RU2028969C1

RU2028969C1 - Flying vehicle fuel system

Info

Publication number: RU2028969C1
Authority: RU
Inventors: А.П. Белов; В.И. Моисеев
Original assignee: Московский вертолетный завод им.М.Л.Миля
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: aeronautical engineering. SUBSTANCE: fuel system has auxiliary tank mounted above main one and device for limiting the filling which is mounted at outlet of pipe line connected to main tank filling line. Upper hole of venting pipe line is located at level of filling the auxiliary tank. Lower hole is connected with inlet of jet apparatus; outlet is located in main tank below the level of its filling. Upper hole is used to connect fuel transfer pipe line to lower point of auxiliary tank; its lower hole is located at level of filling the main tank. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиации, а именно к топливным системам летательных аппаратов. The invention relates to aviation, namely to the fuel systems of aircraft.

Известна топливная система летательного аппарата, содержащая дополнительный жесткий бак первой очереди выработки, соединенный трубопроводами дренажа и перекачки с основным баком, струйный аппарат и магистраль заправки основного бака с устройством ограничения уровня его заправки [1]. Known fuel system of the aircraft, containing an additional hard tank of the first generation stage, connected by drainage and pumping pipelines with the main tank, a jet device and a main tank refueling line with a device for restricting the level of its refueling [1].

К основным недостаткам известной системы относится сложность заправки дополнительного подвесного бака при полностью или частично (выше определенного уровня) заправленном основном баке. В этом случае необходимо производить заправку (дозаправку) дополнительного бака через предусмотренную в его конструкции индивидуальную заливную горловину, что, в конечном итоге, ухудшает эксплуатационную технологичность и увеличивает время заправки. The main disadvantages of the known system include the difficulty of refueling an additional hanging tank when the main tank is fully or partially (above a certain level). In this case, it is necessary to refuel (refuel) the additional tank through the individual filler neck provided for in its design, which ultimately worsens the processability and increases the refueling time.

Темп заправки дополнительного бака в этой системе будет значительно меньшим, чем основного, так как заправка в последний осуществляется под давлением, создаваемым насосами топливозаправщика, а заправка дополнительного - за счет разности давлений в нем и основном баках. The refueling rate of the additional tank in this system will be significantly lower than the main one, since the last refueling is carried out under the pressure created by the fuel tanker pumps, and the additional refueling is due to the pressure difference in it and the main tank.

Известную систему характеризует также недостаточно высокая надежность ее работы, обусловленная большим количеством агрегатов, имеющих в своей конструкции механически перемещающиеся детали. The known system is also characterized by the insufficiently high reliability of its operation, due to the large number of units having mechanically moving parts in their design.

Целью изобретения является повышение надежности работы системы, ускорение темпов заправки дополнительного бака. The aim of the invention is to increase the reliability of the system, accelerating the pace of refueling an additional tank.

Цель достигается тем, что в топливной системе, содержащей дополнительный жесткий бак первой очереди выработки, соединенный трубопроводами дренажа и перекачки с основным баком, струйный аппарат и магистраль заправки основного бака с устройствами ограничения уровня его заправки, дополнительный бак установлен выше основного бака и снабжен устройством ограничения заправки, смонтированным на выходе трубопровода, подсоединенного к магистрали заправки основного бака, при этом верхнее отверстие дренажного трубопровода расположено на уровне заправки дополнительного бака, а его нижняя часть соединена с входом струйного аппарата, сопло которого гидравлически связано с магистралью заправки, а выход размещен в основном баке ниже уровня его заправки, трубопровод перекачки верхним отверстием подсоединен к нижней точке дополнительного бака, а нижнее его отверстие расположено на уровне заправки основного бака. Причем струйный аппарат содержит две ступени, входы которых соединены параллельно, а выход первой ступени, выполненной в виде жидкостно-воздушного эжектора, последовательно подсоединен к соплу последующей ступени, изготовленной в виде эмульсионно-воздушного эжектора. The goal is achieved in that in a fuel system containing an additional hard tank of the first generation stage connected by drainage and pumping pipelines with the main tank, a jet device and a main tank refueling line with devices for restricting its level, a secondary tank is installed above the main tank and equipped with a limiting device refueling, mounted at the outlet of the pipeline connected to the main tank refueling line, while the upper hole of the drainage pipe is located at the level f the refueling of the additional tank, and its lower part is connected to the inlet of the jet apparatus, the nozzle of which is hydraulically connected to the refueling line, and the outlet is located in the main tank below the level of its refueling, the pumping pipe with the upper hole is connected to the lower point of the additional tank, and its lower hole is located at the fuel level of the main tank. Moreover, the inkjet apparatus contains two stages, the inputs of which are connected in parallel, and the output of the first stage, made in the form of a liquid-air ejector, is connected in series to the nozzle of the next stage, made in the form of an emulsion-air ejector.

