Топливная система самолета

 

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке, и предназначено для обеспечения подачи топлива при любом положении самолета. Топливная система самолета содержит несколько топливных отсеков, средства перелива или перекачки топлива из них в расходный отсек и двухполостной аккумулятор. Расходный отсек расположен в центроплане и сообщен с по меньшей мере двумя смежными ему топливными отсеками через переливные обратные клапаны. Расходный отсек оборудован двумя насосами для нагнетания топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя. Эти насосы разнесены по высоте расходного отсека с возможностью нагнетания топлива по крайней мере одним из них в полете с нулевой или отрицательной перегрузкой при нена- полненном расходном отсеке. Одна из полостей двухполостного аккумулятора сообщена с магистралью топливопитания, а другая - с источником сжатого газа. Такое выполнение топливной системы позволит обеспечить надежное топливопитание маршевого двигателя при любых положениях самолета в продолжение необходимого для маневрирования времени. 20 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке и предназначено для обеспечения подачи топлива при любом положении самолета.

Преимущественной областью реализации изобретения является маневренные самолеты интегральной аэродинамической компоновки.

Для современных маневренных самолетов положение, при котором в расходном отсеке создается нулевая или отрицательная перегрузка, может быть весьма значительным по времени.

Таковы, например, самолеты, выполняющие фигуры с динамическим забросом по углу атаки, и самолеты с управляемым вектором тяги маршевого реактивного двигателя.

Традиционные средства с поддуваемым топливным аккумулятором (Л.Б.Лещинер и др. Проектирование топливных систем самолетов, "Машиностроение, М., 1975, фиг. 4.23) не обеспечивают надежного топливопитания маршевого двигателя при любых положениях самолета.

В основу изобретения положено решение задачи обеспечить надежное топливопитания маршевого двигателя при любых положениях самолета в продолжение необходимого для маневрирования времени, преимущественно, с помощью средств, используемых и при крейсерском полете.

Для решения этой задачи в топливной системе самолета, содержащей несколько топливных отсеков, расположенных в несущем корпусе самолета, и средства перелива или перекачки топлива из них в расходный отсек, оборудованный насосом для нагнетания топлива в магистраль топливопитания, по меньшей мере одного, маршевого двигателя, и двухполостной аккумулятор, в котором одна из полостей непосредственно сообщена с указанной магистралью топливопитания, а другая - с источником сжатого газа, согласно изобретению расходный отсек расположен в центроплане и сообщен с, по меньшей мере двумя, смежными ему топливными отсеками, расположенными по его периметру в плане, через переливные обратные клапаны, установленные с возможностью открытия в расходный отсек, и оборудован дополнительным насосом для нагнетания топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя, притом, что эти насосы разнесены по строительной высоте расходного отсека с возможностью нагнетания топлива, по крайней мере, одним из них в полете с нулевой или отрицательной перегрузкой при ненаполненном расходном отсеке.

Один из двух разнесенных по высоте насосов осуществит нагнетание топлива при любом положении самолета, а связь расходного отсека со смежными ему отсеками обеспечивает поддержание необходимого уровня топлива при любом положении самолета вследствие пополнения расходного отсека из смежных ему отсеков.

В большинстве случаев целесообразно, если топливный отсек, смежный с расходным отсеком по его задней стенке, сообщен с расходным отсеком посредством указанных переливных обратных клапанов и, по меньшей мере, одного перекачивающего насоса, а с топливными отсеками, смежными с этим же и с расходным отсеками по их боковым стенкам, посредством переливных обратных клапанов, установленных с возможностью открытия в этот топливный отсек, смежный с расходным по его задней стенке.

Непрерывная перекачка топлива в расходный отсек обеспечивает поддержание в нем необходимого уровня топлива в продолжение любого заданного времени.

При этом целесообразно, если топливные отсеки, смежные с расходным отсеком и с отсеком, расположенным за задней стенкой расходного отсека, по их боковым стенкам, свободно сообщены между собой.

Пополнение заднего смежного отсека из других смежных отсеков увеличивает возможное время поддержания в расходном отсеке нужного уровня.

Целесообразно также, если топливный отсек, смежный с расходным отсеком по его передней стенке, свободно сообщен с топливными отсеками, смежными с расходным отсеком по его боковым стенкам.

Увеличение суммарной емкости смежных отсеков увеличивает возможное время поддержания нужного уровня топлива в расходном отсеке.

При этом может быть полезным, если переднерасположенный относительно всех других топливный отсек оборудован перекачивающим насосом, посредством которого этот отсек сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его передней стенке.

