Топливная система самолёта

Рис.1

На рисунке 2 показано расположение баков на самолёте Ту-154

Рис.2

На рисунке 3 показано расположение баков на самолётах семейства А-320. Дренажный бак на концах крыла предназначен для перетекания в него топлива из других баков, в случае его теплового расширения, при стоянке с полными баками, а также для кратковременного заполнения этого бака в случае отказа клапанов заправки, во избежании раздутия баков.

Рис.3

Есть самолёты у которых часть топливных баков располагается в хвостовой части самолёта, например Ил-62, боинг-747.
Топливный бак представляет из себя кессон, являющийся силовым элементом крыла самолёта. Изнутри топливный бак по всей поверхности покрыт специальным герметизирующим составом, который предотвращает утечки топлива через стыковые технологические поверхности. Этот состав, в жидком состоянии, наносится на внутреннюю поверхность кессона при его изготовлении, затем на специальном стенде, кессон вращается во всех плоскостях, обеспечивая равпомерное растекание герметизирующего состава по всей внутренней поверхности.
Основной принцип топливных систем всех самолётов заключается в том, чтобы каждый двигаталь питался от своего бака, левый двигатель от левого бака или группы баков, средний, от центрального бака, правый двигатель от правой групы баков. Если двигателей на самолёте всего два, то сначала они питаются от центрального бака, а затем каждый от своего.
Для обеспечения бесперебойной подачи топлива к двигателям, все топливные баки, или группы баков, кольцуются между собой посредством специальных кранов кольцевания "1"(см рис.4)

Рис.4

Краны кольцевания в нормальном состоянии перекрыты, и открываются только в случае отказа какой-либо системы подачи топлива к любому двигаталю, обеспечивая его бесперебойную работу.
В топливной магистрали каждого двигателя установлены фильтры тонкой очистки "4"(рис4). Фильтроэлемент выполнен из металлической сетки саржевого плетения с размером плетения всего несколько микрон. В случае засорения топливного фильтра, вокруг него предусмотрен обводной трубопровод "5"(см.рис4), по которому топливо пойдёт не очищенным, также обеспечивая работу двигателя.
Непосредственно перед двигателем устанавливается пожарный кран "3"(рис4), который перекрывается в случае возникновения пожара на двигателе. При стоянке самолёта с выключенным двигателем пожарный кран закрыт.
Авиационное топливо не является идеальным чистым, хотя и имеет высокую степень очистки, оно содержит растворимую в нём воду. Вода в топливо поступает из атмосферы, во время контакта поверхности топлива с воздухом в топливном баке. Т.к. плотность воды больше чем у топлива, вода постепенно отстаивается и опускается на дно бака. Перед каждой новой заправкой топлива и после её окончания производится слив отстоя воды из топливных баков через специальные краны слива. Это является обязательной операцией при подготовке самолёта к вылету. Но тем не менее растворённая вода всё равно присутствует в топливе.
Как уже отмечалось на странице http://gendilana.ru/kond.html, температура воздуха на высоте 10-11километров составляет -50⁰С. Топливо при таких температурах особо не меняет своих свойств, а вот растворённая в нём вода кристаллизуется и попадая на топливные фильтры кристаллы воды начисто их забивают. Чтобы предотвратить негативное воздействие этого явления, в магистрали подачи топлива к каждому двигателю установлены топливно маслянные радиаторы(агрегаты) ТМР(ТМА)"2"(см. рис4). Установка этих агрегатов убивает сразу два зайца, во-первых в них происходит нагрев топлива (после прохождения ТМР кристаллизация воды отсутствует), во-вторых происходит охлаждение масла из маслянной системы двигателя. Т.о. получаем двойную выгоду. Кроме того, для предотвращения кристаллообразования в зимнее время в топливо многих самолётов добавляюися специальные присадки, их применение также повышает стабильность работы топливной системы.
Исходя из условия обеспечения сохранения центровки в заданных пределах, выработка топлива из баков осуществляется в определённой последовательности. Для каждого самолёта она своя, есть самолёты с простой последовательностью выработки, например на Б-737, сначали вырабатывается топливо из центрального бака, а потом из крыльевых. На Як-42 вообще нет ни какой последовательности, здесь центровка ни как не зависит от выработки топлива. Но бывают случаи по сложнее, в качестве примера приведу последовательность выработки на самолёте Ту-134(см рис1). При полной заправке, сначала топливо вырабатывается из 3их баков полностью(1очередь), затем топливо начинает вырабатываться из 1вых баков до остатка в них 2200кг(2а очередь). После остатака 2200кг в 1вых баках, выработка переключается на 2ые баки(3я очередь), после полной выработки из 2ых баков, выработка вновь переключается на 1ые баки(2б очередь), здесь происходит полная выработка топлива. Надо отметить, что последовательность выработки топлива полностью автоматизирована и лишь контролируется экипажем ВС, но в случае её отказа, выработка может осуществляться и в ручную, но с соблюдением той же последовательности. Т.о. каждому самолёту присуща своя система выработки.
Для обеспечения бесперебойной подачи топлива к двигателям при эволюциях, на самолётах установлены расходные баки. Всё топливо, подающееся к двигателям, проходит через эти баки. Смысл их в том, что они всегда полные. Во время полёта самолёта происходит постоянное их пополнение из топливных баков специальными насосами перекачки, в самих же расходных баках установлены подкачивающие топливные насосы. Для обеспечения надёжности системы, на многих самолётах насосы спаренные, причём иногда электропитание таких насосов производится от различных шинн, т.е. имеет различное напряжение.
К перекачивающим насосам относятся внутрибаковые насосы ЭЦН-91С, ЭЦН-91Б внебаковые агр.463 и др. К подкачиваемым ЭЦН-14, ЭЦН-45, ЭЦНГ-5 и др.(cм. рис5)

