Способ защиты топливного фильтра двигателя воздушного судна от образования в топливе опасного количества кристаллов льда на всех этапах полета

Изобретение относится к способу оценки низкотемпературной прокачиваемости топлива двигателей воздушных судов (ВС). Предложенный способ заключается в том, что прокачивают охлажденное в баках ВС до отрицательной температуры топливо через подогреватель и далее через магистральный фильтр, производят контроль перепада давления на фильтре при прокачке топлива с выделяющейся из топлива растворенной водой, поддерживают положительную температуру на входе в топливный фильтр. При температуре топлива в баках ВС ниже минус 12°С обледенение фильтра становится маловероятным вследствие значительного уменьшения объемного содержания в топливе растворенной воды. Перепад давления при температуре ниже минус 12°С на фильтре не превышает допустимые значения на всех этапах полета ВС для безопасной работы двигателя. Обеспечивается защита фильтра двигателя от обледенения без снижения надежности работы фильтра, обеспечивающая безопасную работу двигателя ВС. 2 ил.

 

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к топливным системам, а именно к способам оценки низкотемпературной прокачиваемости топлив для двигателей воздушных судов (ВС).

Известны требования FAR, США, Part 25 - Airworthiness Standarts Transport Category Airplanes effective. December 17, 2004, включающие следующие условия оценки эффективности:

25.951 (с) Каждая топливная система самолета с газотурбинными двигателями должна быть способна длительно работать во всем диапазоне расходов и давлении топлива, содержащего максимальное возможное в ожидаемых условиях эксплуатации растворенной и свободной воды и охлажденной до наиболее критической температуры обледенения, которые могут встретиться в эксплуатации.

Part 33-33.67b (4) (ii). Топливная система работоспособна во всем диапазоне расходов и давлений с топливом, первоначально насыщаемым водой при 80°F (27°C) до содержания 0.025 унций в галлоне (0,25 см³ на литр) свободной воды, добавленной и охлажденной до наиболее критического состояния для обледенения, вероятного в эксплуатации.

Эти требования выполняют путем демонстрации эффективности специальной одобренной системы фильтра от намерзания льда или тем, что топливная система включает подогреватель топлива, который поддерживает температуру в фильтре или патрубке горючего на уровне более чем 32°F (0°C), что средства фильтрования имеют способность гарантировать, что двигатель продолжит работать в эксплуатации при наиболее критических условиях. Известны рекомендации по способу оценки выполнения требований «Нормы летной годности гражданских самолетов» - № РЦ-АП25ТС - рекомендательный циркуляр Авиационных правил… Межгосударственный Авиационный Комитет, стр.14, 2004 г.

П.25.951 (с) - включающий применение подогревателя, обеспечивающего защиту фильтра от обледенения, если на всех эксплуатационных режимах работы двигателя температура топлива на входе в фильтр поддерживается положительной на всех этапах полета.

Каждая топливная система самолета с газотурбинными двигателями должна быть способна длительно работать во всем диапазоне расходов и давлении топлива, содержащего максимально возможное в ожидаемых условиях эксплуатации количество растворенной и свободной воды и охлажденной до наиболее критической температуры обледенения, которые могут встретиться в эксплуатации.

Однако в известных способах оценку эффективности подогреваемого топлива в защите от обледенения топливного фильтра двигателя осуществляют при условии поддержания положительной температуры на входе в топливный фильтр в диапазоне отрицательной температуры топлива вплоть до минус 30… минус 45°С на всех этапах полета, что усложняет работу подогревателя и может привести к снижению надежности работы фильтра.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении жесткости требований к условиям оценки подогревателя, обеспечивающего защиту фильтра двигателя от обледенения без снижения надежности работы фильтра и обеспечивающего безопасную работу двигателя ВС.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем прокачку охлажденного в баках ВС до отрицательной температуры топлива через подогреватель и далее через магистральный фильтр, поддерживание положительной температуры на входе в топливный фильтр для исключения тем самым образования в топливе опасного количества кристаллов льда выделяющейся в полете из топлива растворенной воды, приводящих к обледенению фильтра и нарушению работы двигателя, измерения температуры топлива на входе и выходе подогревателя на всех эксплуатационных режимах работы двигателя во всем рабочем диапазоне высот полета ВС, согласно изобретению производят контроль давления на фильтре при прокачке топлива с выделяющейся из топлива растворенной воды, и поддерживают положительную температуру топлива на входе фильтра, если температура топлива на входе в подогреватель находится в диапазоне от нуля до минус 12°С. При температуре топлива в баках ВС ниже минус 12°С обледенение фильтра становится мало вероятным вследствие значительного уменьшения содержания растворенной воды в топливе, в этих условиях перепад давления на фильтре не превышает допустимые значения на всех этапах полета ВС для безопасной работы двигателя.

