Способ испытания самолетной системы нейтрального газа для минимизации образования воспламеняемых паров топлива
Владельцы патента RU 2392197:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" (RU)
Изобретение относится к области авиации, а именно к способу испытания самолетной системы нейтрального газа для минимизации образования воспламеняемых паров топлива. Способ заключается в подаче нейтрального газа в надтопливное пространство баков, определении эффективности работы системы с различным расходом нейтрального газа, с изменением количества топлива в баках, путем измерения давления в трубопроводе подачи нейтрального газа и в дренажном баке, контроля за температурой у мембранного модуля генератора нейтрального газа, определения с помощью датчиков кислорода снижения концентрации кислорода. Также дополнительно при выключенном генераторе нейтрального газа в первую очередь оценивают эффективность работы системы ввода нейтрального газа в топливные баки, во входной трубопровод самолетной части системы нейтрального газа подают азот от наземного источника, определяют в каждом топливном баке правильность установки коллекторов ввода азота в надтопливное пространство, путем оценки идентичности уменьшения содержания кислорода паровоздушной смеси во всех отсеках бака с помощью приборов, контролирующих содержание кислорода, а затем отключают подачу азота от наземного источника, производят подачу нейтрального газа от работающего генератора нейтрального газа и определяют эффективность работы генератора нейтрального газа. Технический результат заключается в повышении эффективности работы системы по снижению содержания кислорода паровоздушной смеси топливных баков. 1 ил.
Изобретение относится к области авиации, а именно к топливным системам летательных аппаратов, и касается мер безопасности, предотвращающих воспламенение паров топлива.
Известен способ минимизации образования воспламеняемых паров топлива, рекомендованный циркуляром РЦ-АЛ 25Т, включающий определение величин давления паровоздушной смеси в надтопливном пространстве баков самолетов транспортной категории с использованием систем дренажа топливных баков.
Однако способ не обеспечивает необходимое снижение концентрации кислорода для обеспечения пожаробезопасных условий.
Известны зарубежные и отечественные Нормы Летной Годности - Авиационные правила АП 25 и FAR/CS 25 Federal Aviation Requirements, part 25, Certification Standart (Europen Aviation Requlations) [n 25.981(c)] об оснащении самолетов средствами и способом по минимизации образования в топливных баках воспламеняемых паров топлива. В состав средств включены генератор нейтрального газа (НГ), трубопровод самолетной части системы ввода нейтрального газа в топливные баки и приборы, контролирующие содержание кислорода в паровоздушной смеси надтопливного пространства.
Известный способ испытания систем минимизации образования в топливных баках воспламеняемых паров топлива включает на этапе наземных испытаний операции подачи ингибитора - нейтрального газа от работающего генератора НГ через входной коллекторный трубопровод самолетной части системы НГ в надтопливное пространство баков с целью уменьшения содержания кислорода в паровоздушной смеси до огнеобезопасного значения. Определение эффективности работы системы с различным расходом нейтрального газа, с изменением количества топлива в баках, путем измерения давления в трубопроводе подачи НГ и в дренажном баке, контроля за температурой у мембранного модуля генератора НГ, определения с помощью датчиков кислорода степени снижения концентрации кислорода в паровоздушной смеси до огнеопасного значения во всех отсеках топливных баков в наземных испытаниях.
Однако в указанном способе не учитывается отдельное влияние работы генератора НГ и системы ввода нейтрального газа на эффективность работы системы нейтрального газа по минимизации образования воспламеняемых паров топлива в баках.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении эффективности работы системы по снижению содержания кислорода паровоздушной смеси топливных баков, за счет определения очередности и условий проведения наземных испытаний самолета.
Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе испытания самолетной системы нейтрального газа, содержащей генератор НГ, систему ввода нейтрального газа в топливные баки, включающем следующие операции:
- подачу нейтрального газа от работающего генератора НГ через входной коллекторный трубопровод самолетной части системы нейтрального газа в надтопливное пространство баков;
- определение эффективности работы системы с различным расходом нейтрального газа до получения объемной концентрации смеси паров топлива с воздухом и нейтральным газом, исключающим возможность образования в топливных баках воспламеняемых паров топлива;
- изменение количества топлива в баках путем измерения давления в трубопроводе подачи нейтрального газа и в дренажном баке;
- контроль за температурой у мембранного модуля генератора НГ,
- определение с помощью датчиков кислорода процентного содержания кислорода и снижение концентрации кислорода в паровоздушной смеси до огнеопасного значения во всех отсеках топливных баках в наземных испытаниях.
