Топливная система летательного аппарата Российский патент 2023 года по МПК B64D37/22 B64D37/24 B60K15/77 

Изобретение относится к топливной системе (ТС) летательного аппарата (ЛА), в частности к топливным бакам.

Для устройств без разбивки топливного бака на отсеки характерна проблема бесперебойности подачи топлива: на конечных участках полета, когда топлива в топливном баке становится мало, при перегрузках возникает отток топлива от трубопровода забора топлива.

Известны устройства [1. Пат. 2002 161 819 JP, МПК F02M 37/00 и др. Fuel tank for engine / Yamada Naohisa - Заявл. 30.11.2000; опубл. 07.06.2002.; 2. Пат.7 53 98 GB, МПК B64D 37/22. Improvements in or relating to fuel tank installations / Smedley F.E.S., Seymour C.F. - Заявл. 27.02.1952; опубл. 13.06.1956; 3. Пат. 2 496 594 FR, МПК B64D 37/02 и др. Liquid tank with air discharge, such as fuel tank, in particular for a flying craft / Schweikl L., Krauss О. - Заявл. 18.12.1981; опубл. 25.06.1982.].

Топливный бак [1.] представляет собой емкость с двумя трубопроводами. Один трубопровод - для наддува и вытеснения топлива, другой трубопровод - гибкий, для забора топлива, на его конце - пропитка. Особенностью является плохая работа при вибрации, а также сопротивление прохождения топлива через пропитку. Пропитка не позволит работать при большом расходе топлива, ее может втянуть в трубопровод. В устройстве используется гибкий трубопровод (шланг), выполненный из силиконовой резины. Он не способен переносить высокие температуры, возникающие в полете. В случае выполнения гибкого трубопровода из металла он будет подвержен вибрации.

Устройство [2.] представляет собой толстостенную емкость, в которой расположена диафрагма, способная разделять емкость на две полости. В одну из полостей подается воздух, который давит на диафрагму, и тем самым из другой полости выдавливается топливо.

Область применения данного устройства ограничена: толстостенную емкость проблематично размещать в ЛА, эксплуатируемых в воздушной среде.

Бак для жидкости [3.] представляет собой особую емкость, способную вращаться подобно центрифуге для создания внутри центробежной силы, что способствует оттеснению топлива к краям бака, и появляется возможность удалять воздух из его центра. Недостатком данного устройства является то, что при движении топлива через форсунки и при его ударении о лопасти для вращения бака топливо вспенивается и сильно насыщается газом этой среды, что ухудшает работу двигателя.

Область применения устройства [3.] ограничена: для работы требуется энергия жидкости, идущей из двигателя через форсунки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является бак для хранения и вытеснения жидкости [4. Пат. 169 245 RU, МПК B64D 37/10, B64D 37/22. Бак для хранения и вытеснения жидкости / Ящелтов А.В., Фомичева Н.В. - Заявл. 01.08.2016; опубл. 13.03.2017, Бюл. №8.], представляющий собой емкость сферической формы, внутри которой находятся два трубопровода с возможностью вращения по двум осям. Концы трубопроводов находятся в противоположных частях сферы. Один трубопровод служит для наддува и вытеснения топлива, а второй - для забора топлива. За счет смещенного центра тяжести трубопровод для наддува и вытеснения топлива всегда находится над уровнем топлива, а второй всегда погружен в топливо.

Особенности прототипа:

- единственно возможная геометрическая форма - близкая к сферической;

- функционирование при больших расходах топлива невозможно, т.к. для этого на осях необходимо использовать трубопроводы большого сечения, что значительно увеличит трение поворотных трубопроводов и может привести к их заклиниванию.

Целью предлагаемого изобретения является создание ТС ЛА, способной бесперебойно работать в условиях частых кратковременных знакопеременных перегрузок.

Заявляемая ТС ЛА содержит бак, трубопровод забора топлива из бака, воздушно-дренажный трубопровод, трубопровод подачи топлива в двигатель, трубопровод подачи сжатого воздуха, расходный бачок, трубопровод забора топлива из расходного бачка, два поплавковых клапана для перекрытия воздушно-дренажного трубопровода. Воздушно-дренажный трубопровод частично расположен внутри трубопровода забора топлива из бака и частично -в расходном бачке. Расходный бачок выполнен со смещенным центром тяжести с возможностью вращения вокруг своей продольной оси. Ось вращения образована трубопроводом подачи топлива в двигатель и трубопроводом забора топлива из бака. Один из поплавковых клапанов установлен в трубопроводе забора топлива из бака, а другой - на находящемся в расходном бачке конце воздушно-дренажного трубопровода.

Крепление расходного бачка на оси в данной заявке не рассматривается.

Вариант исполнения заявляемой ТС ЛА представлен на чертежах. На фиг. 1 изображена схема ТС ЛА. На фиг. 2 изображено состояние ТС ЛА без отрицательных перегрузок. На фиг. 3 изображено состояние ТС ЛА при перегрузках, вызванных ускорением или торможением, когда в баке осталось мало топлива. На фиг. 4 изображено состояние ТС ЛА без отрицательных перегрузок в процессе заполнения расходного бачка. На фиг. 5 изображено состояние ТС ЛА во время отрицательных перегрузок.

ТС ЛА состоит из бака 1, расходного бачка 2 со смещенным центром тяжести, трубопровода 3 подачи сжатого воздуха, воздушно-дренажного трубопровода 4, трубопровода 5 забора топлива из бака 1, трубопровода 6 забора топлива из расходного бачка 2, трубопровода 7 подачи топлива в двигатель, поплавковых клапанов 8, 9 для перекрытия воздушно-дренажного трубопровода 4. Поплавковый клапан 8 установлен в трубопроводе 5 забора топлива из бака 1, поплавковый клапан 9 - на находящемся в расходном бачке 2 конце воздушно-дренажного трубопровода 4. Ось 10 вращения расходного бачка 2 образуют трубопровод 7 подачи топлива в двигатель и часть трубопровода 5 забора топлива из бака 1, включающая часть воздушно-дренажного трубопровода 4.

