Топливный бак летательного аппарата и способ его эксплуатации

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к топливным бакам летательных аппаратов и способу их эксплуатации. Топливный бак содержит дренажную и заправочную горловины, линии подачи газа и расхода топлива с пусковыми клапанами, а также эластичную компенсационную емкость, размещенную во внутренней части бака внутри перфорированного предохранительного контейнера, снабженную дренажной горловиной, прикрепленной к стенке бака. В осевом канале горловины под заглушкой выполнена цилиндрическая полость с ограничительным буртиком в ее нижней части. В средней части полости размещен съемный поршень с уплотнительной прокладкой. Способ эксплуатации топливного бака заключается в том, что перед началом эксплуатации незаправленного топливного бака наддувают избыточным консервационным давлением газа и герметизируют полость эластичной компенсационной емкости, а также герметизируют топливную полость бака. При этом величину избыточного консервационного давления выбирают из условия обеспечения нахождения эластичной компенсационной емкости в расправленном состоянии. Перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа стравливают. Изобретение направлено на увеличение срока службы топливного бака летательного аппарата. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов (ЛА), в частности к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке, конкретно к конструктивной модификации топливного бака (ТБ).

Известен топливный бак летательного аппарата - патент РФ на полезную модель №63774, принятый за прототип, содержащий эластичную компенсационную емкость, размещенную в полости бака внутри тонколистового перфорированного контейнера, прикрепленного к элементам конструкции полости бака, при этом эластичная компенсационная емкость закреплена внутри перфорированного предохранительного контейнера посредством подвижного соединения с обеспечением возможности ее складывания и снабжена дренажной горловиной, прикрепленной к стенке бака, содержащей осевой дренажный канал, снабженный дренажной трубкой, выполненной в виде коллектора и прикрепленной к внутренней поверхности емкости, и резьбовой заглушкой, установленной на выходе канала, снабженной отверстием, сообщенным с окружающей средой. Общеизвестными признаками топливных баков летательных аппаратов являются также наличие дренажной и заправочной горловин, а также линий подачи газа и расхода топлива с пусковыми клапанами.

Существенными признаками предлагаемого ТБ ЛА, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: топливный бак летательного аппарата содержит дренажную и заправочную горловины, линии подачи газа и расхода топлива с пусковыми клапанами, а также эластичную компенсационную емкость, размещенную во внутренней части бака внутри перфорированного предохранительного контейнера, снабженную дренажной горловиной, прикрепленной к стенке бака, при этом горловина содержит осевой канал и съемную заглушку в верхней части горловины с дренажным отверстием в окружающую среду.

Известен способ эксплуатации прототипа - патент РФ на полезную модель №63774, включающий хранение незаправленного топливного бака, его заправку топливом с последующей выработкой. Необходимость такого способа вызвана ограничением срока службы ТБ в заправленном состоянии и, как правило, используется после изготовления ТБ при доставке в составе ЛА в эксплуатирующую организацию до момента его первой заправки топливом и после слива топлива до момента его повторной заправки. Все существенные признаки совпадают с существенными признаками предлагаемого способа эксплуатации ТБ.

В известном ТБ и способе его эксплуатации на этапах его эксплуатации в незаправленном топливом состоянии, при которых возможно транспортирование, включая воздушное, поверхность эластичной компенсационной емкости при действии транспортировочных перегрузок подвергается большому циклу перемещений внутри контейнера с образованием складок. В местах изгиба образуются микротрещины, уменьшающие степень герметичности материала и срок службы эластичной компенсационной емкости.

Предлагаемым ТБ и способом его эксплуатации решается задача увеличения срока службы эластичной компенсационной емкости.

