Назначение топливных систем.

Топливная система предназначена для размещения топлива на ВС, выработки в определенном порядке и подачи его к двигателям. В качестве топлива для газотурбинных двигателей применяется авиационный керосин.

Запас топлива на борту ВС влияет на безопасность и экономичность полета. Нехватка топлива может вызвать вынужденную посадку, избыток снижает экономическую эффективность полета. Поэтому для каждого полета рассчитывают запас топлива, который включает основной и аэронавигационный (АНЗ) запасы. АНЗ состоит из компенсационного и резервного запасов топлива.

Основной запас топлива (ОЗТ) определяется для заданной дальности полета с учетом скорости, высоты полета, массы ВС, направления ветра и т.д. Поэтому при полете на одно и тоже расстояние может потребоваться различное количество топлива. При расчете ОЗТ учитывается расход топлива на запуск двигателей, руления, взлет, полет по маршруту, заход на посадку и ее выполнение. ОЗТ определяют в соответствии с прогнозируемыми условиями полета (температурой наружного воздуха, скоростями и направлениями ветра по трассе) исходя из выдерживания расчетных режимов и профиля полета от аэропорта вылета до аэропорта назначения.

Фактические условия и режимы полета могут отличаться от принятых при расчете ОЗТ (отклонения в метеоусловиях, высоте полета и др.) и привести к дополнительному расходу топлива. Поэтому предусматривается компенсационный запас топлива (КЗТ), необходимый для погашения погрешностей, связанных с точностью самолетовождения и топливно-измерительных систем, индивидуальными характеристиками ВС и его двигателей, для компенсации методических погрешностей расчета потребного запаса топлива. Таким образом, суть КЗТ состоит в том, чтобы вместе с ОЗТ обеспечить безопасный полет от аэродрома вылета до аэродрома назначения. Масса КЗТ принимается на менее 3% массы основного запаса топлива.

Резервный запас топлива необходим в случае выполнения полета на запасной аэродром, если по каким-либо причинам аэродром назначения оказывается закрытым для принятия ВС.

Тяжелый самолет, выполняющий дальние полеты, нуждается в большом количестве топлива, достигающем 100 т и более. Топливо размещается в крыле и фюзеляже, иногда в стабилизаторе и киле. На вертолетах часто применяют дополнительные баки, устанавливаемые снаружи по бортам фюзеляжа.

Выработка больших масс топлива в полете оказывает существенное влияние на центровку ВС, поэтому выработка осуществляется автоматически в строго установленной последовательности, с учетом разгрузки крыла массой топлива. Большое влияние на положение центра масс ВС оказывает топливо, размещенное в стабилизаторе и киле. Это обстоятельство используется для поддержания оптимальной центровки в полете путем перекачки топлива из одних баков в другие.

К топливным системам предъявляется следующие основные требования:

1. Обеспечение надежной подачи топлива к двигателям на всех высотах, режимах полета, при любых климатических условиях. Этим требованием предусматривается надежное питание двигателей во всех условиях полета при температура топлива в баках от-60⁰ до 45°С и при максимально возможной упругости паров. топлива.

2. Емкость топливных баков должна быть достаточной, чтобы разместить необходимый запас топлива для полета на заданную максимальную дальность (или заданную продолжительность) и аварийный запас. Аварийный запас устанавливается для работы двигателей в течении не менее 45 мин.

3. Выработка топлива не должна существенно влиять на центровку воздушного судна. Для сохранения центровки в заданных пределах предусматривается автоматическая выработка топлива из баков в определенной последовательности (не исключается возможность ручного управления выработкой).

4. Безопасность в пожарном отношения. Это требование обеспечивается достаточной прочностью, вибростойкостью и тщательной герметизацией всех соединений к агрегатам.

5. Обеспечение централизованной заправки топливом. При суммарнойемкости топливных баков менее 6000 л., заправка возможна через заливные горловины.

6. Возможность аварийного слива топлива в полете. (Воли максимальная масса воздушного судна превышает максимально допустимую величину из условия посадки).

7. Возможность надежного, удобного и непрерывного контроля работы

топливной системы.

8. Надежность очистки топлива от загрязнений и воды.

9. Простоте и удобство технического обслуживания.

Топливная система является комплексом систем: питания двигателей топливом. Дренажа топливных баков. Автоматического управления расходом топлива и измерения его количества. Система пускового топлива. Система перекачки балансировочного топлива (для сверхзвуковых транспортных самолетов).

Система питания двигателей топливом состоит из магистралей, обеспечивающих подачу топлива к двигателям, его заправку и слив.

Система дренажа топливных баков обеспечивает связь топливных баков с атмосферой.

Система пускового топлива предназначена для запуска двигателей. Она состоит из трубопроводов, электромагнитного крана и пусковых форсунок.

Система перекачки балансировочного топлива предназначена для балансировки сверхзвуковых самолетов при переходе их от звуковой к сверхзвуковой скорости полета. В сверхзвуковом самолете при переходе от звуковой к сверхзвуковой скорости центр давления (точка приложения подъемной силы), перемещаются назад, в результате чего возникает циркулирующий момент относительно центра масс, стремящийся отклонить вниз носовую часть самолета. Решить данную проблему модно путем перекачки топлива из передних баков в задние и сохранить таким обрезом центровку самолета.

Система автоматического расхода и измерения топлива. Вследствие большого количества топлива на борту воздушного судна необходимо надежное и эффективное управление топливной системой на всех этапах полета. С этой целью воздушные судна освещаются системами автоматического расхода и измерения топлива, которая выполняют следующие функции:

Измеряют количество топлива в каждом баке (каждой группе баков).

Измеряют суммарное количество топлива поступающего на каждый двигатель.

Автоматически управляют расходом топлива по заданной программе с целью поддержания центровки воздушного судна в установленных пределах.

Измерение количества топлива производится при помощи топливомеров. В зависимости от принципа действия приемного устройства топливомеры подразделяются на поплавковые и беспоплавковые. Показания поплавковых топливомеров (счетчиков) соответствуют количеству топлива одного сорта при определенной температуре в горизонтальном полете, при стоянка не земле. При эволюциях воздушного судна такой счетчик дает большие погрешности, так как на подлавок и топливо действуют инерционные силы. При различной плотности топлива меняется степень погрешности показание. Поэтому изменение сорта топлива и его температуры приводит к различным показателям. Беспоплавковые счётчики могут быть электроемкостные, улътрозвуковые изотопные.

Наибольшее распространение получили электроемкостные. Их принцип действия основан на преобразовании не электрической величины (изменяющего уровня топлива в баке) в электрическую электроемкость, при помощи конденсаторных датчиков. С изменением уровня топлива в баке пропорционально меняется емкость конденсатора, т.к. коэффициенты диэлектрической проницаемости воздуха примерно в два раза меньше, чем топлива. Изменение емкости конденсатора вызывает появление диагонали моста разности потенциалов.

Применяемые топливомеры должны обеспечивать контроль аварийного запаса топлива о точностью до ±2%, а остального топлива с точностью до ±4%. Расходомеры бывают суммирующие и мгновенные. Первые замеряют расход топлива, поданного к двигателям с момента запуска или включения расходомера.

Мгновенные расходомеры указывают величину расхода топлива в единицу времени. Это позволяет судить о режиме работы двигателя. По принципу действия приемного устройства, расходомеры бывают различных типов, но наибольшее распространение получили скоростные, где скорость вращения крыльчатки помещенной в поток, пропорциональна скорости движения жидкости (топлива) и соответствующему расходу.