Присоединение переднерасположенного отсека увеличивает суммарный объем топлива для перекачки его в расходный отсек.

В этом же случае может быть полезным, если топливный отсек, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, оборудован перекачивающим насосом, посредством которого этот отсек сообщен с переднерасположенным топливным отсеком.

Помимо увеличения суммарного объема топлива подключение заднерасположенного отсека расширяет возможность самолета к маневрированию.

В большинстве случаев предпочтительно, если топливный отсек, расположенный в каждой из консолей крыла, оборудован, по меньшей мере одним, перекачивающим насосом, посредством которого топливный отсек в консоли крыла сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его боковой стенке, со стороны, соответствующей консоли крыла.

Присоединение топливных отсеков консолей крыла увеличивает суммарный объем топлива для перекачки его в расходный отсек.

Для маневренных статически неустойчивых самолетов целесообразно, если заднерасположенный относительно всех других топливный отсек оборудован, по меньшей мере одним, перекачивающим насосом, посредством которого этот топливный отсек сообщен с расходным отсеком.

Перекачка топлива из заднерасположенного отсека обеспечивает топливопитание маршевого двигателя статически неустойчивого самолета высокой маневренности до конца полета.

В большинстве случаев предпочтительно, если каждый из насосов для нагнетания топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя выполнен центробежным с гидроприводом, а маршевый двигатель имеет выносную коробку для привода двигательного центробежного насоса высокого давления, который линией всасывания через обратный клапан сообщен с магистралью топливопитания маршевого двигателя, а магистралью нагнетания - с гидроприводом каждого из насосов для нагнетания топлива из расходного отсека в магистраль топливопитания маршевого двигателя.

Приводы насосов, осуществляющих нагнетание топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя, питаются тем же топливом от насоса, имеющего привод от этого же маршевого двигателя. Тем самым исключены материалоемкие альтернативные приводы, имеющие к тому же меньшую надежность.

При этом, как правило, согласно изобретению, перекачивающий насос выполнен струйным или центробежным с гидроприводом.

Такие насосы наименее металлоемки и высоконадежны.

Кроме того, в этом случае целесообразно, если магистраль нагнетания двигательного центробежного насоса высокого давления сообщена также с соплом приводной среды струйного насоса или с гидроприводом центробежного перекачивающего насоса в топливном отсеке.

Тем самым минимизированы по материалоемкости при высокой надежности и средства привода перекачивающих насосов.

В этом случае предпочтительно, если перекачивающий насос снабжен второй ступенью в виде струйного насоса, в котором сопло приводной среды является законцовкой нагнетательного патрубка центробежного насоса, а всасывающий патрубок сообщен с топливным отсеком параллельно со всасывающим патрубком центробежного насоса.

Последовательно-параллельное включение центробежного и струйного насосов оптимизирует их общую расходную характеристику при минимальной металлоемкости.

В ряде случаев целесообразно, если расходный отсек оборудован пусковым электроприводным насосом для нагнетания топлива из расходного отсека в турбостартер маршевого двигателя через напорную линию насоса и магистраль топливопитания этого двигателя.

Электроприводной насос сравнительно небольшой производительности повышает надежность топливообеспечения маршевого двигателя.

При этом предпочтительно, если линия всасывания двигательного центробежного насоса высокого давления соединена через обратный клапан с напорной линией электроприводного насоса в расходном отсеке.

Предварительная заливка линии всасывания насоса, осуществляющего подачу топлива высокого давления в гидроприводы насосов в расходном отсеке и в гидроприводы перекачивающих насосов, повышает надежность их запуска после запуска маршевого двигателя.

В некоторых случаях целесообразно, если система снабжена электроприводным прокачивающим насосом, в котором линия всасывания соединена с нагнетательными патрубками обоих гидроприводных центробежных насосов в расходном отсеке, а магистраль нагнетания - через теплообменники для охлаждения топливом воздуха в системе его кондиционирования и масла в системе смазки маршевого двигателя в магистраль топливопитания или в топливный отсек.

Прокачивающий насос, помимо обеспечения охлаждения перегретых сред, способствует надежному топливопитанию маршевого двигателя.

В ряде случаев целесообразно, если расходный отсек и топливный отсек, смежный с ним по задней стенке, сообщены переливным трубопроводом, сообщающим верхнюю часть расходного отсека с нижней частью отсека, смежного с ним по задней стенке.