Для решения поставленной задачи в ТБ ЛА, содержащем дренажную и заправочную горловины, линии подачи газа и расхода топлива с пусковыми клапанами, а также эластичную компенсационную емкость, размещенную во внутренней части бака внутри перфорированного предохранительного контейнера, снабженную дренажной горловиной, прикрепленной к стенке бака, при этом горловина содержит осевой канал и съемную заглушку в верхней части горловины с дренажным отверстием в окружающую среду, в осевом канале горловины под заглушкой выполнена цилиндрическая полость с ограничительным буртиком в ее нижней части; в средней части полости размещен съемный поршень с уплотнительной прокладкой, снабженный направленным к съемной заглушке хвостовиком, содержащим упорную поверхность, при этом в съемной заглушке выполнена цилиндрическая полость для упорной поверхности хвостовика. Дополнительно, для предупреждения о незаправленном топливом ТБ перед полетом ЛА хвостовик поршня выполнен с концевой частью, выступающей через отверстие заглушки за ее наружный контур, при этом к выступающей концевой части хвостовика прикреплен сигнальный флажок.

Отличительными признаками предлагаемого ТБ ЛА являются выполнение в осевом канале горловины под заглушкой цилиндрической полости с ограничительным буртиком в ее нижней части, а также размещение в средней части полости съемного поршня с уплотнительной прокладкой, снабженного направленным к съемной заглушке хвостовиком, содержащим упорную поверхность, и выполнение в съемной заглушке цилиндрической полости для упорной поверхности хвостовика. Кроме того, дополнительно хвостовик поршня может быть выполнен с концевой частью, выступающей через отверстие заглушки за ее наружный контур, при этом к выступающей концевой части хвостовика может быть прикреплен сигнальный флажок.

Для решения поставленной задачи в способе эксплуатации топливного бака с эластичной компенсационной емкостью, включающем хранение незаправленного топливного бака, его заправку топливом с последующей выработкой, перед началом эксплуатации незаправленного топливного бака наддувают избыточным консервационным давлением газа и герметизируют полость эластичной компенсационной емкости, а также герметизируют топливную полость бака, при этом величину избыточного консервационного давления выбирают из условия обеспечения нахождения эластичной компенсационной емкости в расправленном состоянии, перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа стравливают. Кроме того, для дополнительного увеличения срока службы эластичной компенсационной емкости в предлагаемом способе, дополнительно, перед герметизацией топливной полости бака осуществляют ее наддув избыточным консервационным давлением газа, при этом в процессе наддува обеих полостей обеспечивают опережающий рост давления газа в полости эластичной компенсационной емкости; перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа в топливной полости стравливают, при этом в процессе стравливания консервационного давления газа в обеих полостях обеспечивают опережающий сброс давления газа в топливной полости бака; для консервации топливной полости бака и полости эластичной компенсационной емкости используют инертный газ.

Предлагаемый способ отличается тем, что перед началом эксплуатации незаправленного топливного бака наддувают избыточным консервационным давлением газа и герметизируют полость эластичной компенсационной емкости, а также герметизируют топливную полость бака, при этом величину избыточного консервационного давления выбирают из условия обеспечения нахождения эластичной компенсационной емкости в расправленном состоянии; перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа стравливают. Кроме того, то, что перед герметизацией топливной полости бака осуществляют ее наддув избыточным консервационным давлением газа, при этом в процессе наддува обеих полостей обеспечивают опережающий рост давления газа в полости эластичной компенсационной емкости; перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа в топливной полости стравливают, при этом в процессе стравливания консервационного давления газа в обеих полостях обеспечивают опережающий сброс давления газа в топливной полости бака; величина консервационного давления в полости эластичной компенсационной емкости превышает величину консервационного давления в топливной полости бака; для консервации топливной полости бака и полости эластичной компенсационной емкости используют инертный газ.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат: обеспечивается увеличение срока службы эластичной компенсационной емкости. Дополнительно, обеспечивается сигнализация о незаправленном ТБ перед полетом ЛА.

Предложенные технические решения могут найти применение в конструкциях ТБ, эксплуатирующихся в широком диапазоне температур окружающей среды, исключающих при этом контакт топлива с воздухом окружающей среды, без герметизации газовой полости бака и, как следствие, исключающих появление в баке высокого давления или вакуума.

