Устройство для отбора проб воздуха подкапотного пространства авиационных газотурбинных двигателей Российский патент 2025 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к технике отбора образцов воздуха мотогондол двигателей летательных аппаратов (ЛА) для исследования достаточности содержания паров пожаротушащих агентов (хладоны, углекислый газ, элегаз и другие) в воздухе мотогондолы при срабатывании системы пожаротушения и повышения точности их определения.

При срабатывании системы пожаротушения двигателя на ЛА в мотогондолу впрыскивается определенное количество пожаротушащего агента типа хладон и др. Нормативными документами определяется достаточность для пожаротушения концентрации этих веществ в гондоле двигателя во времени в зависимости от типа пожаротушащего вещества.

Предлагаемое устройство может быть использовано при заводских и сертификационных испытаниях ЛА на соответствие требованиям §1195 АП-25 («Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории», утв.Постановлением 28-й сессии Совета по авиации и использованию воздушного пространства от 11.12.2008), аналогично АП-29 («Авиационные правила. Часть 29. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории», утв.Постановлением 22-й сессии Совета по авиации и использованию воздушного пространства от 31.10.2002) и АП-23 («Авиационные правила. Часть 23. Нормы летной годности гражданских легких самолетов», утв.МАК).

Известны устройства для отбора и хранения проб воздуха в виде стеклянных неградуированных газовых пипеток с двумя одноходовыми кранами, выполненных по ГОСТ 18954-73 «Прибор и пипетки стеклянные для отбора и хранения проб газа».

Аналогичные устройства выполняются в виде канистр, описанных в стандарте ASTM (2021): «Standard Test Method for Determination of Volatile Organic Chemicals in Atmospheres (Canister Sampling Methodology), West Conshohocken, PA, American Society for Testing and Materials (ASTM Standard D5466-21)». При этом канистра с запорным вентилем используется либо предварительно вакуумированная, либо отбор производится методом газового обмена (продувка канистры большим количеством воздуха). Последний вариант для испытаний по пожаротушению не годится, так как газовый обмен требует длительного отбора (нормативные документы устанавливают ограничения по времени отбора). Обычно в испытаниях по проверке системы пожаротушения используют металлические вакуумированные емкости с электромагнитными клапанами, собранные по несколько штук в контейнеры. Такие устройства описаны в ведомственной методике №12-16-111, разработанной ОАО «ЛИИ им. М.М. Громова». До настоящего времени именно эти конструкции используют при соответствующих испытаниях. Однако у данных устройств есть существенный недостаток. Вакуумирование емкостей осуществляется в наземных условиях в лаборатории, и вакуум после установки их в гондолу не контролируется. До начала испытаний по различным причинам проходит достаточно много времени (иногда несколько суток). Контроль вакуума непосредственно перед полетом (наземной гонкой), как правило, невозможен, так как это требует выполнения сложных монтажных работ. Между тем практика показала, что непредсказуемое натекание воздуха в эти емкости вполне возможно, что приводит к искажению (занижению) результатов последующего анализа содержания в них пожаротушащего агента. Такие ошибки удлиняют дорогостоящие испытания авиационной техники.

Известен ручной насос-пробоотборник, патент РФ №89701 «Ручной насос-пробоотборник», опубл. 10.12.2009 г., торговое название - НП-ЗМ (далее - НП-3М), предназначенный для отбора разовых проб газовоздушных смесей с целью последующего определения их химического состава с использованием индикаторных трубок в соответствии с ГОСТ Р 51712-2001, ГОСТ 12.1.014-84, ГОСТ Р 51945-2002. Насос-пробоотборник ручной НП-3М является оригинальной разработкой ЗАО «Крисмас+» и производится по КРМФ.418311.002ТУ.

