ТОПЛИВНЫЙ КОЛЛЕКТОР ДЛЯ БАКА ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2020 года по МПК B64D37/32 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области техники топливных баков для воздушного судна, такого как самолет, вертолет или т. п., и, более конкретно, относится к топливному коллектору, заполняемому баками, предназначенными для подачи топлива в двигатель.

Уровень техники

В области авиации действующие правила, такие как сертификаты FAR25.981.b и CS25.981.b, или их эквиваленты, накладывают ограничения воспламеняемости на топливо, содержащееся в баках воздушного судна.

На практике производителю планера воздушного судна необходимо либо суметь подтвердить, что топливо находится ниже данных ограничений воспламеняемости, либо предоставить средства для снижения вероятности возникновения взрыва.

Применение систем продувки инертным газом хорошо известно для генерирования инертного газа, такого как азот, или любого другого инертного газа, такого как диоксид углерода, и введения указанного инертного газа в топливные баки с целью снижения вероятности возникновения взрыва в указанных баках. Данное решение широко используется в баках с большим воздушным пузырем, т. е. баках, содержащихся в крыльях воздушного судна, или центральных баках, в основном содержащихся в фюзеляже воздушного судна.

Однако существуют трудности при подтверждении соответствия действующим правилам для топливного коллектора, основная функция которого заключается в наполненности топливом, для сохранения постоянной наполненности во избежание выключения насосов подачи топлива двигателя воздушного судна.

Коллектор предназначен для сообщения по меньшей мере с одним топливным баком. На фиг. 1 схематически показан коллектор (1) согласно известному уровню техники, который образовывает корпус (2), предназначенный для заполнения топливом и имеющий внутреннее давление P1, которое выше, чем внутреннее давление P2 топливного бака. Корпус (2) содержит по меньшей мере одну верхнюю стенку (3) и по меньшей мере одну боковую стенку (4a), соединенные друг с другом, для образования, таким образом, по меньшей мере одной области (5) между ними, в которой может быть уловлен по меньшей мере один воздушный пузырь (6). Коллектор содержит перепускные отверстия (7), расположенные в боковой стенке (4a) рядом с указанной областью (5) улавливания и предназначенные для сообщения с топливным баком.

Согласно известному уровню техники перепускные отверстия не обеспечивают возможности выпуска уловленного воздушного пузыря, поскольку конструкционные ограничения не обеспечивают возможности размещения перепускных отверстий на одном уровне с верхней стенкой коллектора. Более того, могут быть уловлены другие воздушные пузыри, в особенности, когда система заполнения коллектора не работает и/или во время конкретных этапов тангажа и/или крена.

Коллектор постоянно заполнен топливом, так что воздушный пузырь внутри коллектора является относительно небольшим, что ограничивает или даже предотвращает любое впрыскивание инертного газа внутрь коллектора.

Впрыскивание инертного газа в коллектор также нельзя рассматривать, поскольку оно вызывало бы повышенное давление в коллекторе и топливном баке, сообщающемся с ним, появление пузырьков и пены, что могло бы навредить работе насосов, расположенных в баке, и неуправляемую перекачку топлива через перепускные отверстия.

Более того, намного труднее обеспечить соответствие коллектора действующему стандарту, поскольку он не является непосредственно присоединенным к баку, наполненному инертными веществами, в особенности, если учитывать проблемы дегазирования топлива.

Из нынешнего уровня техники для приведения коллектора в соответствие с действующими стандартами, первое решение заключается в нагнетании давления в коллекторе относительно атмосферного давления, таким образом, сдвигая порог воспламеняемости топлива. Однако, нагнетание давления приводит коллектор к большим конструкционным нагрузкам со значительным влиянием на механическую прочность воздушного судна и его безопасность в работе. Кроме того, трудно точно оценить данное физическое явление относительно воспламеняемости топлива.

Другое решение заключается во впрыскивании инертного газа в топливный бак, который находится в сообщении с коллектором, и считается, что если топливный бак соответствует требованиям действующих стандартов, то коллектор также соответствует им. Данное решение полностью основано на качественном утверждении, и трудно подтвердить его эффективность при рассмотрении, как упомянуто выше, дегазирования топлива в коллекторе. Кроме того, если топливный бак в сообщении не требует наполнения инертными веществами, данное решение не работает.

Другое решение заключается в нанесении пены на некоторые внутренние стенки коллектора, которая способна предотвращать распространение пламени в случае возгорания топлива и подавлять огонь. Однако, не говоря уже о снижении рабочего объема коллектора, пена впитывает некоторое количество топлива, которое не может быть извлечено, тем самым снижая автономность воздушного судна. Кроме того, пена может разрушаться и всасываться средствами подачи топлива двигателя. И последнее, может возникать статическое электричество внутри пены, что приводит к вероятности возникновения возгорания.

Документ WO 2009/139801 описывает топливный коллектор, предназначенный для сообщения с баком. Коллектор образует корпус, содержащий верхнюю стенку и по меньшей мере одну боковую стенку, снабженную перепускными отверстиями для сообщения с топливным баком. Коллектор содержит трубопровод, присоединенный к верхней стенке коллектора, обеспечивающий дренаж указанно коллектора для сохранения давления объема воздуха в верхней стенке равным атмосферному давлению.

