ВКР противообледенительные процедуры для агрегата. Пояснительная записка. Методы борьбы с обледенением топливных фильтров вс

• Название: Методы борьбы с обледенением топливных фильтров вс
• Анкор: ВКР противообледенительные процедуры для агрегата
• Дата: 11.01.2023
• Размер: 1.38 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка.docx
• Тип: Пояснительная записка; #882242
• страница: 13 из 13

3.2 Система обогрева лопастей винтов

Для обогрева лопастей винтов ТВД АИ-20 применяется электротепловая противообледенительная система циклического действия (рисунок 3.2). Источником питания для этой системы служат генераторы переменного тока (напряжение 115 В, частота 400 Гц). Управляющие контакторы включаются от импульсов, выдаваемых программным механизмом (ПМК). Последний обеспечивает работу противообледенителей винтов по заданному циклу. Работу противообледенительной системы контролируют по загоранию сигнальной лампы, подключенной к одной из секций, или по показаниям амперметров, включенных в цепь генераторов.

При работе циклических ПОС на лопастях воздушного винта допускается толщина льда не более 3 мм.

На рисунке 3.2 представлена принципиальная схема электротепловой ПОС циклического действия для самолета с четырьмя ТВД. Система имеет две поочередно включаемые секции, в каждую из которых входят по два симметрично расположенных винта, диаметром 4,5 м.


НЭл и НЭо - нагревательные элементы лопасти и обтекателя; К - контактор; РК - распределительная коробка; ПМК - программный механизм коммутационный

Рисунок 18 - Схема электротепловой ПОС воздушных винтов

Потребляемая мощность ПОС при двух секциях в расчетном режиме составляет 13-16 кВт. Управление ПОС осуществляется двумя автономными программными механизмами.

Нагревательные элементы укладывают в выфрезерованные углубления, крепят, выдерживая заданный профиль лопасти. Для защиты от механических повреждений и увеличения прочности НЭ закрывается внешней металлической оковкой (рисунок 3.3). Толщина пакета НЭ не превышает 2-5 мм.

Коллекторный узел для передачи электрической энергии на винт выполнен в виде контактной пары: токоприемных вращающихся вместе с валом винта колец 2 (рисунок 3.4) и скользящих по ним токоподводящих неподвижных контактных щеток 1.

Передача электроэнергии с корпуса винта на подвижную лопасть обеспечивается электропроводом, выполненным в виде петли, позволяющей изменять углы лопасти.


1 - отфрезерованное углубление на защищаемой поверхности лопасти; 2 - оковка; 3 - тело лопасти; 4 - внутренняя электротеплоизоляция и наружная электроизоляция

Рисунок 19 - Компоновка пакета НЭ на внешней поверхности лопасти



1 - контактные щетки; 2 - контактные кольца токоприемника; 3 - текстолитовые изоляционные шайбы; 4 - электропровод НЭ лопасти и обтекателя винта; 5, 6 - узлы крепления заднего диска обтекателя винта; 7 - корпус токосъемника

Рисунок 20 - Схема и общий вид коллекторного узла электротепловой ПОС воздушного винта

3.3 Сигнализатор обледенения СО-12АМ

Сигнализатор обледенения СО-12АМ предназначен для выявления условий обледенения наружных элементов конструкции двигателя и для сигнализации наличия таких условий.

3.3.1 Принцип действия

Работа сигнализатора обледенения основана на использовании упругих свойств чувствительного элемента - металлической гофрированной мембраны, замыкающей и размыкающей электрические контакты при изменении величины скоростного напора воздушного потока, омывающего заборник сигнализатора.

СО-12АМ представляет собой дифференциальный манометр с двумя герметичными камерами, соединенными жиклером 5 (рисунок 21).

Камера 2 воспринимает давление набегающего потока воздуха во входной части двигателя через отверстая 1. Под давлением набегающего потока понимается сумма давлений воздушного напора и окружающей среды.

Камера 4 воспринимает статическое давление через отверстия 3, расположенные на боковой поверхности заборника. Камеры 2 и 4 разделены между собой мембраной 9.

Заборник динамического давления имеет 20 отверстий диаметром 0,7 мм. При отсутствии скоростного напора (динамического давления), т. е. когда двигатель не работает, контакты находятся в замкнутом состоянии. Во время работы двигателя, когда заборник сигнализатора обдувается воздухом, в камерах дифференциального манометра за счет скоростного напора устанавливается разность давлений, прогибающая мембрану и, следовательно, размыкающая контакты, которые затем во время работы двигателя остаются в разомкнутом состоянии.