Это устройство содержит: цилиндрический корпус, шток с рисками и ручкой, поршень с резиновым уплотнением, крышку, закрывающую надпоршневое пространство. Однако к недостаткам такой конструкции можно отнести то, что у насоса отсутствует запорное устройство, и вакуум, создаваемый им, не предназначен для длительного сохранения из-за существенного натекания воздуха по уплотнению поршня. Частично эти недостатки были устранены в патенте РФ №2625234 «Устройство для отбора проб воздуха в мотогондолах авиационных газотурбинных двигателей» с регистрацией от 12.07.2017 г. Тем не менее, суммарные габариты нескольких устройств не позволяют размещать их для одновременного отбора проб в нескольких точках мотогондолы. Используется внешнее размещение с трубопроводами, что приводит к повышению погрешности оценки концентраций хладонов за счет их адсорбции на стенках.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, описанное в патенте РФ №2803870 «Устройство для отбора проб пороховых газов» с регистрацией от 21.09.2023 г. Данное устройство предназначено для отбора проб пороховых газов, но технические решения, использованные в нем, позволяют использовать его и для отбора проб воздуха в подкапотном пространстве ГТД (мотогондоле). Устройство содержит цилиндрический корпус, входной штуцер и поршень со штоком и рукояткой. Перед и после отбора штуцер закрыт клапаном с приводом от штока. Шток выполнен составным из магнитного и немагнитного материала. Внутри корпуса выполнен направляющий цилиндр, в который под действием внешнего электромагнита при включении тока втягивается магнитная часть штока, начиная при этом движение поршня и отбор пробы. После полного хода рукоятка клапана освобождается, и под воздействием пружины освобожденный клапан закрывается, что означает окончание пробоотбора. К недостаткам данного устройства относится необходимость монтажа в мотогоноле каждогопробоотборника отдельно с подачей электропитания, что также ограничивает количество контролируемых точек.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство, заключается в повышении точности определения концентраций пожаротушащих веществ в воздухе мотогондол ГТД ЛА за счет сокращения габаритов пробоотборников, собранных в зонды с общим приводом, а следовательно, увеличения точек контроля и в уменьшении времени наземного и летного эксперимента по оценке эффективности систем пожаротушения ГТД.

Для достижения технического результата в устройстве для отбора проб воздуха подкапотного пространства авиационных газотурбинных двигателей, содержащем цилиндрические корпуса, каждый с входным штуцером, закрываемым изнутри обратным клапаном, и поршнем со штоком и рукояткой, цилиндрические корпуса неподвижно закреплены на параллельно осям этих корпусов расположенной станине, выполненной в виде стержня, а рукоятки с поршнями закреплены на приводе, также выполненном в виде параллельного станине стержня с рукояткой, перемещающегося соосно станине без возможности вращения во втулках, закрепленных на станине, за счет освобождения и расширения пружины привода, расположенной в закрепленном на станине корпусе пружины, правый конец пружины привода закреплен на приводе, а левый упирается в подпружиненную собственной специальной пружиной крышку корпуса пружины привода. Состояние взведенной пружины привода фиксируется осью стопора, попадающего в кольцевую канавку на приводе, ось стопора жестко соединена с подпружиненным пружиной электромагнита, закрепленного на станине, перпендикулярным оси стопора диском из магнитного материала, втягивающегося при включении с пульта управления электромагнита в него вместе с осью стопора, освобождая движение привода, вытягивающего за рукоятки поршни до упора к расположенным в надпоршневом пространстве цилиндрических корпусов возвратным пружинам. При этом косой упор, установленный на приводе, обеспечивает открытие подпружиненной крышки пружины привода, освобождая эту пружину, а станина и привод выполнены в виде свинчивающихся осей с возможностью одновременного крепления соосно с общим приводом нескольких цилиндрических корпусов.

На фиг. 1 изображено устройство для отбора проб воздуха подкапотного пространства авиационных газотурбинных двигателей.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит цилиндрические корпуса 1, каждый с входным штуцером 2, поршнем 3 со штоком 4 и рукояткой 5, обратным клапаном 6 и возвратной пружиной 18, станину 7, привод с рукояткой 8, втулки 9, пружину привода 10, корпус пружины привода 11, кольцевую канавку на приводе 12, ось стопора 13 с диском 14, электромагнит 15 с пружиной электромагнита 16 и пультом управления 17, косой упор 19.

Устройство работает следующим образом.

В подготовленном для отбора состоянии в корпусах 1 с входными штуцерами 2 поршни 3, выполненные со штоком 4 и рукояткой 5, упираются в поверхности обратных клапанов 6, выполненных в виде тонких дисков из силиконовой резины, приклеенных частично по периметру к внутренней стороне корпуса. Станина 7 обеспечивает неподвижность закрепленных на ней деталей, а привод 8 может перемещаться во втулках 9, неподвижно закрепленных на станине 7, при возврате растянутой предварительно пружины 10, размещенной в корпусе 11, неподвижно закрепленном на станине 7. Состояние со взведенной пружиной привода 10 фиксируется попаданием в кольцевую канавку 12 станины оси стопора 13, соединенного с металлическим диском 14. При этом на станину и привод согласно конструкции мотогондолы и программе испытаний может стыковаться несколько идентичных корпусов со всеми комплектующими. Станина со взведенным приводом монтируется внутри мотогондолы. В момент, оговоренный программой испытаний, электромагнит 15, преодолевая давление на стопор пружины электромагнита 16, при включении его с внешнего пульта управления 17 обеспечивает свободный ход привода под действием ранее растянутой пружины привода 10. Возвратные пружины 18 обеспечивают небольшое обратное движение поршней, создавая избыточное давление между поршнем и обратным клапаном. При этом косой упор привода 19 открывает подпружиненную собственной специальной пружиной (не показана) крышку 20 пружиной привода 10, освобождая пружину 10 и прекращая ее давление на поршни 3, что обеспечивает достаточное сжатие отобранных проб в корпусах 1 и устойчивую работу обратных клапанов 6 на всех режимах полета в условиях пониженного давления на максимальных высотах. После выполнения отборов устройство демонтируется, а из подпоршнего пространства корпусов берутся пробы для ввода в аналитическое устройство.