Дополнительно при выключенном генераторе НГ в первую очередь оценивают эффективность работы системы ввода нейтрального газа в топливные баки. Во входной трубопровод самолетной части системы НГ подают азот от наземного источника. При заданном расположении выходов дренажных трубопроводов определяют в каждом топливном баке правильность установки коллекторов ввода азота в надтопливное пространство, путем оценки идентичности уменьшения содержания кислорода паровоздушной смеси во всех отсеках бака с помощью приборов, контролирующих содержание кислорода. Определяют эффективность работы системы ввода нейтрального газа, а затем отключают подачу азота от наземного источника. Производят подачу нейтрального газа от работающего генератора НГ и определяют эффективность работы генератора НГ.
Таким образом, установленная очередность испытаний позволит повысить надежность работы системы по снижению содержания кислорода в паровоздушной смеси.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена схема самолетной системы нейтрального газа, где на схеме показаны:
1 - штуцер отбора воздуха от СКВ;
2 - перекрывной кран;
3 - расходомер;
4 - обратный клапан;
5 - фильтр;
6 - охладитель;
7 - подогреватель;
8 - осушитель;
9 - датчик температуры;
10 - мембранные модули;
11 - отвод воздуха с повышенным содержанием кислорода;
12 - регулятор расхода нейтрального газа;
13 - датчик кислорода;
14 - штуцер подачи азота от наземного источника;
15 - датчик давления;
16 - коллектор ввода нейтрального газа;
17 - дренажный трубопровод;
18 - топливные баки;
19 - дренажный бак;
20 - заборный штуцер дренажа;
21 - трубопровод подачи нейтрального газа;
22 - патрубок дренажа;
23 - межбаковая перегородка;
24 - передняя стенка бака;
23 - задняя стенка бака;
26 - трубопровод подачи воздуха.
Способ осуществляется следующим образом.
В настоящее время отечественные и зарубежные Нормы летной годности - Авиационные правила АП 25 и FAR/CS 25 дополнены требованием [п.25.981(с)] об оснащении самолетов средствами по минимизации образования в топливных баках воспламеняемых паров топлива. Одним из таких средств является подача в надтопливное пространство баков ингибитора (нейтрального газа) с целью уменьшения содержания кислорода в смеси паров топлива с воздухом до огнебезопасного значения. Для выполнения этих условий самолет оснащается системой нейтрального газа (НГ), включающей в своем составе генератор НГ, систему ввода НГ в баки и приборы, контролирующие содержание кислорода в парогазовой смеси баков.
Предлагаемый способ показывает очередность и условия определения эффективности системы НГ по снижению содержания кислорода в паровоздушной смеси баков до огнебезопасного значения в наземных испытаниях самолета.
Системы НГ, которыми оснащаются самолеты транспортной категории, базируются на генераторах с мембранными модулями, в которых воздух, отобранный из системы кондиционирования самолета, разделяется на две части: одну, содержащую повышенное содержание азота, и вторую, содержащую повышенное содержание кислорода. Составляющая с повышенным содержанием азота (нейтрального газа) подается через систему ввода НГ в топливные баки, а составляющая с повышенным содержание кислорода выводится в атмосферу. Схема приведена на чертеже.
Воздух, отобранный ив системы кондиционирования, перед поступлением в мембранные модули 10 проходит через трубопровод 26, фильтры 5, теплообменники 6, 7 и осушитель 8, включенные в состав генератора НГ, после модулей нейтральный газ с заданными температурой, давлением и содержанием кислорода вводится в топливные баки 18.
На самолетах надтопливное пространство баков сообщается трубопроводами дренажа 17 с дренажным баком 19, оснащенным заборным штуцером дренажа 20 выхода в атмосферу. Дренажные трубопроводы 17 в каждом баке обычно имеют два выхода 22, размещенные так, чтобы в них не попадало топливо. Сами баки внутри перегорожены межбаковыми перегородками 23 нервюрами, уменьшающими колебание и плескание топлива. Поэтому введение нейтрального газа в каждый бак должно быть согласовано с расположением выходов дренажных трубопроводов 17, чтобы во всех отсеках бака паровоздушная смесь с уменьшенным содержанием кислорода была идентична. Нейтральный газ, поступающий в бак, перемешивается с находящейся там паровоздушной смесью, а избыток смеси по трубопроводу дренажа выходит в дренажный бак и далее удаляется в атмосферу.
