Результат интеллектуальной деятельности: Система наддува топливного бака

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательных аппаратов, преимущественно беспилотных, в которых для подачи топлива в двигатель применяется система наддува топливного бака, имеющая в своем составе источник сжатого газа.

Известна система наддува топливного бака, патент RU №2311318 С2, принятая за прототип и содержащая топливный бак, топливная полость которого сообщена с линией подачи топлива в двигатель, и газовый баллон (источник сжатого газа) с заправочным клапаном, сообщенный с баком линией наддува, снабженной пусковым клапаном и регулятором давления. Система наддува оснащена твердотопливным газогенератором, сообщенным магистралью с газовым баллоном. Для работы системы наддува задействуется пусковой клапан и сжатый газ из газового баллона через пусковой клапан и регулятор давления поступает в полость топливного бака, обеспечивая вытеснение из нее топлива по линии подачи в двигатель. После уменьшения давления сжатого газа в газовом баллоне задействуется твердотопливный газогенератор, в процессе работы которого образующийся газ поступает по магистрали в газовый баллон, далее через пусковой клапан и регулятор давления продолжает поступать в полость топливного бака, обеспечивая поступление топлива в двигатель. Вместо регулятора давления линия наддува может содержать пакет идентичных дросселей, установленных последовательно с промежутками, (В.И. Поликовский, Д.Н. Сурнов "Силовые установки летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями", издательство "Машиностроение", Москва, 1965, стр. 116), который обеспечивает стабилизацию расхода газа за счет того, что гидравлическое сопротивление дросселей увеличивается или уменьшается пропорционально квадрату, соответственно, увеличения или уменьшения скорости течения газа, при этом расход газа изменяется в существенно меньшей степени, чем степень изменения давления в источнике газа (газовом баллоне).

Совпадающими признаками с известной системой наддува является то, что система наддува топливного бака содержит топливный бак, сообщенный с линией подачи топлива в двигатель, и источник сжатого газа, сообщенный с топливным баком линией наддува, снабженной пусковым клапаном и пакетом идентичных дросселей, установленных последовательно, с промежутками.

В известной системе наддува топливного бака стабилизация расхода газа обеспечивается пакетом дросселей, не имеющим подвижных частей, что увеличивает надежность сохранения работоспособности системы наддува при длительном сроке службы. Однако, известная система наддува характеризуется увеличенным диапазоном расходов газа при изменении рабочего давления источника газа в широком диапазоне, что приводит к необходимости выбора проходных сечений дросселей исходя из минимального рабочего давления источника газа, а при повышенных давлениях в нем сбрасывать излишки газа из системы наддува в окружающую среду и, в результате этого, к нерациональному использованию источника сжатого газа и увеличению его массы, либо к увеличению рабочего давления и массы топливного бака, что также ухудшает характеристики летательного аппарата.

Целью изобретения является уменьшение разброса расхода сжатого газа, поддерживаемого системой наддува.

Для достижения названного технического результата в системе наддува топливного бака, содержащей топливный бак, сообщенный с линией подачи топлива в двигатель, и источник сжатого газа, сообщенный с топливным баком линией наддува, снабженной пусковым клапаном и пакетом идентичных дросселей, установленных последовательно, с промежутками, источник сжатого газа сообщен с топливным баком дополнительной линией наддува, снабженной собственными пусковым клапаном и пакетом идентичных между собой дросселей, установленных последовательно, с промежутками.

Для обеспечения возможности автоматического подключения дополнительной линии наддува, система наддува снабжена сигнализатором минимального рабочего давления в полости топливного бака, сообщенным с пусковым клапаном в дополнительной линии наддува.

Для упрощения изготовления системы наддува, дроссель пакета в дополнительной линии наддува идентичен дросселю пакета в линии наддува.

Отличительными признаками изобретения является то, что источник сжатого газа сообщен с топливным баком дополнительной линией наддува, снабженной собственными пусковым клапаном и пакетом идентичных между собой дросселей, установленных последовательно, с промежутками; система наддува снабжена сигнализатором минимального рабочего давления в топливном баке, сообщенным с пусковым клапаном в дополнительной линии наддува; дроссель пакета в дополнительной линии наддува идентичен дросселю пакета в линии наддува.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, при широком диапазоне изменения рабочего давления в источнике сжатого газа, уменьшается разброс расхода газа избыточного давления, поддерживаемого системой, что обеспечивает уменьшение потребных объема и массы источника газа избыточного давления, или массы топливного бака, обеспечивается автоматизация при работе системы наддува.

Предложенное техническое решение может найти применение в конструкциях топливных систем летательных аппаратов, преимущественно беспилотных, в которых для подачи топлива в двигатель используется источник давления сжатого газа.

Сущность предлагаемого решения поясняется системой наддува топливного бака, представленной на чертеже.

