УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЗРЫВО-ПОЖАРООПАСНОСТЬЮ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2025 года по МПК B64D37/32 

Техническое решение относится к авиационной и ракетно-космической технике и может быть применено для изменения взрыво-пожароопасности углеводородного топлива и его паров, находящихся в топливном баке летательного аппарата (ЛА).

Существуют ситуации, когда характеристиками способности топлива к взрыву и возгоранию необходимо дополнительно управлять. Например, при использовании летательного аппарата гражданского назначения, в случае аварийной ситуации, они должны быть максимально уменьшены. Наоборот, при применении боевого беспилотного летательного аппарата на углеводородном топливе целесообразно добиться увеличения данных характеристик для повышения боевого могущества за счет подрыва топливовоздушной смеси.

Известно, что процесс воспламенения и взрыва топлива при разрушении или пробитии топливного бака вероятностный, зависит от ряда факторов: свойства и состояния горючего в баках, конструктивных особенностей баков, скорости, массы, температуры поражающего и разрушающего бак элемента. При пробитии бака выше уровня топлива вероятен взрыв паров топливовоздушной смеси (углеводородного топлива и кислорода). При поражении бака ниже уровня топлива возгорания, как правило, не получается, топливо вытекает наружу.

Из уровня техники известны различные способы и конструкции управления пожаро-взрывоопасностью топлива. Ближайшим аналогом является конструкция системы уменьшения пожаро-взрывоопасности ЛА, описанная в патенте «Система обеспечения безопасности при хранении опасных веществ, например топлива, в баках», см. патент RU 2394640 от 2004.05.10, и в статье «Системы защиты ЛА от взрыва» (https://poznayka.org/s78804t1.html, доступно на 21.09.2023). Представлена соединенная с топливным баком трубопроводом внешняя система с баллоном, содержащим вещество, например, инертный газ - азот, связывающее опасное вещество (топливо и его пары). Давление азота в баллоне превышает давление топливовоздушной смеси в баке (15…20 МПа). Азот через сопла поступает в надтопливное пространство бака для создания в нем инертной атмосферы, излишки азота сбрасываются в атмосферу через предохранительный клапан. Недостатками системы являются сложность конструкции, требующей дополнительного места размещения под фюзеляжем (что критично для беспилотных летательных аппаратов малой размерности, особенно ранее разработанных), необходимость модернизации управляющих систем таких летательных аппаратов.

Техническим результатом изобретения является разработка устройства управления взрыво-пожароопасностью углеводородного топлива летательного аппарата, не требующего доработки системы управления летательным аппаратом, с минимальной доработкой конструкции топливной системы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве управления взрыво-пожароопасностью углеводородного топлива летательного аппарата, включающем топливный бак, емкость с веществом для связывания топлива и топливовоздушной смеси, систему подачи вещества, емкость выполнена герметичной, из химически стойкого к воздействию топлива и топливовоздушной смеси материала, помещена внутрь топливного бака, заполнена селитрой в веществе основного углеводородного топлива или огнетушащим порошком, инертным газом под давлением, превышающим давление топлива и паров топливовоздушной смеси в топливном баке, оснащена кронштейнами крепления к ребрам жесткости внутренней стенки топливного бака и мембраной или предохранительным клапаном разгерметизации от заданной перегрузки.

Схема устройства приведена на фиг. 1.

Приняты обозначения: 1 - топливный бак; 2 - емкость; 3 - система подачи топлива; 4 - лонжероны (ребра жесткости топливного бака); 5 - мембрана емкости; 6 - предохранительный клапан емкости; 7 - кронштейн крепления емкости к топливному баку.

Рассмотрим использование технического решения на примере процесса уменьшения взрыво-пожароопасности топливовоздушной смеси углеводородного топлива, что важно для летательного аппарата гражданского применения.