Перелив топлива из расходного отсека в предрасходный предотвращает несанкционированное повышение давления в расходном отсеке.

Может быть целесообразным также, если, согласно изобретению, расходный отсек и топливный отсек, смежный с ним по передней стенке, сообщены посредством, по меньшей мере одного, предохранительного клапана, установленного на этой стенке.

Предохранительный клапан предотвращает разрушение расходного отсека при несрабатывании других средств ограничения давления в нем.

Целесообразно также, если переднерасположенный топливный отсек сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его передней стенке, посредством обратного клапана, имеющего гидропривод на его принудительное открытие при достаточном давлении на выходе электроприводного пускового насоса в расходном отсеке или на выходе электроприводного прокачивающего насоса.

Обратный клапан закрыт при неработающих электроприводных насосах, т.е. до запуска двигателя, и в случае их отказа. При нормальных условиях обратный клапан обеспечивает слив топлива из переднерасположенного отсека в отсеки, смежные с расходным.

В большинстве случаев для системы предпочтительно, если она снабжена подсистемой подбора остатков топлива в отсеках для перекачки их в расходный отсек, включающей струйные насосы, установленные в соответствующих отсеках и средства управления подачей приводного топлива в напорные сопла, по крайней мере, некоторых из этих насосов.

Выработка остатков топлива после регламентированной выработки топлива из отсеков способствует более надежному топливопитанию маршевого двигателя.

Целесообразно для системы, если она снабжена подсистемой управления выработкой топлива из отсеков.

Управление выработкой топлива обеспечивает оптимальный порядок опорожнения топливных отсеков.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемую схему.

Описываемая система содержит несколько топливных отсеков: 1,2,3,4, и 5, расположенных в несущем корпусе самолета, и средства перелива или перекачки топлива из них в расходный отсек 6. Отсек 6 оборудован насосами для нагнетания топлива в магистраль топливопитания 8, по меньшей мере одного, маршевого двигателя 9, и двухполостной аккумулятор 10, в котором одна из полостей 11 непосредственно сообщена с указанной магистралью топливопитания, а другая полость 12 - с источником сжатого газа.

Расходный отсек 6 расположен в центроплане 13 и сообщен с, по меньшей мере двумя, смежными ему топливными отсеками 14,15, расположенными по его периметру в плане, через переливные обратные клапаны 16. Клапаны 16 установлены с возможностью открытия в расходный отсек 6.

Насосы 7 разнесены по строительной высоте расходного отсека 6 с возможностью нагнетания топлива, по крайней мере, одним из них, в полете с нулевой или отрицательной перегрузкой при не наполненном расходном отсеке 6.

Топливный отсек 15, смежный с расходным отсеком 6 по его задней стенке 17 сообщен с расходным отсеком посредством указанных переливных обратных клапанов 16 и, по меньшей мере, одного, перекачивающего насоса 7. Отсек 15 сообщен с топливными отсеками 24, смежными с этим же и с расходным отсеками поз. 6 по их боковым стенкам 18 посредством переливных обратных клапанов 16, установленных с возможностью открытия в этот топливный отсек 15, смежный с расходным по его задней стенке.

Топливные отсеки 14 и 18, смежные с расходным отсеком 6 и с отсеком 15, расположенным за задней стенкой 17 расходного отсека 6, по их боковым стенкам 18 свободно сообщены между собой, а топливный отсек 14, смежный с расходным отсеком 6 по его передней стенке 19, свободно сообщен с топливными отсеками 24, смежными с расходным отсеком 6 по его боковым стенкам.

Переднерасположенный 1 относительно всех других топливный отсек 1 оборудован перекачивающим насосом 20, посредством которого этот отсек сообщен с топливным отсеком 2, смежным с расходным отсеком 6 по его передней стенке 19.

Топливный отсек 4, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, оборудован перекачивающим насосом 21, посредством которого этот отсек сообщен с переднерасположенным топливным отсеком 1.

Топливный отсек 3, расположенный в каждой из консолей крыла, оборудован перекачивающим насосом 23, посредством которого топливный отсек 3 в консоли крыла сообщен с топливным отсеком 24, смежным с расходным отсеком 6 по его боковой стенке, со стороны, соответствующей консоли крыла.

Заднерасположенный относительно всех других топливный отсек 5 оборудован перекачивающим насосом 22, посредством которого этот топливный отсек сообщен с расходным отсеком 6.