Сущность предлагаемого ТБ ЛА и способа его эксплуатации проиллюстрирована на чертежах.

На фиг.1 изображен общий вид топливного бака в разрезе.

На фиг.2 изображен продольный разрез дренажной горловины эластичной компенсационной емкости ТБ плоскостью А-А (фиг.1).

На фиг.3 изображен поперечный разрез дренажной горловины эластичной компенсационной емкости плоскостью Б-Б (фиг.2).

Представленный на чертежах ТБ 1 ЛА содержит дренажную горловину 2 и заправочную горловину 3, линию подачи газа 4 с пусковым клапаном 5 и линию расхода топлива 6 с пусковым клапаном 7, а также эластичную компенсационную емкость 8, размещенную во внутренней части бака 1 внутри перфорированного предохранительного контейнера 9, снабженную дренажной горловиной 10, прикрепленной к стенке 11 (фиг.2) ТБ 1, при этом горловина 10 содержит осевой канал 12 и съемную заглушку 13 в верхней части горловины 10 с дренажным отверстием 14 в окружающую среду. В осевом канале 12 горловины 10 под заглушкой 13 выполнена цилиндрическая полость 15 с ограничительным буртиком 16 в ее нижней части. В средней части полости 15 размещен съемный поршень 17 с уплотнительной прокладкой 18, снабженный направленным к съемной заглушке 13 хвостовиком 19, содержащим оребрение 20 с упорной поверхностью 21, при этом в съемной заглушке 13 выполнена цилиндрическая полость 22 для упорной поверхности 21 оребрения 20 хвостовика 19 поршня 17. Хвостовик 19 поршня 17 выполнен с концевой частью 23, выступающей через отверстие 14 заглушки 13 за ее наружный контур, при этом в выступающей концевой части 23 хвостовика 19 выполнено отверстие 24, посредством которого к концевой части 23 прикреплен сигнальный флажок 25.

Дренажная горловина 10 эластичной компенсационной емкости 8 прикреплена гайкой 26 к эластичному материалу 27 емкости 8 через шайбу 28 посредством резьбы 29, выполненной на наружной поверхности горловины 10.