Эффективность работы системы НГ оценивается по содержанию кислорода в парогазовой смеси в баках, которое измеряется датчиками кислорода 13 и которое должно быть огнебезопасным. Место установки датчиков в баках также следует согласовывать для получения представительных результатов с местами ввода НГ и выходами дренажных трубопроводов в баке.
Работа системы НГ обеспечивает огнебезопасность, если содержание кислорода в парогазовой смеси топливного бака меньше 12% (объем).
Перед установкой на самолет генератор НГ должен пройти у изготовителя испытания, в процессе которых для каждого режима работы генератора должны быть определены:
- концентрация кислорода в выходящем из генератора нейтральном газе и его часть в общем расходе воздуха через генератор;
- гидравлические и тепловые характеристики теплообменников в составе генератора;
- величины давления и температуры нейтрального газа на выходе из генератора.
Перечисленные показатели должны содержаться в материалах, представляемых с генератором.
Началу наземных испытаний системы НГ на самолете должна предшествовать конструктивная проработка размещения в баках коллекторов 16 ввода нейтрального газа и датчиков кислорода.
Первый этап наземных испытаний на самолете при выключенном генераторе НГ после оснащения баков коллекторами ввода 16 и датчиками выполняется с подачей азота во входной трубопровод 21 самолетной части системы ввода НГ из наземного источника, например, от автомобильного азотозаправщика. Входной трубопровод следует оснастить штуцером 14 для подсоединения шланга азотозаправщика. В этих условиях следует определить правильность установки в баках коллекторов ввода 16 азота, обеспечивающих получение огнебезопасного содержания кислорода в парогазовой смеси баков, и работоспособность датчиков кислорода 13. Определение эффективности системы ввода НГ следует провести при различных количествах топлива в баках и при различных расходах подачи азота. Затем отключают подачу азота от наземного источника.
Второй этап наземных испытаний выполняется с подачей нейтрального газа от работающего генератора НГ. Оценка эффективности такой системы НГ производится при различных режимах подачи в генератор воздуха с одновременным определением соответствия получаемых показателей воздуха, на входе в генератор и показателей нейтрального газа на выходе генератора требуемым значениям. Испытания следует проводить при различных количествах топлива в баках и различных режимах работы генератора НГ.
В испытаниях по второму этапу, кроме определения содержания кислорода в парогазовой смеси баков, следует измерять датчиками давления 15, температуры 9 воздуха и датчиком кислорода 13 следующие параметры:
- давление и температуру воздуха на входе генератора НГ;
- давление нейтрального газа на выходе генератора и содержание в газе кислорода.
- давление в надтопливном пространстве баков.
Средства измерения и контроля, а также оборудование, инструменты и приспособления, имеющие точностные и нормативные метрологические характеристики, должны быть подтверждены.
Способ испытания самолетной системы нейтрального газа, содержащей генератор нейтрального газа, систему ввода нейтрального газа в баки, включающий операции подачи нейтрального газа от работающего генератора нейтрального газа через входной коллекторный трубопровод самолетной части системы нейтрального газа в надтопливное пространство баков, определения эффективности работы системы с различным расходом нейтрального газа с изменением количества топлива в баках путем измерения давления в трубопроводе подачи нейтрального газа и в дренажном баке, контроля за температурой у мембранного модуля генератора нейтрального газа, определения с помощью датчиков кислорода снижения концентрации кислорода в паровоздушной смеси до огнеопасного значения во всех отсеках топливных баках в наземных испытаниях, отличающийся тем, что дополнительно при выключенном генераторе нейтрального газа в первую очередь оценивают эффективность работы системы ввода нейтрального газа в топливные баки, во входной трубопровод самолетной части системы нейтрального газа подают азот от наземного источника, определяют в каждом топливном баке правильность установки коллекторов ввода азота в надтопливное пространство путем оценки идентичности уменьшения содержания кислорода паровоздушной смеси во всех отсеках бака с помощью приборов, контролирующих содержание кислорода, а затем отключают подачу азота от наземного источника, производят подачу нейтрального газа от работающего генератора НГ и определяют эффективность работы генератора нейтрального газа.