Каждый из насосов 7 для нагнетания топлива в магистраль 8 топливопитания маршевого двигателя выполнен центробежным с гидроприводом, а маршевый двигатель 9 имеет выносную коробку 26 для привода двигательного центробежного насоса 27 высокого давления, который линией всасывания 28 через обратный клапан 29 сообщен с магистралью 8 топливопитания маршевого двигателя, а магистралью нагнетания 30 -с гидроприводом каждого из насосов 7 для нагнетания топлива из расходного отсека 6 в магистраль 8 топливопитания маршевого двигателя.

Перекачивающие насосы выполнены струйными 23,32 или центробежными 20, 21, 22, 31 с гидроприводом.

Магистраль 30 нагнетания двигательного центробежного насоса 27 высокого давления сообщена также с соплом приводной среды струйного насоса 23, 32 или с гидроприводом центробежного перекачивающего насоса 20, 21, 22, 35 в топливном отсеке.

Перекачивающий насос 20 снабжен второй ступенью 33 в виде струйного насоса, в котором сопло приводной среды является законцовкой нагнетательного патрубка центробежного насоса 20, а всасывающий патрубок 33 сообщен с топливным отсеком 1 параллельно со всасывающим патрубком центробежного насоса 20.

Расходный отсек 6 оборудован пусковым электроприводным насосом 34 для нагнетания топлива из расходного отсека в турбостартер маршевого двигателя 9 через напорную линию насоса и магистраль 8 топливопитания этого двигателя.

Линия всасывания 29 двигательного центробежного насоса 27 высокого давления соединена через обратный клапан 29 с напорной линией электроприводного насоса 34 в расходном отсеке 6.

Система снабжена электроприводным прокачивающим насосом 36, в котором линия всасывания соединена с нагнетательными патрубками обоих гидроприводный центробежных насосов 7 в расходном отсеке, а магистраль нагнетания -через теплообменники для охлаждения топливом воздуха в системе его кондиционирования 37 и масла 38 в системе смазки маршевого двигателя или гидросмеси 39 гидросистемы.

Расходный отсек 6 и топливный отсек 15, смежный с ним по задней стенке, сообщены переливным трубопроводом 40, сообщающим верхнюю часть расходного отсека 6 с нижней частью отсека 15, смежного с ним по задней стенке.

Расходный отсек 6 и топливный отсек 2, смежный с ним по передней стенке, сообщены посредством, по меньшей мере одного предохранительного клапана 41, установленного на этой стенке.

Переднерасположенный топливный отсек 1 сообщен с топливным отсеком поз. 2, смежным с расходным отсеком 6 по его передней стенке, посредством обратного клапана 42, имеющего гидропривод на его принудительное открытие при достаточном давлении на выходе электроприводного пускового насоса 34 в расходном отсеке или на выходе электроприводного прокачивающего насоса 36.

Система снабжена подсистемой подбора остатков топлива в отсеках для перекачки их в расходный отсек 6, включающей струйные насосы 43, установленные в соответствующих отсеках и средства управления подачей приводного топлива в напорные сопла, по крайней мере, некоторых из этих насосов.

Система снабжена подсистемой управления выработкой топлива из отсеков.

Формула изобретения

1. Топливная система самолета, содержащая несколько топливных отсеков, расположенных в несущем корпусе самолета, и средства перелива или перекачки топлива из них в расходный отсек, оборудованный насосом для нагнетания топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя, и двухполостной аккумулятор, в котором одна из полостей непосредственно сообщена с магистралью топливопитания, а другая с источником сжатого газа, отличающаяся тем, что расходный отсек расположен в центроплане и сообщен с по меньшей мере двумя смежными ему топливными отсеками, расположенными по его периметру, через переливные обратные клапаны, установленные с возможностью открытия в расходный отсек, и оборудован дополнительным насосом для нагнетания топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя, при том, что эти насосы разнесены по высоте расходного отсека с возможностью нагнетания топлива по крайней мере одним из них в полете с нулевой или отрицательной перегрузкой при ненаполненном расходном отсеке.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что топливный отсек, смежный с расходным отсеком по его задней стенке, сообщен с расходным отсеком посредством указанных переливных обратных клапанов и по меньшей мере одного перекачивающего насоса и с топливными отсеками, смежными с ним и с расходным отсеком по их боковым стенкам, посредством переливных обратных клапанов, установленных с возможностью открытия в топливный отсек, смежный с расходным по его задней стенке.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что топливные отсеки, смежные с расходным отсеком и топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его задней стенке, по их боковым стенкам свободно сообщены между собой.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что топливный отсек, смежный с расходным отсеком по его передней стенке, свободно сообщен с топливными отсеками, смежными с расходным отсеком по его боковым стенкам.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что переднерасположенный относительно всех других топливный отсек оборудован перекачивающим наососом, посредством которого этот отсек сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его передней стенке.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что топливный отсек, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, оборудован перекачивающим насосом, посредством которого этот отсек сообщен с переднерасположенным топливным отсеком.

