ТОПЛИВНЫЙ БАК ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2013 года по МПК B64D37/00 

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к двигателю маневренного ЛА и предназначено для обеспечения подачи топлива из отсеков топливного бака в заданной последовательности при воздействии знакопеременных перегрузок, в том числе и около нулевых.

Известен топливный бак (ТБ) ЛА (патент РФ №2390472), расположенный вдоль фюзеляжа и снабженный перегородкой, разделяющей полость бака на основной отсек, сообщенный с магистралью подачи газа и расходный отсек, сообщенный с магистралью подачи топлива в двигатель, при этом основной и расходный отсеки сообщены магистраль перелива топлива. Расходный отсек выполнен в нижней части бака, для чего разделительная перегородка расположена горизонтально в нижней части бака. Входное отверстие магистрали подачи топлива размещено в центральной части расходного отсека, а магистраль перелива выполнена из двух отдельных трубопроводов, при этом их входные отверстия расположены у противоположных боковых стенок бака, а выходные отверстия расположены ниже уровня входного отверстия магистрали подачи топлива в двигатель. Каждый из трубопроводов магистрали перелива изогнут в виде петли, приближенной к боковой стенке бака, противоположной от места расположения входного отверстия, при этом у боковой стенки бака в стенке трубопровода и разделительной перегородке выполнены дренажные отверстия.

Существенными признаками предлагаемого ТБ ЛА, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: топливный бак ЛА расположен вдоль фюзеляжа и включает в себя отсек, сообщенный с магистралью подачи газа наддува (отсек наддува), расходный отсек, сообщенный с магистралью подачи топлива в двигатель, разделительную перегородку, магистрали перелива, соединяющие отсек наддува с расходным отсеком.

В известном ТБ маневренного ЛА при воздействии знакопеременных продольных перегрузок перемещение остатков топлива в основном отсеке может привести к нерасчетному смещению центра масс и дополнительным нагрузкам на исполнительные органы системы управления движением ЛА. Расположение входного отверстия магистрали подачи топлива в центральной части расходного отсека приводит к тому, что не вырабатываемые остатки топлива в расходном отсеке составляют около половины этого отсека. Предлагаемое в известном ТБ расположение входов и выходов переливных трубопроводов приводит к тому, что при действии продольных и боковых перегрузок топливо смещается к входному отверстию одного из трубопроводов перелива и через него оно переливается из основного отсека в расходный. Однако уровень топлива в другом трубопроводе находится ниже уровня топлива в основном отсеке за счет гидравлических потерь давления при перетекании его из основного отсека в расходный. Это приведет к поступлению газа в расходный отсек через трубопровод, расходное сечение которого не накрыто топливом раньше, чем закончится выработка топлива из основного отсека. Тем самым могут увеличиться не вырабатываемые остатки топлива из основного отсека. Уменьшение гидравлического сопротивления за счет увеличения диаметров трубопроводов не всегда возможно, например, из-за ограничений по компоновке. Следует также отметить, что в баках кольцевого сечения реализовать представленную схему практически невозможно, так как ось симметрии находится вне жидкого контура в сечении бака.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является обеспечение сплошности (без газовых включений) потока топлива, подаваемого на вход в двигатель при воздействии знакопеременных и около нулевых перегрузок, имеющих место при движении высокоманевренного ЛА, с минимальными остатками не забора.

Для решения поставленной задачи в топливном баке ЛА, расположенном вдоль фюзеляжа, разделенном вертикально расположенными перегородками на отсеки, сообщаемыми переливными магистралями, обеспечивающими заданную последовательность выработки топлива, содержащем систему подачи газа наддува, расходный отсек, выполненный в виде автономной герметичной емкости в виде кольцевого сектора и оборудованный тремя инерционными переливными устройствами и установленным внутри его капиллярным заборным устройством, при этом расходный отсек установлен в нижней части последнего по порядку выработки отсеке бака.

Принципиальная схема устройства представлена фиг.1, 2.

На фиг.1 показан вид ТБ сбоку, со стороны левого борта ЛА.

На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.

На фиг.1, 2 представлен ТБ ЛА, расположенный вдоль фюзеляжа ЛА по направлению полета, состоящий из отсеков 1, 2, 3, смежного отсека 4, расходного отсека 5 и переливных магистралей 6, 7, 8, соединяющих эти отсеки в заданной последовательности по выработке топлива, обеспечивающей допустимое изменение положения центра масс ЛА при выработке топлива, при этом входные отверстия переливных магистралей размещены у нижних стенок отсеков, а выходные отверстия у верхних стенок отсеков, и системы подачи газа наддува, связанной с первым по заданной последовательности выработки отсеком (не показана). Расходный отсек 5 выполнен в виде автономной герметичной емкости с днищами в виде кольцевого сектора, установлен в нижней части последней по порядку выработки кольцевой емкости ТБ с зазорами по отношению к наружной и внутренней обечайке, достаточными для перетекания топлива от одного борта к другому под действием боковых перегрузок, остальная верхняя часть кольцевой емкости образует смежный отсек 4, предпоследний по порядку выработки топлива. Расходный отсек оборудован тремя инерционными переливными устройствами. Инерционное переливное устройство, состоящее из обратного клапана 10 и инерционной массы 13, установлено по левому борту в нижней части смежного отсека 4, инерционное переливное устройство, состоящее из обратного клапана 9 и инерционной массы 12 установлено по правому борту в нижней части смежного отсека, инерционное переливное устройство, состоящее из переливного клапан 11 и инерционной массы 14 установлено в верхней части смежного отсека и соединено с расходным отсеком 5 переливными трубопроводами 15. Обратные клапаны 9 и 10 установлены с возможностью открытия в расходный отсек 5, переливной клапан 11 установлен с возможностью открытия в смежный отсек 4. Инерционные массы 12, 13, 14 установлены с зазорами, исключающими механическое воздействие этих масс на клапаны 9, 10, 11 при отсутствии боковых перегрузок и отрицательной вертикальной перегрузки, при воздействии вибрационных перегрузок. Внутри расходного отсека 5 установлено капиллярное заборное устройство 16, выполненное в форме параллелепипеда с проницаемыми стенками из фильтровальных мелкоячеистых сеток, закрепленное через систему пружин 17 и соединенное с трубопроводом подачи топлива к двигателю через сильфон 19.

