СИСТЕМА ПЕРЕКАЧКИ ТОПЛИВА Советский патент 1994 года по МПК B64D37/00 

Изобретение относится к топливным системам летательных аппаратов, а точнее к системам перекачки топлива из очередных баков в расходные, и предназначено для использования в самолетостроении и в ракетной технике.

Широко известны системы перекачки топлива, содержащие расходный бак, коллектор, перекачки топлива из очередных баков с впускным клапаном, дренажный трубопровод, сигнализатор ограничения перекачки и регулятор уровня топлива. Однако у таких систем при эволюции самолета наблюдаются выбросы топлива в дренажную полость.

Наиболее близким решением из известных является система перекачки топлива, содержащая расходный бак, коллектор перекачки топлива из очередных баков с впускным клапаном и газоотделительным отсеком, дренажный трубопровод, а также сигнализатор ограничения перекачки, отключающий насосы перекачки, регулятор уровня, регулирующий расход топлива через впускной клапан и струйные насосы, входные патрубки высокого давления которых соединены с напорной магистралью.

Недостаток указанной системы заключается в том, что в ней также имеет место выброс топлива в дренажную систему и неустойчива работа системы перекачки при эволюциях самолета.

Целью изобретения является исключение попадания топлива в дренажную систему, обеспечение устойчивой работы системы перекачки и обеспечение максимального запаса топлива в расходном баке при всех возможных эволюциях самолета.

Эта цель достигается тем, что в расходном баке установлен дренажный бачок симметричной формы, сообщающийся с расходным баком только снизу, в котором по его вертикальной оси симметрии последовательно установлены сверху вниз: срез дренажного трубопровода, сигнализатор ограничения перекачки, регулятор уровня и газоотделительный отсек, а верхняя полость расходного бака соединена малорасходными магистралями с источником пониженного давления по отношению к давлению в дренажном трубопроводе, преимущественно с входным патрубком низкого давления струйного насоса, выходной патрубок которого соединен с полостью дренажного бачка.

Кроме того, возможно сигнализатор ограничения перекачки и регулятор уровня заключить в защитный кожух, сообщающийся сверху с воздушной подушкой дренажного бачка, а снизу с расходным баком, и в котором установлен ниже регулятора уровня дополнительный сигнализатор уровня для исполнительной команды на переключение выработки топлива из бака следующей очереди выработки, а у впускного клапана и между стенками газоотделительного отсека и дренажного бачка установлены коллекторы подачи газотопливной эмульсии от струйного насоса, входной патрубок низкого давления которого выходит в воздушную полость дренажного отсека.

При использовании предлагаемой системы перекачки достигается следующее:
отсутствие газовой подушки в основной полости расходного бака и, следовательно, постоянство запаса топлива в ней;
постоянство запаса топлива в дренажном отсеке, а следовательно, и во всем расходном баке, за счет отсутствия изменения запаса топлива в дренажном бачке при любом наклоне зеркала топлива, но проходящего через регулятор уровня топлива;
интенсификация выделения растворенного в топливе газа за счет подачи в поток топлива газотопливной эмульсии, которая интенсифицирует газовыделение, а также искусственного понижения давления топлива в верхних слоях топлива, заключенного в полости расходного бака, ниже давления в системе дренажа;
самопроизвольное (под давлением в системе дренажа) перетекание топлива из дренажного отсека в основную полость расходного бака при отрицательных перепадах столбов топлива в этих отсеках.

Это дает возможность обеспечить:
постоянство максимально возможного для данной емкости расходного бака запаса топлива и устойчивую работу системы перекачки топлива из очередных баков в расходный бак;
отсутствие выброса топлива в дренажную систему и попадание воздуха в основную полость расходного бака при всех возможных эволюциях самолета;
отсутствие ударных нагрузок волн топлива на стенки расходного бака, так как в типовых полетах расходные баки не вырабатываются, а газовая подушка в них отсутствует;
уменьшение максимально возможных статических нагрузок топлива на стенки бака без уменьшения существующих минимальных давлений на входе в подкачивающие насосы за счет уменьшения давления воздуха на поверхности топлива только при уровне топлива в полости расходного бака, большем уровня топлива в дренажном бачке;
увеличение кавитационных запасов давления для насосов подкачки топлива к двигателю за счет более полного выделения растворенного в топливе газа;
отсутствие необходимости в предохранительных клапанах защиты дренажных трубопроводов расходного бака от попадания в них топлива и отсутствие ложных срабатываний сигнализаторов уровня топлива за счет невозможности понижения или повышения уровня топлива относительно уровня установки регулятора уровня топлива, управляющего работой впускного клапана при наличии топлива в очередном баке текущей очереди выработки и исправности агрегатов системы перекачки при изменениях угла наклона зеркала топлива;
постоянство центра тяжести топлива в расходном баке, что уменьшает С_x самолета;
повышение эффективности штатного контроля за работой системы перекачки ( по давлению топлива в магистрали перекачки топлива из очередных баков в расходный бак) за счет устойчивой работы системы перекачки топлива в расходный бак, при которой давление топлива будет зависеть только от текущего расхода топлива на двигатель;
повышение точности выдачи сигнала о навигационном запасе топлива на борту самолета (от сигнализатора уровня топлива в очередном баке последней очереди выработки) за счет постоянства запаса топлива в расходных баках самолета.

На фиг.1 и 2 изображена схема системы перекачки топлива.