ТС ЛА работает следующим образом. Топливо из бака 1 бесперебойно подается в двигатель по трубопроводу 7. Движение топлива происходит благодаря избыточному давлению в баке 1 за счет его наддува через трубопровод 3. Когда в баке 1 происходит оголение трубопровода 5, начинается выработка топлива из бачка 2. Поскольку трубопровод 5 опустошается, поплавковый клапан 8 перекрывает трубопровод 4. Уровень топлива в бачке 2 падает из-за выработки топлива, которое потребляет двигатель ЛА. Из-за падения уровня топлива в бачке 2 открывается поплавковый клапан 9. По окончании перегрузок по трубопроводу 5 из бака 1 начинает поступать топливо, при этом происходит самозаполнение бачка 2: за счет открытия поплавкового клапана 8 открывается трубопровод 4. Из-за разности давлений в атмосфере и в бачке 2 происходит стравливание воздуха из бачка 2 в атмосферу через трубопровод 4. Заполнение бачка 2 заканчивается в момент прекращения подачи топлива через трубопровод 5, и в этот же момент поплавковый клапан 8 перекрывает трубопровод 4. При заполненном бачке 2 перекрывается поплавковый клапан 9.

Из-за смещенного центра тяжести бачок 2 поворачивается, поэтому трубопровод 6 всегда погружен в топливо. Использование трубопроводов 5, 6, 7 большого диаметра обеспечивает большой расход топлива, являющегося противовесом.

Технический результат - способность ТС ЛА бесперебойно работать в условиях частых кратковременных знакопеременных перегрузок. Технический результат достигается за счет конструкции ТС.

Дополнительными преимуществами заявляемого технического решения являются:

- простота конструкции;

- надежность;

- сохранение полезного объема топливного бака;

- работа с большим расходом топлива;

- работа в условиях сильной вибрации.

Устройство может быть выполнено с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Источники, принятые во внимание

1. Пат. 2002 161 819 JP, МПК F02M 37/00 и др. Fuel tank for engine / Yamada Naohisa - Заявл. 30.11.2000; опубл. 07.06.2002.

2. Пат.7 53 98 GB, МПК B64D 37/22. Improvements in or relating to fuel tank installations / Smedley F.E.S., Seymour C.F. - Заявл. 27.02.1952; опубл. 13.06.1956.

3. Пат.2 496 594 FR, МПК B64D 37/02 и др. Liquid tank with air discharge, such as fuel tank, in particular for a flying craft / Schweikl L., Krauss O. - Заявл. 18.12.1981; опубл. 25.06.1982.

4. Пат. 169 245 RU, МПК B64D 37/10, B64D 37/22. Бак для хранения и вытеснения жидкости / Ящелтов А.В., Фомичева Н.В. - Заявл. 01.08.2016; опубл. 13.03.2017, Бюл. №8.

5. Пат. 2 487 059 RU, МПК B64D 37/00. Топливная система летательного аппарата / Сяфуков А.Х., Прусов Д.В., Малюгина Е.С. - Заявл. 15.12.2011; опубл. 10.07.2013, Бюл. №19.

6. Пат. 2 121 944 RU, МПК B64D 37/00. Топливная система маневренного самолета / Наволоцкий Л.Н., Дробышевский В.Г., Евдокимов А.В. - Заявл. 13.08.1996; опубл. 20.11.1998.

7. Пат.3 575 220 ЕР, МПК B64D 37/22, B64D 37/06. An aircraft fuel tank system / Ballestero M.J., Pineyroa de la Fuente E. - Заявл. 31.05.2018; опубл. 04.12.2019.

Изобретение относится к топливной системе летательного аппарата. Топливная система летательного аппарата состоит из бака (1), расходного бачка (2) со смещенным центром тяжести, трубопровода (3) подачи сжатого воздуха, воздушно-дренажного трубопровода (4), трубопровода (5) забора топлива из бака (1), трубопровода (6) забора топлива из расходного бачка (2), трубопровода (7) подачи топлива в двигатель, поплавковых клапанов (8), (9) для перекрытия воздушно-дренажного трубопровода (4). Поплавковый клапан (8) установлен в трубопроводе (5) забора топлива из бака (1), поплавковый клапан (9) - на находящемся в расходном бачке (2) конце воздушно-дренажного трубопровода (4). Ось (10) вращения расходного бачка (2) образуют трубопровод (7) подачи топлива в двигатель и часть трубопровода (5) забора топлива из бака (1), включающая часть воздушно-дренажного трубопровода (4). Достигается бесперебойная работа в условиях частых кратковременных знакопеременных перегрузок. 5 ил.

Топливная система летательного аппарата, содержащая бак, трубопровод забора топлива из бака, воздушно-дренажный трубопровод, трубопровод подачи топлива в двигатель, трубопровод подачи сжатого воздуха, расходный бачок, внутри которого расположен трубопровод забора топлива из расходного бачка, отличающаяся тем, что расходный бачок выполнен со смещенным центром тяжести с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, образованной трубопроводом подачи топлива в двигатель и трубопроводом забора топлива из бака; часть воздушно-дренажного трубопровода расположена внутри трубопровода забора топлива из бака; топливная система оснащена двумя поплавковыми клапанами для перекрытия воздушно-дренажного трубопровода, при этом один из поплавковых клапанов установлен в трубопроводе забора топлива из бака, а другой - на конце воздушно-дренажного трубопровода, находящемся в расходном бачке.