В данном известном уровне техники существует риск воспламенения или взрыва коллектора из-за присутствия воздушного пузыря, уловленного между верхней стенкой и уровнем перепускных отверстий.

Настоящее изобретение отличается тем, что содержит средства для удаления воздушного пузыря, уловленного между верхней стенкой и уровнем перепускных отверстий в направлении бака. Целью настоящего изобретения является удаление воздушного пузыря в топливном коллекторе, между тем как документ WO 2009/139801 предусматривает средства сохранения давления объема воздуха в топливном коллекторе равным атмосферному давлению.

Сущность изобретения

Одной из целей изобретения, следовательно, является преодоление данных недостатков путем обеспечения топливного коллектора для топливного бака воздушного судна, конструкция которого обеспечит возможность подтверждения, с гарантией и предоставлением количественных данных, соответствия действующим стандартам относительно ограничений воспламеняемости топлива.

Исходя из этого, и для решения вышеупомянутых проблем, топливный коллектор выполнен таким образом, что он предназначен для сообщения с по меньшей мере одним топливным баком воздушного судна. Коллектор образовывает корпус, предназначенный для заполнения топливом и имеющий внутреннее давление P1, которое выше, чем внутреннее давление P2 топливного бака. Корпус содержит по меньшей мере одну верхнюю стенку и по меньшей мере одну боковую стенку, снабженную перепускными отверстиями, предназначенными для сообщения с топливным баком.

Согласно изобретению коллектор содержит средства для выпуска воздушного пузыря, уловленного между верхней стенкой и уровнем перепускных отверстий, в топливный бак.

Таким образом, изобретение обеспечивает возможность выпуска воздушного пузыря наружу коллектора, под воздействием давления, приложенного топливом. Данное давление создано, с одной стороны, уровнем топлива в коллекторе, в особенности, вследствие формы крыла воздушного судна, и, с другой стороны, вследствие переливания топлива, относящегося к заполнению коллектора.

Воздушный пузырь направлен к смежному топливному баку, давление в котором ниже, и соединяется с воздушным пузырем указанного бака. В результате, коллектору не нужна никакая система продувки коллектора инертным газом, поскольку в нем нет воздушного пузыря. Следовательно, данное решение является приемлемым для любой конфигурации воздушного судна. Воздушное судно имеет преимущество с точки зрения массы и надежности и упрощенной работы системы продувки инертным газом. Также легче выполнить сертификацию на соответствие стандартам. Изобретение также обеспечивает возможность снижения взаимодействий с системой управления подачи топлива, в особенности, насосами и эжекторами, и устраняет проблемы, связанные с перекачкой топлива в систему генерирования инертного газа или перекачкой из коллектора в другие баки воздушного судна. Выпуск воздушного пузыря из коллектора генерирует перекачку топлива из бака в коллектор. Данную перекачку следует учитывать при расчете общего переливания коллектора.

Согласно одному конкретному варианту осуществления средства для выпуска имеют форму по меньшей мере одной наклонной поверхности, соединяющей боковую стенку и верхнюю стенку, и размещены таким образом, что перепускные отверстия расположены на одном уровне с указанной наклонной поверхностью. Таким образом, наклонная поверхность обеспечивает возможность выпуска уловленных воздушных пузырей на верхней стенке по направлению к смежному баку через перепускные отверстия.

Согласно другому варианту осуществления средства для выпуска имеют форму по меньшей мере одного шланга по меньшей мере с одной входной частью, расположенной между верхней стенкой и уровнем перепускных отверстий, и выходной частью, расположенной снаружи коллектора и предназначенной для сообщения со смежным топливным баком.

Таким образом, при условии, что давление внутри коллектора выше, чем давление в смежном баке, воздушные пузыри, уловленные на верхней стенке, высвобождаются и выпускаются через шланг по направлению к топливному баку.

С целью осуществления сбора воздушных пузырей вокруг конкретной области и снижения количества шлангов, верхняя стенка корпуса является вогнутой.

Краткое описание графических материалов

Дополнительные преимущества и признаки станут более очевидными из последующего описания, предоставленного посредством неограничивающего примера топливного коллектора согласно изобретению, со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:

- на фиг. 1 представлен схематический вид в перспективе топливного коллектора согласно известному уровню техники;

- на фиг. 2 представлен схематический вид сбоку в разрезе топливного коллектора согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

Со ссылкой на фиг. 2, изобретение относится к топливному коллектору (1) для топливного бака воздушного судна.

Коллектор (1), в целом, содержит боковые стенки (4), дно (8) и верхнюю стенку (3), соединенные друг с другом для образования корпуса (2), определяющего пространство для вмещения топлива.

