Устройство подогрева топлива в топливной системе летательного аппарата

 

Изобретение относится к устройствам подогрева топлива в топливной системе летательного аппарата. Устройство содержит топливный бак, подогреватель топлива, трубопроводы, предназначенные для подачи топлива из топливного бака в двигатель. Кроме того, оно снабжено фильтром с сигнализатором перепада давления топлива, воздушно-масляным теплообменником, основным и резервным распределительными устройствами для масла, каждое из которых выполнено в виде трехканальной заслонки с электроприводом, автоматическим блоком управления упомянутыми электроприводами, датчиком температуры топлива, датчиком температуры масла и информационным табло. При этом упомянутый подогреватель выполнен в виде топливно-масляного теплообменника, упомянутое информационное табло выполнено с индикатором перепада давления, индикатором температуры топлива, индикатором неисправности упомянутых датчиков и упомянутых электроприводов, а упомянутые датчики и упомянутое информационное табло соединены с упомянутым блоком управления. Изобретение позволяет создать в топливной системе летательного аппарата устройство для автоматического подогрева топлива маслом и автоматического контроля за состоянием элементов топливной системы во время работы двигателя, а также системы управления потоком горячего теплоносителя. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам подогрева топлива в топливной системе летательного аппарата.

Известна топливная система летательного аппарата по авт. свид. СССР 1113997 от 26.07.83, содержащая расходный и дополнительный баки с насосами и управляемыми клапанами, сигнализатор уровня, а также трубопроводы перекачки, магистраль приводного топлива и магистраль подачи топлива к двигателю.

Система снабжена перепускным управляемым клапаном и переключателем командного топлива с исполнительными каналами и управляющей магистралью, соединенной с выходом насоса заднего дополнительного бака, при этом выходы насосов дополнительных баков соединены с магистралью подачи топлива к двигателю, соединенной с расходным баком посредством перепускного управляемого клапана.

Недостатком данной топливной системы является отсутствие устройства для подогрева топлива.

Известна топливная система летательного аппарата по авт. свид. СССР 1307731 от 06.08.85, содержащая бак с установленным в нем подкачивающим узлом, выполненным в виде турбонасосных агрегатов, расположенных один под другим и подключенных к магистрали подачи топлива в двигатель при помощи общего патрубка, снабженных обратными клапанами на выходе из каждого насоса, трубопроводы подвода и отвода активного топлива и теплообменники, соединенные топливоподводящими и сливным трубопроводами с подкачивающим узлом. В системе выход сливного трубопровода подключен к верхнему турбонасосному агрегату, топливоподводящий трубопровод подсоединен к выходу из нижнего турбонасосного агрегата перед обратным клапаном, а трубопровод отвода активного топлива каждого турбонасосного агрегата подключен к магистрали подачи топлива в двигатель за обратным клапаном.

Недостатком данной топливной системы является отсутствие автоматической системы подогрева топлива.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является “Способ подачи углеводородного топлива в реактивной двигательной установке летательного аппарата и реактивная двигательная установка летательного аппарата” по патенту РФ №2046203, F02K 11/00, в котором реактивная двигательная установка летательного аппарата содержит воздушно-реактивный двигатель, укрепленный на планере летательного аппарата с тугоплавкой теплопроводной обшивкой, с отсеками и агрегатами, баки углеводородного топлива, теплообменник и трубопроводы с арматурой, реактивная установка дополнительно снабжена прямоточным воздушно-реактивным двигателем, дополнительными баками с компонентами, участвующими в термическом превращении исходного углеводородного топлива, и непроницаемой нетеплопроводной оболочкой, охватывающей отсеки и агрегаты и образующей с внутренней обшивкой планера полость теплообменника, являющуюся рабочим объемом первого реактора, а также дополнительно содержит второй реактор, выполненный в виде замкнутого резервуара из непроницаемой нетеплопроводной оболочки и имеющий общую теплопроводную стенку с воздушно-реактивным двигателем, причем дополнительные баки и баки с углеводородным топливом через трубопроводы с арматурой соединены с реакторами, которые, в свою очередь, через трубопроводы с арматурой соединены с двигателями.