Устройство работает следующим образом.

Заправка отвакуумированного ТБ осуществляется через заправочную горловину (не показана), подстыкованную к трубопроводу 18. При этом топливо заполняет расходный отсек 5, под действием перепада давления открывается переливной клапан 11 и заправляются отсеки 4, 3, 2, 1. Расход топлива при заправке выбирается небольшим, чтобы полностью заполнить внутреннюю полость капиллярного заборного устройства 16. В полете система подачи газа наддува (не показана) подает газ наддува в отсек 1, топливо вырабатывается последовательно из отсеков 1, 2, 3, 4, 5, перетекая из предыдущего по порядку выработки в последующий через магистрали 6, 7, 8, далее через клапаны 9, 10 или 11 и капиллярное заборное устройство 16. При этом в случае отсутствия отрицательной вертикальной перегрузки и боковых перегрузок топливо в расходный отсек 5 поступает через обратные клапаны 9, 10, которые открываются и удерживаются в открытом положении за счет перепада давления между смежным отсеком 4 и расходным отсеком 5. При действии отрицательной вертикальной перегрузки топливо в смежном отсеке 4 перемещается к верхней части этого отсека, а газ наддува - к нижней его части. Одновременно инерционные массы 12, 13 принудительно закрывают обратные клапаны 9, 10, а инерционная масса 14 открывает переливной клапан 11. Топливо переливается из смежного отсека в расходный через открытый переливной клапан 11 и трубопроводы 15. После прекращения действия этой перегрузки все инерционные массы перемещаются в исходное положение, переливной клапан 11 закрывается, топливо переливается из смежного отсека в расходный через открытые обратные клапаны 9 и 10. При повороте ЛА направо действует боковая перегрузка в направлении от правого борта к левому, топливо в смежном отсеке перемещается к левому борту, а газ наддува - к правому борту. Одновременно инерционная масса 12 принудительно закрывает обратный клапан 10 и топливо переливается из смежного отсека в расходный только через открытый обратный клапан 9. При выполнении ЛА разворота налево выработка топлива меняется на симметрично противоположную: инерционная масса 13 принудительно закрывает обратный клапан 9 и топливо переливается только через открытый обратный клапан 10. При действии около нулевой вертикальной перегрузки газ наддува поступает в расходный отсек до окончания полной выработки топлива из смежного отсека и топливо вырабатывается из расходного отсека. После прекращения действия этой перегрузки восстанавливается перелив топлива из смежного отсека в расходный. Расход топлива из расходного отсека 5 к двигателю осуществляется через капиллярное заборное устройство 16, которое за счет сил поверхностного натяжения на фильтровальных мелкоячеистых сетках на границе раздела газ-жидкость обеспечивает разделение газовой и жидкостной фаз и бесперебойную (без газовых включений) подачу топлива к двигателю и максимально возможную полноту выработки топлива. При действии вибрационных перегрузок удерживающая способность капиллярного заборного устройства снижается, увеличивая не вырабатываемые остатки топлива. Для уменьшения отрицательного воздействия вибрационных перегрузок на удерживающую способность капиллярного заборного устройства, последнее закрепляется внутри расходного отсека через систему пружин 17.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к топливным бакам летательных аппаратов. В расходном отсеке топливного бака установлено подпружиненное капиллярное заборное устройство, с проницаемыми стенками из мелкоячеистых сеток, внутренняя полость которого соединена через сильфон с магистралью подачи топлива к двигателю. Расходный отсек расположен с зазорами по отношению к наружной и внутренней обечайкам бака и выполнен в виде автономной герметичной емкости с двумя днищами в виде кольцевых секторов, соединенных двумя криволинейными и двумя плоскими поверхностями. Расходный отсек оборудован тремя, оснащенными инерционными массами переливными клапанами, один из которых расположен в верхней части сечения отсека бака, предшествующего расходному, и сообщен с расходным отсеком двумя переливными магистралями, а два других на его плоских правой и левой поверхностях. Технический результат заключается в обеспечении бесперебойной подачи топлива на вход в двигатель. 2 ил.

Топливный бак ЛА, расположенный вдоль фюзеляжа, снабженный перегородками, разделяющими полость бака на отсеки, и последним по выработке расходным отсеком, расположенном в нижней части бака, сообщенном с магистралью подачи топлива в двигатель и магистралями перелива топлива между отсеками в виде изогнутых трубопроводов, отличающийся тем, что в расходном отсеке установлено подпружиненное капиллярное заборное устройство с проницаемыми стенками из мелкоячеистых сеток, внутренняя полость которого соединена через сильфон с магистралью подачи топлива к двигателю, расходный отсек расположен с зазорами по отношению к наружной и внутренней обечайкам бака, расходный отсек выполнен в виде автономной герметичной емкости с двумя днищами в виде кольцевых секторов, соединенных двумя криволинейными и двумя плоскими поверхностями, и оборудован тремя оснащенными инерционными массами переливными клапанами, один из которых расположен в верхней части сечения отсека бака, предшествующего расходному, и сообщен с расходным отсеком двумя переливными магистралями, а два других - на его плоских правой и левой поверхностях.