Согласно практике, процесс уменьшения способности окисления топлива (горения или взрыва) достигается введением в его состав гомогенных (парообразных) или гетерогенных ингибиторов, таких как хладоны, огнетушащие порошки, или инертного газа (азот, углекислый газ). Необходимо, чтобы в случае аварии и разрушения бака они очень быстро распределялись в топливе. Это достигается введением в топливный бак, фиг. 1, поз. 1, герметичной емкости, поз. 2, содержащей инертный газ под избыточным давлением, а также соответствующие ингибиторы. При аварии вместе с баком разрушается емкость, ингибиторы попадают в топливовоздушную смесь. Емкость снабжена кронштейнами крепления, поз.7, к внутренним стенкам бака, например, к ребрам жесткости, поз. 4. Также на корпусе емкости установлено устройство программируемой под заданное давление или перегрузку разгерметизации. Например, мембрана, поз. 5, или предохранительный клапан, поз. 6. В случае падения летательного аппарата и его торможения (разрушения) при взаимодействии с Землей без разрушения емкости возникающая перегрузка обеспечивает избыточное внешнее или внутреннее давление на корпус емкости, разгерметизацию, сначала, в месте расположения мембраны/предохранительного клапана, поступление содержимого емкости в топливный бак.

В боевой технике (бомбах, ракетах, беспилотных летательных аппаратах-камикадзе) в герметичную емкость с инертным газом под давлением целесообразно поместить взрывоопасную смесь, например, взвесь мелкодисперсной селитры в веществе основного углеводородного топлива. В этом случае при механическом разрушении топливного бака и разгерметизации емкости происходит смешивание ее содержимого с остатками топлива. При этом избыточное давление в емкости обеспечивает распространение селитры в топливе и перемешивание, распространение топлива в области падения летательного аппарата, предупреждение «комкования» селитры при хранении в емкости. Последующий (с задержкой) подрыв боевой части летательного аппарата обеспечивает подрыв образовавшейся газовоздушной смеси и тем самым дополнительный эффект боевого применения ЛА.

В обоих примерах использования технического решения основу устройства составляет герметичная емкость, наполненная инертным газом под давлением, превышающим давление основного топлива. Емкость оснащена кронштейнами крепления к внутренней стенке бака и мембраной или предохранительным клапаном разгерметизации от заданной перегрузки. Корпус емкости выполнен из химически стойкого к воздействию топлива и топливовоздушной смеси материала (например, углеродистой стали, пластмассы и др.) - что позволяет увеличить срок службы емкости без ее извлечения из топливной системы. Заполнение емкости газом и взаимодействующей с топливом смесью может проводиться до установки емкости в бак или после, через герметизируемый трубопровод, соединяющий емкость с корпусом бака (на рисунке не показан).

Использование изобретения позволяет повысить эффективность применения летательных аппаратов гражданского и двойного назначения.

Изобретение относится к авиационной и ракетно-космической технике и может быть применено для изменения взрыво-пожароопасности углеводородного топлива и его паров, находящихся в топливном баке летательного аппарата (ЛА). Устройство включает топливный бак, емкость с веществом для связывания топлива и топливовоздушной смеси, систему подачи вещества. Емкость выполнена герметичной, из химически стойкого к воздействию топлива и топливовоздушной смеси материала, помещена внутрь топливного бака, заполнена селитрой или огнетушащим порошком, инертным газом под давлением, превышающим давление топлива и паров топливовоздушной смеси в топливном баке, оснащена кронштейнами крепления к внутренней стенке топливного бака и мембраной или предохранительным клапаном разгерметизации от заданной перегрузки. Достигается повышение эффективности применения летательных аппаратов гражданского и двойного назначения. 1 ил.

Устройство управления взрыво-пожароопасностью углеводородного топлива летательного аппарата, включающее топливный бак, емкость с веществом для связывания топлива и топливовоздушной смеси, систему подачи вещества, отличающееся тем, что емкость выполнена герметичной, из химически стойкого к воздействию топлива и топливовоздушной смеси материала, помещена внутрь топливного бака, заполнена селитрой в веществе основного углеводородного топлива или огнетушащим порошком, инертным газом под давлением, превышающим давление топлива и паров топливовоздушной смеси в топливном баке, оснащена кронштейнами крепления к ребрам жесткости внутренней стенки топливного бака и мембраной или предохранительным клапаном разгерметизации от заданной перегрузки.