На чертеже представлена конструктивная схема топливной системы. The drawing shows a structural diagram of the fuel system.

Топливная система содержит основной 1 и дополнительный 2 баки. Количество основных баков определяется техтребованиями, предъявляемыми к летательному аппарату, и его компоновкой. На чертеже условно показан только один основной бак, конструкция которого определяется применительно к конкретному аппарату - самолету или вертолету. Этот бак может быть жестким - цельнометаллическим, баком-кессоном или эластичным резинотканевым. Дополнительный бак 2 может быть только жестким. The fuel system contains the main 1 and additional 2 tanks. The number of main tanks is determined by the technical requirements for the aircraft, and its layout. The drawing conventionally shows only one main tank, the design of which is determined in relation to a specific device - an airplane or a helicopter. This tank can be rigid - all-metal, caisson tank or elastic rubber fabric. Additional tank 2 can only be rigid.

Баки 1 и 2 соединены между собой дренажным трубопроводом 3 и трубопроводом 4 перекачки. Верхнее отверстие 5 трубопровода 3 расположено на уровне У_доп, соответствующем уровню заправки бака 2. Нижнее отверстие 6 трубопровода 3 соединено с входом в двухступенчатый струйный аппарат 7, состоящий из сопла 8 первой ступени, ее корпуса 9, соединенного с соплом 10 второй ступени. Корпус 11 второй ступени установлен в баке 1 таким образом, что его выход 12 расположен ниже уровня У_осн, соответствующего уровню заправки бака 1. Входы 13 и 14 ступеней аппарата 7 параллельны и соединены с отверстием 6 трубопровода 3.Tanks 1 and 2 are interconnected by a drainage pipe 3 and a pumping pipe 4. The upper hole 5 of the pipeline 3 is located at the level _additional , corresponding to the level of refueling of the tank 2. The lower hole 6 of the pipe 3 is connected to the entrance to the two-stage jet apparatus 7, consisting of a nozzle 8 of the first stage, its body 9 connected to the nozzle 10 of the second stage. The housing 11 of the second stage is installed in the tank 1 in such a way that its outlet 12 is located below the level of the _main , corresponding to the level of refueling of the tank 1. The inputs 13 and 14 of the apparatus 7 are parallel and connected to the hole 6 of the pipeline 3.

При проектировании первую ступень аппарата 7 рассчитывают как топливовоздушный эжектор, а вторую ступень - как эмульсионно-воздушный эжектор, активная топливовоздушная смесь к соплу которого поступает с выхода первой ступени. When designing the first stage of the apparatus 7 is calculated as a fuel-air ejector, and the second stage - as an emulsion-air ejector, the active air-fuel mixture to the nozzle of which comes from the output of the first stage.

Трубопровод 4 перекачки отверстием 15 подсоединен к нижней в полете точке бака 2, а отверстие 16 трубопровода 4 расположено на уровне У_осн заправки бака 1.The pumping pipe 4 of the hole 15 is connected to the lower in flight point of the tank 2, and the hole 16 of the pipe 4 is located at the level of the _main refueling tank 1.

Для заправки в системе предусмотрена магистраль заправки, состоящая из штуцера 17 трубопроводов 18-20, электроуправляемого крана 21, гидроуправляемых кранов 22, 23, связанных с командными поплавковыми клапанами 24, 25 уровня. Взамен клапанов 24, 25 могут быть установлены любые другие командные элементы, например струйные датчики 2 уровня. В системе предусматривается установка электрических сигнализаторов уровня и давления, взаимодействующих с краном 21 (на чертеже не показаны). For refueling, a refueling line is provided in the system, consisting of a fitting 17 of pipelines 18-20, an electrically operated valve 21, hydraulic valves 22, 23 connected with command float valves 24, 25 of the level. Instead of valves 24, 25, any other command elements can be installed, for example, level 2 inkjet sensors. The system provides for the installation of electrical level and pressure switches that interact with the valve 21 (not shown in the drawing).

Основной бак 1 трубопроводом 26 соединен с атмосферой или системой наддува и дренажа баков. В этом же баке 1 или соединенных с ним других основных баках установлен насос 27 подкачки топлива к двигателю летательного аппарата. Забор топлива насосом 27 из бака 1 осуществляется через патрубок 28, а подача топлива к двигателю - по трубопроводу 29. The main tank 1 by a pipe 26 is connected to the atmosphere or the system of pressurization and drainage of the tanks. In the same tank 1 or other main tanks connected to it, a fuel pump 27 is installed to the aircraft engine. The fuel is withdrawn by the pump 27 from the tank 1 through the pipe 28, and the fuel is supplied to the engine through the pipe 29.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

При заправке топливо из заправщика через штуцер 17, трубопровод 18, открытый кран 21, трубопроводы 19, 20, гидроуправляемые краны 22, 23 поступает в баки 1,2, при этом в бак 1 топливо поступает также по трубопроводу 4 из бака 2 и через сопло 8, корпус 9, сопло 10, корпус 11 и отверстие 12 струйного аппарата 7. When refueling fuel from the refueling tank through the fitting 17, pipe 18, open valve 21, pipelines 19, 20, hydraulic valves 22, 23 enter the tanks 1.2, while the fuel 1 also comes into the tank 1 through the pipe 4 from the tank 2 and through the nozzle 8, housing 9, nozzle 10, housing 11 and hole 12 of the inkjet apparatus 7.