Работа ТБ 1 ЛА и реализация способа его эксплуатации осуществляются следующим образом. После изготовления ТБ 1 поршень 17 с уплотнительной прокладкой 18 находится в комплекте запасных частей, инструментов и приспособлений (ЗИП). Из дренажной горловины 10 вывинчивается съемная заглушка 13 и на ее место подстыковывается приспособление для наддува эластичной компенсационной емкости 8 консервационным давлением газа, при этом величину консервационного давления выбирают из условия предотвращения значительной деформации эластичной компенсационной емкости 8. Обеспечивается наддув емкости 8 необходимым давлением, в процессе которого под действием сил давления газа эластичный материал 27 расправляется в объеме перфорированного предохранительного контейнера 9, прижимаясь к его стенкам. Приспособление для наддува отстыковывается от дренажной горловины 10, в ее осевой канал 12 устанавливается поршень 17 с уплотнительной прокладкой 18 и съемная заглушка 13. Для этого предварительно хвостовик 19 поршня 17 вставляют в полость заглушки 13, при этом оребрение 20 хвостовика 19 обеспечивает положение поршня 17 на оси канала 12 дренажной горловины 10 компенсационной емкости 8 при направлении заглушки 13 в канал 10 и попадание поршня 17 в полость 15 при креплении заглушки 13. Диаметр цилиндрической полости 15 канала 12 горловины 10 выполняется небольшим, чтобы за время установки поршня 17 с уплотнительной прокладкой 18 в полость 15 консервационное давление газа в эластичной компенсационной емкости 8 изменялось несущественно. После закрепления заглушки 13 под действием давления газа в полости эластичной компенсационной емкости 8 на поршень 17 упорная поверхность 21 оребрения 20 хвостовика 19 прижимается к торцу полости 22, при этом прокладка 18 уплотняет зазор между поршнем 17 и цилиндрической поверхностью полости 15, что предотвращает утечку газа в полости эластичной компенсационной емкости 8, сохраняя в ней избыточное давление газа, обеспечивая расправленное состояние эластичного материала 27 и его контакт со стенками перфорированного контейнера 9. Герметизация топливной полости ТБ 1 обеспечивается закрытым положением пускового клапана 5 в линии подачи газа 4 и пускового клапана 7 в линии расхода топлива 6, а также закрытием дренажного клапана 2 и заправочной горловины 3. После герметизации полостей ТБ 1 при изменении температуры окружающей среды, нагреве или охлаждении ТБ 1 давление в топливной полости ТБ 1 и в полости емкости 8 увеличивается или уменьшается синхронно, и первоначальный перепад давления, действующий на эластичный материал 27 емкости 8, меняется незначительно. Благодаря расправленному положению эластичного материала 27 емкости 8 обеспечивается его опора на стенки контейнера 9 при действии циклических знакопеременных перегрузок, что исключает образование многочисленных складок поверхности эластичного материала 27, приводящих к потере его герметичности, таким образом, обеспечивается увеличение срока службы емкости 8. Перед заправкой ТБ 1 топливом заглушка 13 и поршень 17 снимаются, и консервационное давление газа из эластичной компенсационной емкости 8 стравливается через канал 12 в окружающую среду. После чего открываются дренажная горловина 2 и заправочная горловина 3 и обеспечивается подача топлива от топливозаправщика в ТБ 1 до полного обжатия эластичного материала 24 компенсационной емкости 8 и появления топлива из дренажной горловины 2. Дренажная горловина 2 ТБ 1 закрывается. К дренажной горловине 10 компенсационной емкости 8 подстыковывается приспособление для подачи давления газа, под действием давления которого из ТБ 1 сливается необходимый объем топлива, который определяет объем газа в компенсационной емкости 8 и объем топлива в ТБ 1 в соответствии с его температурой при заправке. Заправочная горловина 3 закрывается. В дренажную горловину 10 устанавливается заглушка 13, а поршень 17 прикладывается в ЗИП до момента повторной консервации ТБ 1 после слива топлива.

Устройство по п.2 формулы работает аналогично описанной работе устройства по п.1, при этом к отверстию 24 концевой части 23, выступающей через отверстие 14 заглушки 13 за ее наружный контур, прикреплен флажок 25, который обычно окрашивается в красный цвет и является предупреждением об отсутствии топлива в ТБ 1, находящемся под действием консервационного давления, и о неготовности ЛА к полету. Наличие флажка 25 уменьшает вероятность аварийной ситуации.

Способ по п.4 реализуется аналогично описанному выше способу эксплуатации ТБ 1. Дополнительно, через дренажную горловину 2 ТБ 1 наддувается консервационным давлением газа его топливная полость, после чего горловина 2 закрывается и осуществляется эксплуатация ТБ 1 в незаправленном топливом состоянии. При этом на материал 27 компенсационной емкости 8 не действует перепад давления, равный разнице консервационного давления и давления окружающей среды. Снятие напряжения на стенках материала 27 способствует увеличению его срока службы. Опережающий рост давления в полости компенсационной емкости 8 по сравнению с ростом давления в топливной полости ТБ 1 при наддуве полостей и опережающий сброс давления в топливной полости ТБ 1 по сравнению с падением давления в полости компенсационной емкости 8, при стравливании газа из полостей ТБ 1 для заправки топливом, обеспечивают при этом превышение давления газа в емкости 8 и нахождение материала 27 в расправленном состоянии, что исключает появление складок на поверхности материала 27 и дополнительно увеличивает срок службы эластичной компенсационной емкости 8.