Недостатком данного технического решения является отсутствие устройства для автоматического подогрева топлива маслом и автоматического контроля за состоянием элементов топливной системы во время работы двигателя.

Целью предлагаемого технического решения является создание в топливной системе летательного аппарата устройства для автоматического подогрева топлива маслом и автоматического контроля за состоянием элементов топливной системы во время работы двигателя, а также системы управления потоком горячего теплоносителя.

Для достижения указанной цели создано устройство подогрева топлива в топливной системе летательного аппарата, которое содержит топливный бак, подогреватель топлива, трубопроводы, предназначенные для подачи топлива из топливного бака в двигатель. Новым является то, что устройство снабжено фильтром с сигнализатором перепада давления топлива, воздушно-масляным теплообменником, основным и резервным распределительными устройствами для масла, каждое из которых выполнено в виде трехканальной заслонки с электроприводом, автоматическим блоком управления с упомянутыми электроприводами, датчиком температуры топлива, датчиком температуры масла и информационным табло, при этом упомянутый подогреватель выполнен в виде топливомасляного теплообменника, упомянутое информационное табло выполнено с индикатором перепада давления, индикатором температуры топлива, индикатором неисправности упомянутых датчиков и упомянутых электроприводов, а упомянутые датчики и упомянутое информационное табло соединены с упомянутым блоком управления.

На чертеже схематично показано предлагаемое устройство. Устройство подогрева в топливной системе летательного аппарата состоит из топливного бака 1, соединенного с подогревателем топлива 2, выполненным в виде топливомасляного теплообменника, датчика температуры топлива 3, фильтра 4 с сигнализатором перепада давления 5, которое функционально связано с масляной системой двигателя 6, содержащей датчик температуры масла 7, основное 8 и резервное 9 распределительные устройства в виде трехканальных заслонок с электроприводами 10, 11, воздушно-масляный теплообменник 12.

Функциональная связь топливной и масляной систем осуществляется через автоматический блок управления подогрева топлива 13, взаимосвязанный с индикаторами 14, 15 информационного табло 17. Индикатор 16 информационного табло 17 связан с сигнализатором перепада давления 5. В случае неисправности элементов автоматической системы в устройство введен ручной выключатель 18 управления приводом резервного распределительного устройства 9, используемый при наличии сигнала на индикаторе 16. Связь топливной и масляной систем осуществляется через систему трубопроводов и электропроводов для подачи команд и сигналов.

Устройство подогрева топлива в топливной системе летательного аппарата работает следующим образом: при запуске двигателя 6 с отрицательной температурой масло и топливо поступают по трубопроводам в двигатель 6. Топливо сгорает в камере двигателя 6, обеспечивает его работу, а масло охлаждает и смазывает опоры двигателя 6 и нагревается до температуры достаточно необходимой, чтобы нагреть топливо до плюсовой температуры в подогревателе топлива 2. В данном устройстве подогреватель топлива 2 работает за счет соединения с основным 8 и резервным 9 распределительными устройствами. До достижения указанной температуры масло циркулирует по обводной линии через двигатель 6, основное 8 и резервное 9 распределительные устройства и воздушно-масляный теплообменник 12 с перепускным клапаном. Для направления потока горячего масла к подогревателю топлива 2, при наличии сигналов датчика температуры топлива 3 и датчика температуры масла 7 через автоматический блок управления подогрева топлива 13 электропривод 10 посредством жесткой механической связи поворачивает исполнительный орган основного распределительного устройства 8. Сигнал датчика температуры топлива 3 индицируется на индикаторе 14 информационного табло 17 “Температура топлива - отрицательная”. В подогревателе топлива 2 топливо нагревается до положительной температуры, и по команде датчика температуры топлива 3 автоматический блок управления подогрева топлива 13 снимает сигнал с индикатора 14 “Температура топлива - отрицательная”, дающий разрешение на взлет. По мере работы двигателя 6 и нагрева масла температура топлива может достичь верхнего допустимого предела. В этом случае датчик температуры топлива 3 через автоматический блок управления подогрева топлива 13 подает команду на электропривод 10 основного распределительного устройства 8, и исполнительный орган основного распределительного устройства 8 закрывает канал, подающий масло в подогреватель топлива 2, и открывает канал движения масла по контуру резервное распределительное устройство 9 - воздухомасляный теплообменник 12, в котором масло охлаждается и снова поступает в двигатель 6.