Одновременно с поступлением топлива в баки 1,2 осуществляется их дренаж, который происходит следующим образом. Воздух из бака 2 под действием избыточного давления, возникающего при его заполнении топливом, а также благодаря отсосу струйным аппаратом 7 поступает в верхнюю часть бака 1, откуда по трубопроводу 26 выходит в атмосферу. Simultaneously with the flow of fuel into the 1.2 tanks, they are drained, which occurs as follows. The air from the tank 2 under the action of excess pressure that occurs when it is filled with fuel, and also due to suction by the jet apparatus 7 enters the upper part of the tank 1, from where it enters the atmosphere through a pipe 26.

При заправке в зависимости от соотношения заправляемых объемов основного и дополнительного баков 1, 2 в общем случае возможны различные варианты их заполнения топливом по времени. Все эти случаи заключены между двумя предельными вариантами, один из которых соответствует заправке системы при пустом перед заправкой дополнительном баке 2 и полном баке 1, а второй - при полном перед заправкой баке 2 и пустом баке 1. When refueling, depending on the ratio of the refueling volumes of the main and additional tanks 1, 2, in the general case, various options for filling them with fuel in time are possible. All these cases are concluded between two limiting options, one of which corresponds to refueling the system with the additional tank 2 and the full tank 1 empty before refueling, and the second with the tank 2 and the empty tank 1 full before refueling.

Первый вариант. First option.

В этом случае уровень топлива в баке 1 перед заправкой У_осн, клапан 24 и кран 22 закрыты. Бак 2 пуст, и топливо поступает в него через кран 23. Воздух из бака 2 по трубопроводу 3 через аппарат 7 отсасывается в верхнюю часть бака 1 и по трубопроводу 26 уходит в атмосферу. В надтопливном пространстве бака 2 создается вакуум, величину которого выбирают из условия обеспечения откачки топлива, поступающего из сопла 8 аппарата 7 по трубопроводу 4. При этом может быть откачано топливо, находящиеся выше уровня У_осн, так как при достижении последнего оголяется отверстие 16 трубопровода 4 и в бак 2 откачивается воздух из бака 1. Таким образом в процессе заправки бака 2 уровень У_осн в баке 1 поддерживается постоянным.In this case, the fuel level in the tank 1 before refueling _DOS , valve 24 and valve 22 are closed. Tank 2 is empty, and the fuel enters it through the valve 23. Air from the tank 2 through the pipe 3 through the apparatus 7 is sucked into the upper part of the tank 1 and through the pipe 26 goes into the atmosphere. In nadtoplivnom tank 2 generates a vacuum space, the value of which is selected from the condition of providing pumping fuel supplied from a nozzle 8 apparatus 7 via line 4. This may be pumped fuel located above the level V _DOS, since the latter is laid bare when the opening 16 of the pipe 4 and the air from the tank 1 is pumped out into the tank 2. Thus, during refueling of the tank 2, the level of the _main in the tank 1 is kept constant.

При заполнении бака 2 до расчетного уровня У_доп закрывается клапан 25 и кран 23, срабатывают сигнализаторы уровня, которые дают команду на закрытие крана 21. Заправка прекращается. Уровни в баках 1,2 соответствуют У_осн, У_доп.When filling the tank 2 to the calculated level, the _additional closes the valve 25 and the valve 23, the level switches are triggered, which give the command to close the valve 21. Refueling stops. The levels in the tanks 1.2 correspond to _DOS , U _add .

Второй вариант. Бак 2 перед заправкой полон, бак 1 - пуст. Топливо через кран 22 от заправщика поступает в бак 1. Кроме того, в этот же бак 1 топливо поступает от заправщика через сопло 8 аппарата 7, а через отверстие 16 трубопровода 4 - из бака 2. При этом уровень топлива в баке 2 падает, открывается клапан 25 и кран 23 и начинается дозаправка бака 2. Переток из бака 2 прекращается при достижении в баке 1 уровня У_осн. В этом случае, если уровень топлива в баке 2 соответствует У_доп, заправка завершается, если ниже У_доп, то бак 2 дозаправляется в соответствии с первым вариантом.The second option. Tank 2 is full before refueling, tank 1 is empty. The fuel through the valve 22 from the tanker enters the tank 1. In addition, the fuel 1 enters the same tank 1 from the tanker through the nozzle 8 of the apparatus 7, and through the opening 16 of the pipeline 4 from the tank 2. At the same time, the fuel level in the tank 2 drops, opens valve 25 and valve 23, and refueling of tank 2 begins. The flow from tank 2 stops when level 1 of the _{DOS is} reached in tank 1. In this case, if the fuel level in tank 2 corresponds to U _add , refueling is completed, if below U _add , then tank 2 is refueling in accordance with the first option.

