RU2487059C1 - Aircraft fuel system - Google Patents

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: fuel system comprises fuel tank 1 with filler neck 2, drain system and engine feed pump 6 furnished with anti-dust filter 5 arranged at drain pipeline outlet to atmosphere 3. Aforesaid two-stage filter is composed of swirl generator 7 for air course cleaning and water separation and gauze filter 10 for air fine cleaning mounted at swirl generator cylindrical case outlet 8. Note here that swirl generator cylindrical case outlet 8 is covered by scroll channel 12 with open end for eject course cleaning products into atmosphere. Scroll channel outer pipe inclined edge 11 opposes incident flow in aircraft flight.

EFFECT: higher reliability of protection against ingress of dust and other particles in fuel.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательных аппаратов, и может быть использовано в дренажной системе топливного бака вертолета для предотвращения попадания пыли в топливо через дренажный трубопровод, соединяющий надтопливное пространство баков с внешней атмосферой.The invention relates to devices associated with the supply of fuel to the power plant of aircraft, and can be used in the drainage system of the fuel tank of a helicopter to prevent dust from entering the fuel through a drainage pipe connecting the fuel space of the tanks with the external atmosphere.

В известных устройствах подачи топлива к силовой установке летательных аппаратов (например, «Проектирование топливных систем самолетов», М.: «Машиностроение», 1975, с.158-160, рис.6,2 и 6,3) дренажные трубопроводы сообщаются непосредственно с атмосферным воздухом. Однако в условиях полета в непосредственной близости от земли возможно попадание вместе с воздухом пыли или других посторонних частиц, что может вызвать отказ агрегатов топливной системы внутри бака или в самой дренажной системе.In known devices for supplying fuel to the power plant of aircraft (for example, “Designing the fuel systems of aircraft”, M .: “Mechanical Engineering”, 1975, p. 158-160, Fig. 6.2 and 6.3) drainage pipelines communicate directly with atmospheric air. However, in flight conditions in the immediate vicinity of the ground, dust or other foreign particles may get in together with air, which may cause a failure of the fuel system units inside the tank or in the drainage system itself.

Известны конструкции циклонного типа, предназначенные для отделения посторонних частиц из воздуха, например, путем закручивания потока воздуха и отбрасывания пыли под действием центробежных сил к стенкам цилиндрического корпуса (авт.св. СССР №270484, В04С 5/06, 1970). Известны конструкции, включающие закручивающий лопаточный винтовой отражатель, установленный по оси цилиндрического корпуса (патент RU №2181439, F02C 7/052, 2002).Known designs of the cyclone type, designed to separate foreign particles from the air, for example, by swirling the air flow and dropping dust under the action of centrifugal forces to the walls of the cylindrical body (ed. St. USSR No. 270484, V04C 5/06, 1970). Known designs, including a spinning blade screw reflector mounted on the axis of the cylindrical body (patent RU No. 2181439, F02C 7/052, 2002).

Наиболее близкими по конструкции к заявляемому устройству являются прямоточные циклоны для очистки забортного атмосферного воздуха, которые входят в состав батареи из циклонов для пылезащитного устройства двигателя летательного аппарата по патенту №2181439.The closest in design to the claimed device are direct-flow cyclones for cleaning outside air, which are part of the battery of cyclones for a dustproof device of the aircraft engine according to patent No. 2181439.

Такой прямоточный циклон содержит цилиндрический корпус, переходящий в конический диффузор и лопаточный закручивающий «завихритель», установленный в передней части корпуса. В выходном сечении корпуса расположена трубка отвода очищенного воздуха, образующая с диффузором кольцевой канал для отвода сепарированной пыли в пылесборник. Циклон выполнен со специальными геометрическими соотношениями параметров устройства.Such a direct-flow cyclone comprises a cylindrical body turning into a conical diffuser and a blade swirling “swirler” mounted in front of the body. In the outlet cross section of the housing there is a pipe for removing purified air, which forms an annular channel with a diffuser for the removal of separated dust into a dust collector. The cyclone is made with special geometric relationships of the device parameters.

Конструкция и заявляемые геометрические соотношения прототипа отражают особенности использования его в качестве базового элемента в пылезащитном устройстве силовой установки вертолета.The design and the claimed geometric relationships of the prototype reflect the features of its use as a basic element in the dustproof device of a helicopter power plant.