Система состоит из расходного бака 1 произвольной формы, в любом месте которого устанавливается дренажный бачок 2 симметричной формы, герметичный в верхней части и свободно сообщающийся в нижней части с полостью расходного бака 1 и внутри которого установлен впускной клапан 3 подачи топлива через коллектор 4 из очередных баков вместе с газоотделительным отсеком 5 симметричной формы, вертикальная ось симметрии которого совпадает с вертикальной осью дренажного бачка 2.

На вертикальной оси симметрии дренажного бачка установлены последовательно сверху вниз: сигнализатор ограничения перекачки 6, регулятор уровня топлива 7, изменяющий расход топлива через впускной клапан 3, сигнализатор 8 для переключения выработки топлива из следующей очереди выработки, которые заключены в кожух 9, сверху заканчивающийся дренажным трубопроводом 10 и отверстиями А в кожухе 9, а снизу сливным отверстием Б. В полости расходного бака установлен струйный насос 11, магистралями 12, 13 и 14 связанный соответственно с верхними "точками" полости расходного бака 1, полостью дренажного бачка 2 и магистралью 15 подачи топлива к двигателю от насоса подкачки 16. В пространстве между стенками газоотделительного отсека 5 и дренажного бачка 2, а также у впускного клапана 3 установлены коллекторы 17 подачи газотопливной эмульсии по магистралям 18 от струйного насоса 19, установленного в газовой подушке дренажного бачка 2. В стенке газоотделительного отсека 9 выполнено отверстие В.

Работает предлагаемая система перекачки следующим образом. При стоянке самолета уровень топлива в полостях расходного бака 1, дренажного бачка 2, газоотделительного отсека 5 и кожуха 9 устанавливается одинаковым, так как все эти полости являются сообщающимися сосудами за счет наличия отверстий А и Б в кожухе 9, отверстия В в стенке газоотделительного отсека 5 и магистралей 12 и 13, соединенных между собой через корпус струйного насоса 11. Как только будут включены насос 16 и подача топлива по коллектору 4, будет обеспечено задействование струйных насосов 11 и 19 и регулирование заданного запаса топлива в расходном баке 1. При этом насос 11 обеспечит отсос газа из полости расходного бака 1 и заполнение его топливом в процессе всего полета независимо от эволюций самолета, а регулятор уровня топлива 7 обеспечит поддержание расхода топлива через впускной клапан 3, равный расходу топлива на двигатель, за счет того, что регулятор 7 обеспечивает одинаковый уровень топлива в кожухе 9 и дренажном отсеке 2 ввиду сообщений их через отверстия А и Б, а в связи с тем, что регулятор 7 установлен на оси симметрии дренажного бачка 2, а газоотделительный отсек 5 имеет ось симметрии, совпадающую с осью дренажного бачка 2, то в дренажном бачке 2 будет обеспечено поддержание постоянного запаса топлива, а следовательно, и во всем расходном баке 1 независимо от эволюций самолета (независимо от угла наклона зеркала топлива). Насос 19, нагнетая через коллекторы 17 принудительно газ в поток топлива, истекающего из впускного клапана 3 и протекающего между стенками дренажного бачка 2 и газоотделительного отсека 5, обеспечивает интенсификацию процесса газовыделения и увеличивает количество выделившегося из топлива газа.

В дренажном бачке газ из топлива не может выделяться в таком количестве, что нарушается равновесное состояние газа и топлива при давлении в системе дренажа, но при попадании в полость расходного бака, в верхней части которой давление меньше давления в системе дренажа, из топлива дополнительно выделяется газ и насосом 11 перекачивается в полость дренажного бачка 2.

Таким образом, выполненная система перекачки позволяет устранить многие недостатки существующих систем перекачки и увеличить надежность их работы.

1. СИСТЕМА ПЕРЕКАЧКИ ТОПЛИВА, содержащая расходный бак, коллектор перекачки топлива из очередных баков с впускным клапаном и газоотделительным отсеком, дренажный трубопровод, а также сигнализатор ограничения перекачки, отключающий насос перекачки, регулятор уровня, регулирующий расход топлива через впускной клапан и струйные насосы, входные патрубки высокого давления которых соединены с напорной магистралью, отличающаяся тем, что, с целью исключения попадания топлива в дренажную систему, обеспечения устойчивой работы системы перекачки и обеспечения максимального запаса топлива в расходном баке при всех возможных эволюциях самолета, в расходном баке установлен дренажный бачок симметричной формы, сообщающийся с расходным баком только снизу и в котором по его вертикальной оси симметрии последовательно сверху вниз установлены: срез дренажного трубопровода, сигнализатор ограничения перекачки, регулятор уровня и газоотделительный отсек, а верхняя полость расходного бака соединена малорасходными магистралями с источником пониженного давления по отношению к давлению в дренажном трубопроводе с входным патрубком низкого давления струйного насоса, выходной патрубок которого соединен с полостью дренажного бачка. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что сигнализатор ограничения перекачки и регулятор уровня заключены в защитный кожух, сообщающийся сверху с воздушной подушкой дренажного бачка, а снизу с расходным баком и в котором установлен ниже регулятора уровня дополнительный сигнализатор уровня для исполнительной команды на переключение выработки топлива из бака следующей очереди выработки. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что у впускного клапана и между стенками газоотделительного отсека и дренажного бачка установлены коллекторы подачи газотопливной эмульсии от струйного насоса, входной патрубок низкого давления которого выходит в воздушную полость дренажного отсека.