При взлете, когда температура топлива на земле плюсовая, сигнал на индикаторе 14 информационного табло 17 отсутствует.

Во время полета в верхних слоях атмосферы при отрицательной температуре воздуха в топливном баке 1 происходит процесс охлаждения топлива, и при снижении температуры ниже допустимой датчик температуры топлива 3 подает команду через автоматический блок управления подогрева топлива 13 на электропривод 10 основного распределительного устройства 8, и поток горячего масла поступает в подогреватель топлива 2. Если температура топлива становится выше максимально допустимой посредством автоматического блока управления подогрева топлива 13 и основного распределительного устройства 8 поток горячего масла перекрывается.

В случае неисправности элементов топливной системы летательного аппарата, например датчика температуры топлива 3 или датчика температуры масла 7, электропривода 10 контроллер автоматического блока управления подогрева топлива 13 подаст сигнал на индикатор 15 “Система автоматического подогрева топлива неисправна” информационного табло 17. При выходе из строя датчика температуры топлива 3 сигнал на индикаторе 14 информационного табло 17 будет отсутствовать.

Поток топлива поступает на фильтр 4 и в случае его отрицательной температуры приводит к обледенению его сетки. При этом гидравлическое сопротивление на сетке фильтра 4 возрастает, и при достижении величины срабатывания сигнализатора перепада давления 5 информация о засорении фильтра 4 поступит на индикатор 16 “Фильтр засорен” информационного табло 17. При наличии сигнала на индикаторах 14, 15 или 16 информационного табло 17 оператор с помощью ручного выключателя 18 управления приводом резервного канала включает электропривод 11 резервного распределительного устройства 9, и при этом поток горячего масла поступает в подогреватель топлива 2, нагревает топливо до плюсовой температуры, расплавляя лед на сетке фильтра 4, после исчезновения которого перепад давления на сетке фильтра 4 восстанавливается до первоначального, вследствие чего сигнализатор перепада давления 5 снимает сигнал с индикатора 16. Дальнейшее вмешательство оператора в топливную систему летательного аппарата не требуется, так как перегрев его свыше верхнего предела в случае снижения высоты не приведет к ухудшению условий полета из-за его кратковременности.

Если сигнал с индикатора 16 информационного табло 17 резервного канала при включении не снимается, это свидетельствует о засорении фильтра 4 механическими частицами, и оператор должен руководствоваться инструкциями для данного случая.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь автоматического подогрева топлива маслом и автоматического контроля за состоянием элементов топливной системы во время работы двигателя.

Использование в качестве теплоносителя масла позволяет уменьшить габариты подогревателя топлива и снизить его пожароопасность. Исключается аварийная ситуация в случае неисправности системы автоматического подогрева. Регулирование верхнего допустимого значения температуры топлива и выдача информации на индикаторе обеспечивает информативность и надежность всей топливной системы летательного аппарата и позволяет выдерживать более высокие внешние воздействующие факторы.

Формула изобретения

Устройство подогрева топлива в топливной системе летательного аппарата, содержащее топливный бак, подогреватель топлива, трубопроводы, предназначенные для подачи топлива из топливного бака в двигатель, отличающееся тем, что оно снабжено фильтром с сигнализатором перепада давления топлива, воздушно-масляным теплообменником, основным и резервным распределительными устройствами для масла, каждое из которых выполнено в виде трехканальной заслонки с электроприводом, автоматическим блоком управления упомянутыми электроприводами, датчиком температуры топлива, датчиком температуры масла и информационным табло, при этом упомянутый подогреватель выполнен в виде топливно-масляного теплообменника, упомянутое информационное табло выполнено с индикатором перепада давления, индикатором температуры топлива, индикатором неисправности упомянутых датчиков и упомянутых электроприводов, а упомянутые датчики и упомянутое информационное табло соединены с упомянутым блоком управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1