Кроме того, при положительных температурах 20…27°С максимальное возможное в ожидаемых условиях эксплуатации объемное содержание растворенной воды в топливе составляет 0,02% объема топлива, ниже нуля градусов - 0,005% объема топлива, ниже минус 12°С топливо становится практически сухим.

Предлагаемый способ поясняется на фиг.1 и на фиг.2.

На фиг.1 показано изменение количества растворенной воды в топливе с Н₂О, % (объем) от температуры топлива:

где 1 - содержание растворенной воды в топливе с Н₂О, % (объем);

2 - температура топлива, 3 - изменение количества растворенности воды в топливе.

На фиг.2 изображена схема топливной системы ВС.

Способ осуществляется следующим образом.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, (см. фиг.2), на котором изображена схема топливной системы воздушного судна. В топливной магистрали последовательно установлены топливный бак 4 с насосом подкачки 5, перекрывной пожарный кран 6, двигательный насос подкачки 7, топливо-масляный подогреватель топлива (теплообменник) 8, топливный фильтр 9 с сигнализатором перепада давления 10 и перепускным клапаном 11, насос-регулятор двигателя 12.

Производят с помощью насосов прокачку охлажденного в баках 4 до отрицательной температуры реактивного топлива через подогреватель 8 и далее через магистральный топливный фильтр 9. На входе фильтра 9 размещен применяемый подогреватель 8, выполненный в виде теплообменника, в котором топливо нагревается горячим маслом двигателя. При работающем двигателе измеряют температуры топлива при входе и выходе подогревателя на всех эксплуатационных режимах работы двигателя во всем рабочем диапазоне высот полета ВС производят контроль перепада давления на фильтре 9. При прокачке топлива с кристаллами льда выделяющейся в полете из топлива растворенной воды через подогреватель 8 поддерживают положительную температуру топлива на входе фильтра, если температура топлива на входе в подогреватель находится в пределах от нуля до минус 12°С. При этом производят контроль за перепадом давления с помощью датчика 10, установленного на фильтре 9.

Поддержание положительной температуры на входе в топливный фильтр 9 обеспечивает защиту фильтра двигателя от образования в топливе опасного количества кристаллов льда, выделяющейся в полете топлива растворенной воды. При температуре топлива в баках ВС ниже минус 12°С обледенение фильтра становится мало вероятным вследствие значительного уменьшения объемного содержания растворенной воды в топливе, из-за выделения растворенной воды из топлива в свободную. Перепад давления при температуре ниже минус 12°С на фильтре не превышает допустимые значения на всех этапах полета ВС для безопасной работы двигателя.

Как показано на фиг.1, при положительных температурах 20…27°С максимальное возможное в ожидаемых условиях эксплуатации объемное содержание растворенной воды в топливе составляет 0,02% объема топлива, ниже нуля градусов - 0,005% объема топлива, ниже минус 12°С топливо становится практически сухим из-за значительного выделения из топлива растворенной воды.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает снижение жесткости требований к условиям оценки подогревателя, обеспечивающего защиту фильтра двигателя от обледенения без снижения надежности работы фильтра и обеспечивающего безопасную работу двигателя ВС.

Опыт испытаний показал, что заявленный способ исключает возможность образования в топливе кристаллов льда выделяющейся в полете из топлива растворенной воды, приводящих в опасному обледенению фильтра и нарушению работы двигателя, и позволит внести соответствующие изменения в Методах определения соответствия Нормам летной годности гражданских самолетов - № РЦ-АП25ТС - рекомендательный циркуляр Авиационных правил.

Способ защиты топливного фильтра двигателя воздушного судна (ВС) от образования в топливе опасного количества кристаллов льда выделяющейся из топлива растворенной воды на всех этапах полета, включающий прокачку охлажденного в баках ВС до отрицательной температуры топлива через подогреватель и далее через магистральный фильтр, измерения температуры топлива на входе и выходе подогревателя на всех эксплуатационных режимах работы двигателя во всем рабочем диапазоне высот полета ВС, проверку поддержания положительной температуры на входе в топливный фильтр для исключения тем самым образования в топливе опасного количества кристаллов льда, образующихся из свободной воды, приводящих к обледенению фильтра и нарушению работы двигателя, отличающийся тем, производят контроль перепада давления на фильтре при прокачке топлива с растворенной водой, осуществляют проверку поддержания положительной температуры топлива на входе в фильтр, когда температура топлива на входе в подогреватель находится в критическом диапазоне от нуля до -12°С, и соответственно при этой температуре количество свободной воды в потоке топлива, поступающего в фильтр, уменьшается, а при температуре ниже -12°С топливо остается практически без свободной воды, вследствие чего перепад давления на фильтре не превышает допустимые значения на всех этапах полета ВС.