Рис.5

Сигнализация работы всех топливных насосов работает по следующему принципу: в топливном трубопроводе, за каждым насосом, устанавливается датчик мембранного типа. Как только насос начинает работать, давление топлива в трубопроводе за насосом увеличивается, мембрана датчика прогибается и замыкает контакты цепи сигнализации. В результате в кабине пилотов на панели топливной системы, загорается лампочка или индикатор работы конкретного насоса, как только топливо в баке заканчивается, насос начинает прохватывать воздух, давление в трубопровобе начинает "скакать", в результате лампочка на топливной панели моргает, сигнализируя об оканчивающемся топливе. Включение насосов без топлива не рекомендуется, т.к. топливо одновременно является смазывающим элементом трущихся детелей насоса. Все подкачивающие и перекачивающие насосы центробежного типа, устанавливаются как можно ближе к дну бака, чтобы обеспечить максимальную выработку топлива.

Измерение топлива в баках происходит с помощью датчиков ёмкостного типа. Такой датчик представляет собой, по сути, конденсатор, ёмкость которого меняется в зависимости от среды между пластинами. Изменение уровня среды, приводит к изменению его ёмкости, замеряя эту ёмкость,фактически мы замеряем уровень.
В каждом баке, в разных местах, установлено по несколько ёмкостных датчиков. Так как высота бака в разных местах разная, то и длина датчиков будет различна (см.рис6). Все ёмкостные датчики устанавливаются в баках и регулируются таким образом, чтобы при эволюциях самолёта показания датчиков на указателе количества топлива были не изменны. Причём замерять можно как суммарное количество топлива, так и количество топлива в каждом баке по отдельности.
Заправка самолёта топливом может осуществляться централизованно, т.е. через заправечный шланг могут заправляться сразу все баки, и открытым способом, т.е. через верхние заправочные горловины. К недостаткам открытой заправки можно отнести то, что при ней возможно попадание грязи, мусора и атмосферных осадков в бак через горловину, а также более длительное время заправки, ведь баки заправляются по одному. На современных самолётах открытая заправка уже не применяется.
Для обеспечения центровки самолёта при его стоянке, централизованная заправка осужествляется в строгой последовательности. Для каждого самолёта она своя. Выбор последовательности заправляемых баков, зависит от количества заправляемого топлива. Если самолёт летит не на максимальное расстояние, то нет необходимости заправлять полные баки, при этом некоторые баки могут вообще не заправляться, например на Ту-134 при длительности рейса 2 часа, третьи баки не заправляются, на Б-737 остаётся сухим центральный бак.
Централизованная заправка осуществляется со специального щитка заправки. На нем, как правило, выставляется способ заправки(в автомате или вручную). При автоматическом способе заправки, на специальном задатчике выставляется количество заправляемого топлива и открывается центральный заправочный клапан, клапаны заправки каждого бака могут открываться автоматически, а могут открываться и вручную. Закрытие клапанов заправки, при достижении заданного количества топлива, происходит автоматически от датчиков заправки, которые, конструктивно, аналогичны датчикам системы измерения, т.е. являются ёмкостными.
При ручной централизованной заправке необходимо постоянно контролировать количество заправляемого топлива, воизбежании перезаправки топливного бака.
Для предотвращения перезаправки в автоматическом режиме, применяется несколько блокировок закрытия клапанов заправки каждого бака, как от датчиков заправки, так и применение простого поплавкового клапана.
На всех самолётах применяется система дренажирования топливных баков. Конструктивно они выполнены по разному, но суть у всех одна, топливные баки болжны быть сообщены с атмосферой, иначе при выработке топлива в баке начнёт создаваться вакуум и топливо перестенет поступать к двигателям. У системы дренажа есть и ещё одна функция, это предотвращение раздутия баков на стоянке самолёта с полной заправкой при повышении температуры воздуха. Некоторые самолёты просто сбрасывают увеличившееся в объёме топливо на стоянку.
Следует отметить, что измерение топлива при заправке самолёта производится в литрах, галонах и других размерностях объёма. А вот измерение количества заправленного топлива производится уже в килограммах или тоннах. Для чего это зделано, наверно понятно. Вес топлива, это уже массовая характеристика, в литрах взлётный вес не измериешь.
При выполнении заправки самолёта любым способом всегда строго соблюдаются правила техники безопасности и пожарной безопасности. На территории аэропорта вообще запрещено курение в неположенном месте. Перед заправкой, сам самолёт и подъехавший к нему топливозаправщик, специальными тросами заземляются к специальным колодцам заземления, каждый по отдельности, также прокладывается специальный трос выравнивания потенциала между самолётом и топливозаправщиком. Только после прокладки всех этих тросов, можно подсоединять заправочный рукав к заправочному штуцеру самолёта. Ну вот наверное и всё про топливную систему, у кого возникли вопросы пишите на форуме, в форму обратной связи, оставляйте свои комментарии.