Устройство для отбора проб воздуха подкапотного пространства авиационных газотурбинных двигателей не требует предварительного вакуумирования и сохранения вакуума и обеспечивает разовый одновременный отбор проб в нескольких точках мотогондолы, что существенно сокращает время испытаний авиационной техники, а также может использоваться для отбора проб воздуха в топливных баках в крыльях самолетов.

Изобретение относится к устройству для отбора проб воздуха подкапотного пространства авиационных газотурбинных двигателей, содержащему цилиндрические корпуса, каждый с входным штуцером, закрываемым изнутри обратным клапаном, и поршнем со штоком и рукояткой. Устройство характеризуется тем, что цилиндрические корпуса неподвижно закреплены на параллельно осям этих корпусов расположенной станине, выполненной в виде стержня, а рукоятки с поршнями закреплены на приводе, также выполненном в виде параллельного станине стержня с рукояткой, перемещающегося соосно станине без возможности вращения во втулках, закрепленных на станине, за счет освобождения и расширения пружины привода, расположенной в закрепленном на станине корпусе пружины, правый конец пружины привода закреплен на приводе, а левый упирается в подпружиненную собственной специальной пружиной крышку корпуса пружины привода; состояние взведенной пружины привода фиксируется осью стопора, попадающего в кольцевую канавку на приводе, ось стопора жестко соединена с подпружиненным пружиной электромагнита, закрепленного на станине, перпендикулярным оси стопора диском из магнитного материала, втягивающегося при включении с пульта управления электромагнита в него вместе с осью стопора, освобождая движение привода, вытягивающего за рукоятки поршни до упора к расположенным в надпоршневом пространстве цилиндрических корпусов возвратным пружинам, при этом косой упор, установленный на приводе, обеспечивает открытие подпружиненной крышки пружины привода, освобождая эту пружину, а станина и привод выполнены в виде свинчивающихся осей с возможностью одновременного крепления соосно с общим приводом нескольких цилиндрических корпусов. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство, заключается в повышении точности определения концентраций пожаротушащих веществ в воздухе мотогондол ГТД ЛА за счет сокращения габаритов пробоотборников, собранных в зонды с общим приводом, а следовательно, увеличения точек контроля и в уменьшении времени наземного и летного эксперимента по оценке эффективности систем пожаротушения ГТД. 1 ил.

Устройство для отбора проб воздуха подкапотного пространства авиационных газотурбинных двигателей, содержащее цилиндрические корпуса, каждый с входным штуцером, закрываемым изнутри обратным клапаном, и поршнем со штоком и рукояткой, отличающееся тем, что цилиндрические корпуса неподвижно закреплены на параллельно осям этих корпусов расположенной станине, выполненной в виде стержня, а рукоятки с поршнями закреплены на приводе, также выполненном в виде параллельного станине стержня с рукояткой, перемещающегося соосно станине без возможности вращения во втулках, закрепленных на станине, за счет освобождения и расширения пружины привода, расположенной в закрепленном на станине корпусе пружины, правый конец пружины привода закреплен на приводе, а левый упирается в подпружиненную собственной специальной пружиной крышку корпуса пружины привода; состояние взведенной пружины привода фиксируется осью стопора, попадающего в кольцевую канавку на приводе, ось стопора жестко соединена с подпружиненным пружиной электромагнита, закрепленного на станине, перпендикулярным оси стопора диском из магнитного материала, втягивающегося при включении с пульта управления электромагнита в него вместе с осью стопора, освобождая движение привода, вытягивающего за рукоятки поршни до упора к расположенным в надпоршневом пространстве цилиндрических корпусов возвратным пружинам, при этом косой упор, установленный на приводе, обеспечивает открытие подпружиненной крышки пружины привода, освобождая эту пружину, а станина и привод выполнены в виде свинчивающихся осей с возможностью одновременного крепления соосно с общим приводом нескольких цилиндрических корпусов.