Топливная система самолета

Топливная система обеспечивает размещение запаса топлива, необходимого для выполнения полета, и бесперебойную подачу его двигателям (и ВСУ, если она имеется на самолете) на всех режимах полета, предусмотренных ТЗ.
На некоторых самолетах топливная система выполняет дополнительные функции, например обеспечивает балансировку и поддерживает оптимальную центровку самолета за счет перекачки топлива из одних баков в другие; топливо может использоваться в качестве хладагента для охлаждения бортовых систем в технических отсеках.
Топливную систему можно условно разделить на следующие взаимосвязанные подсистемы: топливные емкости (топливные баки, дренаж баков, системы перекачки топлива); система распределения топлива (системы заправки и подачи топлива к двигателям); слив топлива (аварийный слив в полете, слив на земле, слив конденсата); приборы и устройства контроля работы топливной системы.
В зависимости от назначения и потребных ЛТХ самолета масса топлива составляет 10-60% взлетной массы самолета, поэтому размещение топлива на его борту является сложной компоновочной и конструктивной проблемой.

Рис. 14.14. Схема компоновки топливных баков на самолете-истребителе

Схема компоновки топливных баков на самолете-истребителе представлена на рис.14.14. Из-за малых объемов конструкции крыльев основная масса топлива размещена в фюзеляжных мягких (с внутренним резиновым и наружным, создающим каркас бака, резинотканевым слоем) баках 3, размещенных сбоку от воздушных каналов 1 под обшивкой фюзеляжа. Жесткий топливный бак 6, сваренный из тонких листов алюминиево-марганцевого сплава, закреплен на конструкции в хвостовой части фюзеляжа под двигателем 4 и его выхлопной трубой 5.
Крыльевые баки-отсеки 7 и все фюзеляжные баки соединены трубопроводами с расходным баком-отсеком 2, из которого топливо подается к двигателю. В баке 2 размещен отсек отрицательных перегрузок, конструкция и топливная аппаратура которого позволяют подавать топливо к двигателю при любых маневрах самолета, в том числе и при перевернутом полете.
Герметичность (по имени легендарного египетского мудреца Гермеса Триждывеличайшего, которому, в числе прочего, приписывалось искусство прочной закупорки сосудов) баков-отсеков обеспечивается плотной постановкой заклепок в заклепочных швах и тепло-, морозо- и керосиностойкими герметиками (полимерными композициями, обеспечивающими непроницаемость швов) в местах соединения отдельных элементов конструкции.
Для увеличения дальности полета под крылом установлены подвесные топливные баки 8, топливо из которых вырабатывается на начальных участках полета и которые сбрасываются перед выполнением собственно боевой операции, так как они ухудшают маневренность и разгонные характеристики самолета. На военных самолетах широко применяется дозаправка топливом в полете путем перекачки топлива из баков самолета-заправщика.
Выбранное при компоновке самолета расположение, конфигурация и объемы топливных баков определяют порядок расходования топлива в полете и построение схемы топливной системы самолета.
Принципиальная схема топливной системы двухдвигательного пассажирского самолета проиллюстрирована рис. 14.15.

В каждой половине (консоли) крыла передний и задний лонжероны совместно с верхней и нижней панелями крыла и герметическими нервюрами образуют три кессон-бака 1, 2 и 3.
Кессон-баки каждой консоли связаны трубопроводом 11, в котором установлен кран кольцевания (кран перекрестного питания) 12, обеспечивающий подачу топлива из левой группы баков в правую и наоборот. Трубопроводы топливной системы (топливопроводы) выполняются из алюминиевых и стальных труб.

Рис. 14.15. Принципиальная схема топливной системы пассажирского самолета

Топливо из кессон-баков по трубопроводам 4, 5 и 6 с помощью спаренных (дублирующих друг друга) перекачивающих насосов 7 в определенном порядке перекачивается в размещенный внутри кессон-бака 1 расходный отсек 8, из которого спаренными подкачивающими насосами 9 под определенным давлением подается по трубопроводу 10 через перекрывной (противопожарный) кран 13 к агрегатам топливной системы на двигателе (подкачивающий насос 14, датчик расходомера 15, топливомасляный радиатор 16, топливный фильтр 17, насос-регулятор 18, после которого под высоким давлением через коллектор подается к форсункам камеры сгорания).
На современных самолетах топливо централизованно под давлением (через одну или несколько заправочных горловин) заливается в топливные баки. Топливные фильтры обеспечивают освобождение топлива от случайных механических примесей. Система клапанов и кранов автоматически обеспечивает определенный порядок заправки баков, выработки топлива из баков-отсеков, чтобы центровка самолета в процессе выработки топлива не выходила из заданных пределов, а также слив топлива из баков в полете перед вынужденной (аварийной) посадкой.
Надежность работы топливной системы зависит от давления смеси воздуха и паров топлива в надтопливном пространстве баков.
Разрежение (пониженное давление) может вызвать сплющивание баков, кавитацию топлива на входе в насосы и в трубопроводах, т. е. образование в топливе полостей, заполненных воздухом, парами топлива или их смесью, и, как следствие, нарушение работы перекачивающих насосов и двигателей.
Повышенное давление в надтопливном пространстве может вызвать остаточные деформации конструкции: вздутие встроенных топливных баков и даже деформации баков-отсеков крыла.
Разрежение в надтопливном пространстве может возникнуть в процессе выработки топлива или аварийного слива, повышенное давление - в процессе централизованной заправки топливом под давлением.
Дренажная (от англ. drain - осушать) система обеспечивает поддержание необходимой разницы давлений в надтопливном пространстве баков и окружающей атмосфере и уменьшение концентрации взрывоопасных паров керосина путем наддува (и вентиляции) баков воздухом через трубопроводы, выходящие к верхним точкам баков, за счет скоростного напора, воздухом от компрессоров двигателей или из бортовых баллонов, нейтральными газами из бортовых баллонов или специальных систем.
Система наддува баков нейтральными газами повышает пожаро- и взрывобезопасность ЛА.
Планер, система управления, шасси и силовая установка - именно эти компоненты определяют облик самолета, обеспечивают его качественную определенность и являются той основой, на которой компонуются, как на опоре, остальные системы, обеспечивающие специфику выполняемой самолетом задачи.