Недостатком циклона является то, что размеры сепарированной пыли не могут быть определенными или заданными, так как ворс, пух и прочие крупные, но близкие по удельному весу воздуху, то есть легкие, но относительно крупные загрязнители не все успевают отводиться, отбрасываться под действием центробежных сил и проникают в канал очищенного воздуха.The disadvantage of the cyclone is that the size of the separated dust cannot be defined or specified, since the pile, fluff and other large, but close in specific gravity air, that is, light, but relatively large pollutants do not all have time to be removed, discarded by centrifugal forces and penetrate the channel of purified air.

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, учитывающего особенности конструкции и работы топливной системы и предохраняющего агрегаты топливной системы летательного аппарата от попадания в нее пыли и других частиц заданных габаритов, определяемых, например, зазорами между подвижными деталями агрегатов, которые при попадании в топливо могут привести к нарушению их работы.The objective of the invention is to create a device that takes into account the design and operation of the fuel system and protects the fuel system of the aircraft from dust and other particles of a given size, defined, for example, by the gaps between the moving parts of the units, which, if released into the fuel, can lead to disruption to their work.

Поставленная задача решена тем, что в топливной системе летательного аппарата, содержащей топливный бак с заливной горловиной и дренажной системой, включающей дренажный трубопровод и дренажный клапан, и насос питания двигателя, в соответствии с изобретением на выходе дренажного трубопровода в атмосферу установлен пылезащитный фильтр.The problem is solved in that in the fuel system of an aircraft containing a fuel tank with a filler neck and a drainage system including a drain pipe and a drain valve, and an engine power pump, in accordance with the invention, a dust filter is installed at the outlet of the drain pipe to the atmosphere.

Пылезащитный фильтр выполнен двухступенчатым: в виде вихревого генератора для грубой очистки воздуха и отделения влаги и сетчатого фильтра, установленного напротив выходного сечения корпуса вихревого генератора, для тонкой очистки воздуха, при этом выходное сечение корпуса вихревого генератора охвачено спиральным каналом типа «улитка» с открытым концом для выброса в атмосферу воздуха с продуктами грубой очистки, а наклонный срез наружного патрубка корпуса расположен навстречу набегающему потоку воздуха при полете летательного аппарата.The dust filter is made in two stages: in the form of a vortex generator for rough air purification and moisture separation and a strainer installed opposite the output section of the vortex generator body, for fine air purification, while the output section of the vortex generator body is covered by a “snail” spiral channel with an open end for the emission of air with coarse products into the atmosphere, and an inclined section of the outer hull nozzle is located towards the incoming air flow during the flight of the aircraft Rata.

Наличие фильтра на выходе в атмосферу дренажного трубопровода предотвратит попадание пыли, посторонних частиц заданных размеров и влаги в топливную систему летательного аппарата. Выполнение фильтра двухступенчатым повышает чистоту очистки воздуха, поступающего из атмосферы в процессе выработки топлива из бака. Подбор параметров конструктивных элементов вихревого генератора и подбор размеров отверстий сетчатого фильтра позволяют обеспечить сепарацию пыли и влаги, а также выбрать заданные размеры задерживаемых фильтром частиц. Заданные размеры частиц определяются величинами зазоров между подвижными элементами агрегатов топливной системы летательного аппарата. В конечном счете топливная система с таким пылевлагозащитным фильтром дренажной системы топливного бака повысит надежность летательного аппарата в целом.The presence of a filter at the outlet to the atmosphere of the drainage pipeline will prevent the ingress of dust, foreign particles of a given size and moisture into the fuel system of the aircraft. The implementation of the two-stage filter increases the purity of the purification of air coming from the atmosphere in the process of generating fuel from the tank. The selection of the parameters of the structural elements of the vortex generator and the selection of the sizes of the mesh filter openings allow the separation of dust and moisture, as well as the selection of the specified sizes of the particles detained by the filter. The specified particle sizes are determined by the values of the gaps between the moving elements of the units of the fuel system of the aircraft. Ultimately, a fuel system with such a dust and water filter in the drainage system of the fuel tank will increase the reliability of the aircraft as a whole.