7. Система по п.2, отличающаяся тем, что топливный отсек, расположенный в каждой из консолей крыла, оборудован по меньшей мере одним перекачивающим насосом, посредством которого топливный отсек в консоли крыла сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его боковой стенке, со стороны соответствующей консоли крыла.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что заднерасположенный относительно всех других топливный отсек оборудован по меньшей мере одним перекачивающим насосом, посредством которого этот топливный отсек сообщен с расходным отсеком.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из насосов для нагнетания топлива в магистраль топливопитания маршевого двигателя выполнен центробежным с гидроприводом, а маршевый двигатель имеет выносную коробку для привода двигательного центробежного насоса высокого давления, который линией всасывания через обратный клапан сообщен с магистралью топливопитания маршевого двигателя, а магистралью нагнетания - с гидроприводом каждого из насосов для нагнетания топлива из расходного отсека в магистраль топливопитания маршевого двигателя.

10. Система по любому из пп.2, 5 - 8, отличающаяся тем, что перекачивающий насос выполнен струйным или центробежным с гидроприводом.

11. Система по п.9, отличающаяся тем, что магистраль нагнетания двигательного центробежного насоса высокого давления сообщена также с соплом приводной среды струйного перекачивающего насоса или с гидроприводом центробежного перекачивающего насоса в топливном отсеке.

12. Система по п.10, отличающаяся тем, что центробежный перекачивающий насос снабжен второй ступенью в виде струйного насоса, в котором сопло приводной среды является законцовкой нагнетательного патрубка центробежного насоса, а всасывающий патрубок сообщен с топливным отсеком параллельно со всасывающим патрубком центробежного насоса.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что расходный отсек оборудован пусковым электроприводным насосом для нагнетания топлива из расходного отсека в турбостартер маршевого двигателя через магистраль топливопитания двигателя.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что линия всасывания двигательного центробежного насоса высокого давления соединена через обратный клапан с выходом пускового электроприводного насоса в расходном отсеке.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена электроприводным прокачивающим насосом, в котором линия всасывания соединена с нагнетательными патрубками насосов в расходном отсеке, а магистраль нагнетания через теплообменники для охлаждения топливом воздуха в системе его кондиционирования или масла в системе смазки маршевого двигателя соединена с топливным отсеком.

16. Система по п.2, отличающаяся тем, что расходный отсек и топливный отсек, смежный с ним по задней стенке, сообщены переливным трубопроводом, сообщающим верхнюю часть расходного отсека с нижней частью отсека, смежного с расходным по его задней стенке.

17. Система по п.4, отличающаяся тем, что расходный отсек и топливный отсек, смежный с ним по передней стенке, сообщены посредством по меньшей мере одного предохранительного клапана, установленного на этой стенке.

18. Система по п.14, отличающаяся тем, что переднерасположенный топливный отсек сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его передней стенке, посредством обратного клапана, имеющего гидропривод на его принудительное открытие при достаточном давлении на выходе электроприводного пуского насоса в расходном отсеке.

19. Система по п.15, отличающаяся тем, что переднерасположенный топливный отсек сообщен с топливным отсеком, смежным с расходным отсеком по его передней стенке, посредством обратного клапана, имеющего гидропривод на его принудительное открытие при достаточном давлении на выходе электроприводного прокачивающего насоса.

20. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена подсистемой подбора остатков топлива в отсеках для перекачки их в расходный отсек, включающей струйные насосы, установленные в соответствующих отсеках, и средства управления подачей приводного топлива в напорные сопла по крайней мере некоторых из этих насосов.

21. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена подсистемой управления выработкой топлива из отсеков.

РИСУНКИ

Рисунок 1

QB4A Государственная регистрация договора о распоряжении исключительным правом

Дата и номер государственной регистрации договора: 13.10.2011 № РД0088555

Вид договора: лицензионный

Лицо(а), предоставляющее(ие) право использования: Открытое акционерное общество "ОКБ Сухого" (RU)

Лицо, которому предоставлено право использования: Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" (RU)

Условия договора: НИЛ, на срок действия патентов на территории РФ.

Дата публикации: 20.11.2011

---