На чертеже представлена принципиальная схема системы наддува, содержащей топливный бак 1, источник 2 сжатого газа, сообщенный с топливным баком 1 линией 3 наддува, снабженной пусковым клапаном 4 и пакетом 5 идентичных дросселей 6, установленных последовательно с промежутками S₁. В качестве источника 2 сжатого газа могут использоваться, например, баллон со сжатым газом или компрессор двигателя летательного аппарата (на чертежах не показаны). Источник 2 сжатого газа сообщен с топливным баком 1 дополнительной линией 7 наддува, благодаря подсоединению ее входа и выхода к линии 3 наддува, соответственно, перед и за ее пакетом 5 идентичных дросселей 6, и которая при этом снабжена собственными пусковым клапаном 8 и пакетом 9 идентичных между собой дросселей 10, установленных с промежутками S₂. Дроссель 6 пакета 5 идентичен дросселю 10 пакета 9 в дополнительной линии 7 наддува. Система наддува снабжена сигнализатором 11 минимального рабочего давления в топливном баке 1, сообщенным с пусковым клапаном 8 дополнительной линии 7 наддува. Топливный бак 1 сообщен с линией 12 подачи топлива в двигатель (на чертеже показан).

Система наддува топливного бака работает следующим образом. Широкий диапазон ΔР_ист изменения рабочего давления источника 2 сжатого газа от Р_ист^макс до Р_ист^мин разделяется на два поддиапазона: ΔP₁ - диапазон повышенных давлений и ΔР₂ - диапазон пониженных давлений.

ΔP₁=Р_ист^макс-P₁; ΔР₂=P₁-Р_ист^мин, где

P₁ - давление газа в источнике 2 сжатого газа, при котором после включения клапана 4 по линии 3 через пакет 5 идентичных дросселей 6 в топливный бак 1 поступает минимальный расход газа, необходимый для подачи топлива по линии 12. Диапазон расходов газа избыточного давления определяется уменьшенным диапазоном давлений ΔP₁ источника 2 сжатого газа, по сравнению с полным его широким диапазоном рабочих давлений ΔР_ист. После включения пускового клапана 4 и уменьшения расхода газа избыточного давления в топливный бак 1 до минимального при давлении Р₁ в источнике 2 сжатого газа, включается пусковой клапан 8 в дополнительной линии 7 наддува, благодаря сообщению с пусковым клапаном 8 сигнализатора 11 минимального рабочего давления в топливном баке 1, при этом дополнительный расход газа из источника 2 сжатого газа по линиям 3 и 7 наддува через идентичные между собой дросселя 10 пакета 9 поступает в топливный бак 1. Включение пускового клапана 8 в дополнительной линии 7 наддува может быть реализовано и другим способом. Например, по времени, при известном законе изменения избыточного давления в источнике 2 сжатого газа, или по изменениям параметров двигателя летательного аппарата (его тяги или давления топлива). Подбором проходных сечений дросселей 10 и их количества величина этого дополнительного расхода устанавливается такой, чтобы дополнять минимальный расход газа через пакет 5 до максимальной величины расхода газа через него при давлении Р_ист^макс в источнике 2 сжатого газа. Таким образом, диапазон расходов газа избыточного давления, обеспечиваемый системой наддува в широком диапазоне давлений ΔР_ист определяется его уменьшенным диапазоном ΔР₁ и, благодаря этому соответственно уменьшен. Аналогично, для дополнительного уменьшения разброса расходов газа избыточного давления в топливный бак 1 широкий диапазон ΔР_ист рабочих давлений источника 2 сжатого газа может быть разбит на большее число поддиапазонов, а количество дополнительных линий наддува (на чертеже не показаны), соответственно, увеличено. Благодаря уменьшению диапазона расходов газа избыточного давления из источника 2 сжатого газа в топливный бак 1 максимальный расход газа избыточного давления по линии 3 наддува через пакет 5 при давлении Р_ист^макс приближен к минимальному при давлении P₁ в источнике 2 сжатого газа и, благодаря этому, может быть исключен сброс излишков расхода газа в окружающую среду или передув до большего рабочего давления топливного бака 1, что достигается подбором бака 1, что достигается подбором идентичных дросселей 6 пакета 5. Это позволяет уменьшить проходное сечение для газа в магистрали 3 наддува и пусковом клапане 4, и массу системы наддува. Уменьшение массы системы наддува с топливным баком 1 обеспечивает возможность повышения летно-технических характеристик летательного аппарата или размещения в нем дополнительной полезной нагрузки. Для обеспечения автоматического подключения пускового клапана 8 в дополнительной линии 7 используется сигнализатор 11 минимального рабочего давления Р_бак^мин в топливном баке 1. При наличии нескольких дополнительных линий наддува, при каждом последующем уменьшении давления до значения Р_бак^мин посредством сигнализатора 11 задействуется пусковой клапан очередной дополнительной линии наддува. Выполнение дросселя 10 пакета 9 идентичным дросселю 6 пакета 5 позволяет изготавливать пакеты 5 и 9 путем набора идентичных дросселей, что уменьшает номенклатуру деталей, входящих в систему наддува и упрощает ее изготовление, поскольку не требует дополнительных переустановок инструментов для изготовления дросселей различных размеров.