Особенностью работы двухступенчатого фильтра в топливной системе является возможность самоочистки (регенерации или восстановления состояния) сетчатого фильтра тонкой очистки на стоянке летательного аппарата, в процессе заправки топливом. За счет достаточно высокой скорости потока воздуха, вытесняемого из бака при заправке топливом (существенно более высокой, чем при расходе топлива на двигатель), вытесняемый из бака воздух с парами топлива продувает и таким образом очищает фильтр тонкой очистки, выбрасывая через вихревой генератор фильтра обратно в атмосферу улавливаемые сеткой посторонние частички.A feature of the two-stage filter in the fuel system is the possibility of self-cleaning (regeneration or restoration of state) of the fine mesh filter in the parking lot of the aircraft, during the fueling process. Due to the sufficiently high flow rate of air displaced from the tank when refueling (significantly higher than when the fuel was consumed by the engine), the air displaced from the tank with fuel vapors blows and thus cleans the fine filter, throwing the filter back into the vortex generator foreign particles trapped in the atmosphere.

Наличие наружного патрубка перед цилиндрической частью корпуса, в которой расположены лопатки вихревого генератора, и выбор угла наклона его среза навстречу набегающему потоку воздуха позволяют добиться достаточной эффективности работы вихревого генератора за счет перепада давления на входе и выходе из него.The presence of an external nozzle in front of the cylindrical part of the casing, in which the blades of the vortex generator are located, and the choice of the slope angle of its cut towards the incoming air flow make it possible to achieve sufficient efficiency of the vortex generator due to the pressure drop at the inlet and outlet of it.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - схема топливной системы летательного аппарата с направлением потоков воздуха в дренажной системе при выработке топлива в режиме полета;figure 1 - diagram of the fuel system of the aircraft with the direction of air flow in the drainage system when fuel is generated in flight mode;

на фиг.2 - то же с направлением потоков воздуха в дренажной системе при заправке бака топливом на земле;figure 2 is the same with the direction of air flow in the drainage system when refueling the tank with fuel on the ground;

на фиг.3 - пылевлагозащитный фильтр, вид сверху;figure 3 - dust and moisture protection filter, top view;

на фиг.4 - разрез А-А фиг.3;figure 4 is a section aa of figure 3;

на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.4.figure 5 is a section bB of figure 4.

Топливная система летательного аппарата, преимущественно вертолета, содержит (фиг.1) расположенный под полом пассажирской кабины топливный бак 1 с заправочной горловиной 2 и дренажной системой, включающей трубопровод 3, дренажный клапан 4 и пылезащитный фильтр 5, расположенный на выходе дренажного трубопровода 3 в атмосферу. В баке 1 расположен насос 6 для питания двигателей вертолета.The fuel system of an aircraft, mainly a helicopter, contains (Fig. 1) a fuel tank 1 located under the floor of the passenger cabin with a fuel filler neck 2 and a drainage system including a pipe 3, a drain valve 4 and a dust filter 5 located at the outlet of the drain pipe 3 to the atmosphere . In the tank 1 there is a pump 6 for powering the helicopter engines.

Пылевлагозащитный фильтр 5 дренажной системы выполнен двухступенчатым (фиг.3, 4, 5). Первая ступень, грубой очистки, представляет собой вихревой генератор (или прямоточный циклон) 7 и содержит расположенные в цилиндрическом корпусе 8 закручивающие лопатки 9 (фиг.4).Dust and moisture protection filter 5 of the drainage system is made of two stages (Fig.3, 4, 5). The first stage, rough cleaning, is a vortex generator (or ramjet cyclone) 7 and contains twisting blades 9 located in a cylindrical housing 8 (Fig. 4).

Вторая ступень фильтра 5, тонкой очистки, выполнена в виде сетчатого фильтра 10, который расположен напротив выходного сечения вихревого генератора 7 и установлен в колене дренажного трубопровода 3 (фиг.4).The second stage of the fine filter 5, made in the form of a strainer 10, which is located opposite the output section of the vortex generator 7 and is installed in the elbow of the drainage pipe 3 (figure 4).

Цилиндрический корпус 8 вихревого генератора 7 имеет наружный патрубок 11, срез которого расположен под углом к оси корпуса 8 и навстречу набегающему потоку воздуха при полете летательного аппарата (фиг.3).The cylindrical body 8 of the vortex generator 7 has an outer pipe 11, a slice of which is located at an angle to the axis of the housing 8 and towards the incoming air flow during flight of the aircraft (figure 3).

Выходное сечение корпуса 8 окружено кольцевым каналом 12 в виде центробежной улитки, открытым в атмосферу для отвода воздуха с продуктами грубой очистки (фиг.4, 5).The output section of the housing 8 is surrounded by an annular channel 12 in the form of a centrifugal scroll, open to the atmosphere for air removal with rough cleaning products (Figs. 4, 5).

