровода 9, где он установлен, в результате чего подача активного топлива через клапан 10 в соответствующий насос 5 прекращается, и насос 5 отключается. Таким образом, подача активного топлива к насосам 5 осуществляется только в период перекачки топлива этим насосом: с того момента, когда должна начаться перекачка и только до тех пор, пока бак 1, где установлен насос 5, не пуст.

Во время действия отрицательных перегрузок возникает необходимость кратковременного (на время действия перегрузки) отключения подачи активного топлива к насосам 5. В это время топливо отливает от заборника нижнего насоса 4 в расходном отсеке 2, давление в трубопроводе 6 уменьшается, топливо из бачка-аккумулятора 15 выдавливается в трубопровод 6.

Когда показания датчика перегрузок 13 уменьшаются и становятся ниже заранее определенного значения (близкого к нулю), сигнал об этом поступает на все клапаны 12, они стравливают давление из трубопровода 9, при этом закрываются клапаны 10 и подача активного топлива к насосам 5 прекращается. Общий расход топлива уменьшается за счет прекращения подачи активного топлива к насосам 5. Это позволяет увеличить время полета при отрицательной перегрузке, что особенно важно и регламентируется на режиме форсажа и максимальных оборотов двигателя.

Когда действие отрицательной перегрузки прекращается, сигнал о повышении показателя перегрузки выше заранее определенного значения от датчика перегрузок 13 поступает на все клапаны 12, они срабатывают и восстанавливают давление на своих участках трубопровода 9, восстанавливается подача активного топлива к насосам 5 и продолжается прерванная на время действия отрицательной перегрузки перекачка топлива ими в предрасходный отсек 3.

Таким образом, предлагаемая топливная система позволяет не только управлять подачей активного топлива в зависимости от складывающейся ситуации, но и обеспечивает увеличение времени полета при отрицательных и нулевых перегрузках.

Изобретение относится к авиации. Топливная система самолета содержит топливные баки, предрасходный и расходный отсеки, насос подкачки, струйные насосы перекачки топлива из топливных баков в предрасходный отсек, струйный насос перекачки топлива из предрасходного в расходный отсек, трубопровод подачи активного топлива, снабженный клапанами. Система подключена к установленному на самолете датчику перегрузок, содержит бачок-аккумулятор, датчики уровня топлива и датчики опорожнения бака. Каждый струйный насос перекачки топлива в предрасходный отсек снабжен гидравлическим клапаном, управляемым от датчика уровня топлива, к каждому участку трубопровода между гидравлическим клапаном и датчиком уровня топлива подключен электрически управляемый клапан, стравливающий давление по сигналу от датчика опорожнения бака или сигналу об уменьшении показателя перегрузки от датчика перегрузок и восстанавливающий давление по сигналу о повышении показателя перегрузки. Изобретение уменьшает расход активного топлива отключением струйных насосов перекачки при опорожнении баков и на время действия отрицательных перегрузок, что увеличивает длительность полета при отрицательных перегрузках. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Топливная система самолета, содержащая топливные баки, предрасходный и расходный отсеки, как минимум один размещенный в расходном отсеке насос подкачки, а также струйные насосы перекачки топлива из топливных баков в предрасходный отсек и как минимум один струйный насос перекачки топлива из предрасходного в расходный отсек, трубопровод подачи активного топлива к упомянутым струйным насосам, снабженный клапанами, отличающаяся тем, что она подключена к установленному на самолете датчику перегрузок, содержит бачок-аккумулятор, датчики уровня топлива и датчики опорожнения бака, а упомянутые клапаны выполнены гидравлическими и установлены так, что каждый струйный насос перекачки топлива из топливных баков в предрасходный отсек снабжен гидравлическим клапаном, управляемым от одного из датчиков уровня топлива, к каждому участку трубопровода между упомянутым гидравлическим клапаном и датчиком уровня топлива подключен электрически управляемый клапан, выполненный с возможностью стравливания давления на этом участке при поступлении от соответствующего датчика опорожнения бака сигнала об опорожнении бака или от упомянутого датчика перегрузок сигнала об уменьшении показателя перегрузки ниже заранее определенного значения и с возможностью обеспечения восстановления давления на этом участке при поступлении от упомянутого датчика перегрузок сигнала о повышении показателя перегрузки выше упомянутого значения.2. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит два насоса подкачки, причем они установлены на разной высоте.