Способ по п.5 реализуется аналогично способу по п.4, дополнительно, благодаря тому, что величина консервационного давления в полости эластичной компенсационной емкости превышает величину консервационного давления в топливной полости бака, исключается возможность превышения консервационного давления в ТБ 1 над консервационным давлением в емкости 8 из-за погрешности измерительного прибора приспособления для наддува и, вследствие этого, не полное прилегание материала 27 к стенке контейнера 9 в процессе эксплуатации ТБ 1, а также гарантируется небольшое усилие прижатия материала 27 к стенке контейнера 9. Дополнительное ограничение подвижности материала 27 в контейнере 9 также способствует уменьшению возможности образования складок поверхности материала 27 и тем самым увеличивает срок службы компенсационной емкости 8.

Способ по п.6 реализуется аналогично любому из способов по п.п.3-5, дополнительно, благодаря использованию инертного газа для наддува консервационным давлением компенсационной емкости 8 или топливной полости ТБ 1 уменьшается контакт материала 27 с кислородом воздуха, что уменьшает скорость старения материала 27 и способствует дополнительному увеличению срока службы компенсационной емкости 8. При этом перед первой консервацией ТБ 1, после его изготовления, воздух в его топливной полости и в полости компенсационной емкости 8 замещается инертным газом, например азотом. Для этого указанные полости предварительно вакуумируются с последующей подачей инертного газа или продуваются инертным газом. Вытеснение топлива из ТБ 1 для его последующей герметизации также обеспечивается подачей инертного газа через дренажную горловину 2. Слив топлива осуществляется через магистраль 6 при открытом пусковом клапане 7.

1. Топливный бак летательного аппарата, содержащий дренажную и заправочную горловины, линии подачи газа и расхода топлива с пусковыми клапанами, а также эластичную компенсационную емкость, размещенную во внутренней части бака внутри перфорированного предохранительного контейнера, снабженную дренажной горловиной, прикрепленной к стенке бака, при этом горловина содержит осевой канал и съемную заглушку в верхней части горловины с дренажным отверстием в окружающую среду, отличающийся тем, что в осевом канале горловины под заглушкой выполнена цилиндрическая полость с ограничительным буртиком в ее нижней части; в средней части полости размещен съемный поршень с уплотнительной прокладкой, снабженный направленным к съемной заглушке хвостовиком, содержащим упорную поверхность, при этом в съемной заглушке выполнена цилиндрическая полость для упорной поверхности хвостовика.

2. Топливный бак по п.1, отличающийся тем, что хвостовик поршня выполнен с концевой частью, выступающей через отверстие заглушки за ее наружный контур, при этом к выступающей концевой части хвостовика прикреплен сигнальный флажок.

3. Способ эксплуатации топливного бака с эластичной компенсационной емкостью в предохранительном контейнере, включающий хранение незаправленного топливного бака, его заправку топливом с последующей выработкой, отличающийся тем, что перед началом эксплуатации незаправленного топливного бака наддувают избыточным консервационным давлением газа и герметизируют полость эластичной компенсационной емкости, а также герметизируют топливную полость бака, при этом величину избыточного консервационного давления выбирают из условия обеспечения нахождения эластичной компенсационной емкости в расправленном состоянии; перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа стравливают.

4. Способ эксплуатации по п.3, отличающийся тем, что перед герметизацией топливной полости бака осуществляют ее наддув избыточным консервационным давлением газа, при этом в процессе наддува обеих полостей обеспечивают опережающий рост давления газа в полости эластичной компенсационной емкости; перед заправкой бака топливом избыточное консервационное давление газа в топливной полости стравливают, при этом в процессе стравливания консервационного давления газа в обеих полостях обеспечивают опережающий сброс давления газа в топливной полости бака.

5. Способ эксплуатации по п.4, отличающийся тем, что величина консервационного давления в полости эластичной компенсационной емкости превышает величину консервационного давления в топливной полости бака.

6. Способ эксплуатации по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что для консервации топливной полости бака и полости эластичной компенсационной емкости используют инертный газ.