Топливная система работает в полете следующим образом (фиг.1). При выработке двигателями топлива, подаваемого насосом 6, наружный атмосферный воздух через фильтр 5, трубопровод 3 и дренажный клапан 4 поступает в топливный бак 1 со скоростью, равной скорости расхода топлива двигателем.The fuel system operates in flight as follows (figure 1). When the engines generate the fuel supplied by the pump 6, the outside air through the filter 5, the pipeline 3 and the drain valve 4 enters the fuel tank 1 at a speed equal to the speed of fuel consumption by the engine.

Попадая через наклонный срез наружного патрубка 11 на закручивающие лопатки 9, воздух проходит через первую ступень фильтра 5. При этом под действием центробежной силы частицы влаги и пыль отбрасываются на периферию потока, к стенкам корпуса 8 и вместе с продуваемым потоком воздуха попадают в кольцевой канал 12 и выбрасываются обратно в атмосферу (в зону разрежения, создаваемого набегающим потоком воздуха в полете).Getting through an inclined section of the outer pipe 11 on the swirl vanes 9, the air passes through the first stage of the filter 5. In this case, under the action of centrifugal force, moisture particles and dust are thrown to the periphery of the stream, to the walls of the housing 8 and together with the blown air stream enter the annular channel 12 and are thrown back into the atmosphere (into the rarefaction zone created by the incoming air flow in flight).

Прошедший через первую ступень поток воздуха проходит далее через сетчатый фильтр 10 для тонкой очистки в трубопровод 3 и через дренажный клапан 4 поступает в топливный бак 1.Passing through the first stage, the air stream passes further through the strainer 10 for fine cleaning into the pipeline 3 and through the drain valve 4 enters the fuel tank 1.

На земле при заправке летательного аппарата топливом (фиг.2) воздух с парами топлива, вытесняемый поступающим в бак топливом, устремляется в атмосферу по трубопроводу 3 через дренажный клапан 4 и фильтр 5.On the ground when refueling the aircraft with fuel (Fig. 2), air with fuel vapor displaced by the fuel entering the tank rushes into the atmosphere through pipeline 3 through the drain valve 4 and filter 5.

Поскольку скорость вытесняемого из бака топливом воздуха значительна (значительно превышает скорость всасываемого в бак воздуха при расходе топлива двигателем) сетчатый фильтр 10 под действием потока вытесняемого воздуха очищается автоматически от накопившихся за время полета на его поверхности частиц пыли, которые выбрасываются обратно в атмосферу.Since the speed of the air displaced from the tank by the fuel is significant (significantly exceeds the speed of the air drawn into the tank at the fuel consumption by the engine), the mesh filter 10 is automatically cleaned from the dust particles accumulated during the flight on its surface and emitted back to the atmosphere.

Claims (2)

1. Топливная система летательного аппарата, содержащая топливный бак с заливной горловиной и дренажной системой, включающей дренажный трубопровод с дренажным клапаном, и насос питания двигателя, отличающаяся тем, что на выходе дренажного трубопровода в атмосферу установлен пылезащитный фильтр.1. The aircraft fuel system comprising a fuel tank with a filler neck and a drainage system including a drainage pipe with a drainage valve and an engine power pump, characterized in that a dust filter is installed at the outlet of the drainage pipe to the atmosphere. 2. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что пылезащитный фильтр выполнен двухступенчатым: в виде вихревого генератора для грубой очистки воздуха и отделения влаги и сетчатого фильтра, установленного напротив выходного сечения корпуса вихревого генератора, для тонкой очистки воздуха, при этом выходное сечение корпуса вихревого генератора охвачено спиральным каналом типа «улитка» с открытым концом для выброса в атмосферу воздуха с продуктами грубой очистки, а наклонный срез наружного патрубка корпуса расположен навстречу набегающему потоку воздуха при полете летательного аппарата. 2. The fuel system according to claim 1, characterized in that the dust filter is made in two stages: in the form of a vortex generator for rough air purification and moisture separation and a strainer installed opposite the output section of the vortex generator housing for fine air purification, while the output section the case of the vortex generator is covered by a spiral channel of the "snail" type with an open end for the release of air with coarse products into the atmosphere, and an inclined section of the outer pipe of the case is located towards him the air flow during the flight of the aircraft.

Images