Все остальные варианты заправки находятся между описанными выше предельными случаями, поэтому данная топливная система обеспечит всегда однозначную заправку баков в соответствии с заданными расчетными уровнями. All other refueling options are between the extreme cases described above, therefore this fuel system will always provide an unambiguous refueling of tanks in accordance with the specified design levels.

Система обеспечивает первоочередную выработку топлива из бака 2 при сохранении расчетного уровня У_осн в баке 1 до момента полной выработки бака 2. Происходит это следующим образом.The system provides priority fuel generation from tank 2 while maintaining the calculated level of _DOS in tank 1 until the tank 2 is fully developed. This happens as follows.

Насос 27 откачивает топливо из бака 1 на двигатель, при этом уровень в этом баке становится ниже У_осн, отверстие 16 трубопровода 4 оголяется и под действием вакуума в надтопливном пространстве бака 2 через упомянутое отверстие 16 и трубопровод 4 в бак 2 поступает воздух, величина вакуума в баке 2 снижается и часть топлива из него по трубопроводу 4 сливается в бак 1 до тех пор, пока отверстие 16 не закроется топливом. Этот процесс происходит непрерывно по мере выработки топлива на двигатель. Колебания истинного уровня топлива в баке 1 относительно расчетного У_осн будут определяться, в основном, диаметром сливного отверстия 16 и взаимным расположением баков 1,2.The pump 27 pumps the fuel from the tank 1 to the engine, while the level in this tank becomes lower _D , the hole 16 of the pipeline 4 is exposed and under the influence of vacuum in the fuel space of the tank 2 through the aforementioned hole 16 and the pipe 4, air enters the tank 2, the vacuum value in the tank 2 is reduced and part of the fuel from it is drained through the pipe 4 into the tank 1 until the hole 16 is closed by fuel. This process occurs continuously as fuel is produced on the engine. Fluctuations in the true fuel level in the tank 1 relative to the calculated one, _{D main} will be determined mainly by the diameter of the drain hole 16 and the relative position of the tanks 1.2.

Учитывая, что расход через отверстие 16 определяется максимально возможным расходом на двигатель, т.е. на один - два порядка меньше расходов при заправке, и принимая во внимание жесткое ограничение размеров по высоте, можно установить, что при правильно спроектированной системе погрешность в поддержании уровня У_осн не превысит 2-3%.Given that the flow rate through the hole 16 is determined by the maximum possible flow rate to the engine, i.e. one to two orders of magnitude less than the cost of refueling, and taking into account the strict restriction of height sizes, it can be established that with a correctly designed system, the error in maintaining the level of the _{D main} will not exceed 2-3%.

Данная топливная система обеспечивает таким образом однозначную первоочередную выработку бака 2 через бак 1 при обеспечении минимальных нагрузок на днищевые панели бака 1. This fuel system thus provides an unambiguous priority production of the tank 2 through the tank 1 while ensuring minimal loads on the bottom panels of the tank 1.

Величина указанных нагрузок постоянна как при наличии бака 2, так и без него и определяется только уровнем топлива У_осн в баке 1 и допускаемыми перегрузками.The magnitude of these loads is constant both in the presence of tank 2 and without it and is determined only by the fuel level of the _main in tank 1 and the permissible overloads.

Claims

1. Aircraft fuel system, comprising an additional hard tank of the first generation stage connected by drainage and pumping pipelines with the main tank, a jet device and a main tank refueling line with a device for restricting the level of its refueling, characterized in that the additional tank is installed above the main tank and equipped refueling restriction device mounted at the outlet of the pipeline connected to the main tank refueling line, while the upper hole of the drain pipe set at the level of refueling the additional tank, and its lower part is connected to the inlet of the jet apparatus, the nozzle of which is hydraulically connected to the refueling line, and the output is located in the main tank below the level of its refueling, the pumping pipe with its upper part is connected to the lower point of the additional tank, and the lower its hole is located at the level of the main tank.

2. The fuel system according to claim 1, characterized in that the inkjet apparatus contains two stages, the inputs of which are connected in parallel, and the output of the first stage, made in the form of a liquid-air ejector, is connected in series to the nozzle of the next stage, made in the form of an emulsion-air ejector.