Коллектор (1) жестко прикреплен к средствам (9) для заполнения топливом, хорошо известным из уровня техники, чтобы корпус (2) коллектора (1) был постоянно полностью заполнен топливом. Коллектор (1) содержит перепускные отверстия (7) для топлива, в частности, на одной из его боковых стенок (4a). Внутреннее давление P1 корпуса (2) выше, чем внутреннее давление P2 топливного бака, с которым соединен коллектор (1).

Соединение между верхней стенкой (3) и боковыми стенками (4) коллектора (1) образует области (5) улавливания, внутри которых могут быть уловлены воздушные пузыри (6). Исходя из этого, коллектор (1) содержит средства для выпуска уловленных воздушных пузырей (6) по направлению к перепускным отверстиям (7) с целью их выпуска по направлению к топливному баку. Средства для выпуска, например, имеют форму по меньшей мере одной наклонной поверхности (10), соединяющей боковую стенку (4a) и верхнюю стенку (3). Наклонная поверхность (10) расположена таким образом, что перепускные отверстия (7) расположены на одном уровне с указанной наклонной поверхностью (10).

Таким образом, при условии разницы давления между внутренней частью корпуса (2) и топливным баком, воздушные пузыри (6) скользят вдоль наклонной поверхности (10) и выпускаются через перепускные отверстия (7) для соединения с воздушным пузырем топливного бака, причем указанный бак жестко прикреплен к системе для генерирования и впрыскивания инертного газа.

Для других областей (5) улавливания, образованных на месте соединения между верхней стенкой (3) и другими боковыми стенками (4), которые не содержат перепускные отверстия (7), коллектор (1) содержит шланг (11), имеющий по меньшей мере одну входную часть (11a), расположенную внутри указанной области (5) улавливания, и выходную часть (11b), расположенную снаружи коллектора (1) и в смежном топливном баке. При условии разницы давления между коллектором (1) и смежным баком, другие воздушные пузыри (6) выпускаются посредством шланга (11) по направлению к указанному смежному баку. Согласно одному конкретному варианту осуществления входная часть (11a) шланга (11) перфорирована отверстиями и прикреплена к верхней стенке (3) коллектора (1).

Вне зависимости от того, содержит ли коллектор (1) наклонную поверхность (10) или нет, могут быть выполнены несколько выпускных шлангов (11) входные части (11a) которых расположены в разных местах на верхней стенке (3), между указанной верхней стенкой (3) и уровнем перепускных отверстий (7). Коллектор (1) может также содержать выпускной шланг (11), в котором входная часть (11a) расположена на наклонной поверхности (10).

Преимущественно, не показано, и с целью осуществления сбора воздушных пузырей (6) вокруг конкретной области и снижения количества шлангов (11), верхняя стенка (3) корпуса (2) является вогнутой.

Выпуск воздушных пузырей (6) из коллектора (1) генерирует перекачку топлива из бака в коллектор (1).

Вышеуказанное демонстрирует, что конструкция топливного коллектора (1) согласно изобретению обеспечивает возможность подтверждения, с гарантией и предоставлением количественных данных, соответствия действующим стандартам относительно ограничений воспламеняемости топлива, поскольку она обеспечивает возможность выпуска воздушных пузырей во избежание вероятности возникновения возгорания топлива.

Изобретение относится к топливным системам летательных аппаратов. Топливный коллектор (1) предназначен для сообщения с по меньшей мере одним топливным баком воздушного судна. Топливный коллектор (1) образует корпус (2), предназначенный для заполнения топливом и имеющий внутреннее давление P1, которое выше, чем внутреннее давление P2 топливного бака. Корпус (2) содержит по меньшей мере одну верхнюю стенку (3) и по меньшей мере одну боковую стенку (4a), снабженную перепускными отверстиями (7), предназначенными для сообщения с топливным баком. Коллектор (1) содержит средства (10, 11) для выпуска воздушного пузыря (6), уловленного между верхней стенкой (3) и уровнем перепускных отверстий (7), в топливный бак. Достигается снижение риска возгорания топлива. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топливный коллектор, предназначенный для сообщения с по меньшей мере одним топливным баком воздушного судна, причем указанный коллектор образует корпус, предназначенный для заполнения топливом и имеющий внутреннее давление P1, которое выше, чем внутреннее давление P2 топливного бака, при этом корпус содержит по меньшей мере одну верхнюю стенку и по меньшей мере одну боковую стенку, снабженную перепускными отверстиями, предназначенными для сообщения с топливным баком, при этом коллектор содержит средства для выпуска воздушного пузыря, уловленного между верхней стенкой и уровнем перепускных отверстий, в топливный бак.

2. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что средства для выпуска имеют форму по меньшей мере одной наклонной поверхности, соединяющей боковую стенку и верхнюю стенку, и размещены таким образом, что перепускные отверстия расположены на одном уровне с указанной наклонной поверхностью.

3. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что средства для выпуска имеют форму по меньшей мере одного шланга, имеющего по меньшей мере одну входную часть, расположенную между верхней стенкой и уровнем перепускных отверстий, и выходную часть, расположенную снаружи коллектора и предназначенную для сообщения со смежным топливным баком.

4. Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что верхняя стенка корпуса является вогнутой.