1- отверстие полного давления; 2 - камера полного давления; 3 - отверстия статического давления; 4 - камера статического давления; 5 - жиклер; 6 - прерыватель; 7 - штепсельный разъем; 8 - обогреватель; 9 - мембрана

Рисунок 3.5 - Пневматическая схема СО-12АМ
В полете при наличии условий обледенения отверстия 1 в заборнике закупориваются пленкой льда, и поступление динамического давления в камеру 2 дифференциального манометра прекращается. Давление в камерах 2 и 4 выравнивается через жиклер 5 и мембрана возвращается в исходное положение, замыкая контакты. При этом включаются и замыкают свои рабочие контакты электромагнитные реле, питающие параллельно сигнальную лампу «Обледенение» и нагревательные элементы сигнализатора.

Под действием тепла, выделяемого нагревателями, лед на заборнике тает, отверстия открываются и восстановившийся перепад давлений в камерах дифференциального манометра размыкает контакты электрической цепи, выключающие электромагнитное промежуточное реле, которое в свою очередь отключает питание от сигнализационной цепи и от нагревателей. Сигнализатор принимает исходное положение.

Если к этому времени самолет не выведен из зоны обледенения, то отверстия 1 динамического давления снова подвергнутся обледенению и цикл повторится.

Таким образом, при прохождении самолетом зоны обледенения сигнальная лампа будет загораться периодически.

Оттаивание отверстий заборника в СО-12АМ происходит не более 90 сек. с момента включения обогревателей. Процесс замораживания отверстий динамического давления продолжается не более 150 сек., а полный цикл замораживания-размораживания - не более 240 сек.

При появлении первого сигнала обледенения летчик вручную включает систему обогрева входной части двигателя и выключает ее после выхода самолета из зоны обледенения, т. е. по прекращении включений сигнальной лампы «Обледенение».

Для предохранения нагревательного элемента сигнализатора от перегрева включение нагревателя на бортсеть самолета должно производиться при наличии динамического напора не менее 250 мм вод. ст., что достигается подводом питания к катушке реле включения нагревателей от генераторов СТГ-12ТМ. (т. е. схемой предусматривается возможность включения нагревателей только при работе двигателя).

По достижении двигателем определенного числа оборотов, создающего динамическое давление не менее 250 мм вод. ст., генератор СТГ-12ТМ вырабатывает напряжение, достаточное для питания бортсети и для включения катушки электромагнитного реле ТКЕ52ПД. Через контакты этого реле включается второе реле, обмотка катушки которого замыкается на «массу» через контакты прерывателя 6 дифференциального манометра. Эти контакты разомкнутся под действием воздушного напора, и поэтому реле сработает только тогда, когда они замкнутся, а это произойдет при «замораживании» носка заборника, когда требуется включение нагревателя. Лампа «Обледенение» также не горит, так как она включена параллельно реле.

3.1.2 Технические данные сигнализатора обледенения СО-12АМ

Источник питания - бортсеть постоянного тока напряжением 27 В ± 10%.

Интервал температур внешней среды, в которой может находиться СО-12АМ без потери своих характеристик - от +60 до -60°С.

Система питания - однопроводная.

Максимальный ток нагрузки контактов при напряжении 27 в - не более 0,6 А.

Максимальный ток нагревателей при температуре 20±5°С - не более 7 А.

Вес - не более 0,75 кг.

3.1.3 Конструкция сигнализатора

Сигнализатор (рисунок 3.6) состоит из двух основных частей: заборника 1 динамического и статического давлений и электрического дифференциального манометра 2, закрепленных на патрубке 3.

Заборник выполнен в виде полого цилиндра, на переднюю часть которого напрессован и припаян колпачок 4, имеющий 20 отверстий диаметром 0,7 мм для восприятия скоростного воздушного напора, поступающего в камеру динамического давления по двум трубкам 5.

В нижней части колпачка 4 имеется три отверстия диаметром 0,5 мм для стока воды. Внутри заборника помещен нагреватель, предназначенный для создания цикличной работы СО-12АМ, т. е. для освобождения отверстий диаметром 0,7 мм от пленки льда через определенные периоды времени. На задней части корпуса 7 заборника смонтирован тройник 8, в котором выполнена камера статического давления, соединяемая с обтекаемым потоком воздуха восемью отверстиями 10 (диаметром 2,5 мм), расположенными на боковой поверхности патрубка 3. Одновременно камера статического давления нагревателя соединяется с камерой статического давления 11 дифференциального манометра резиновой трубкой 12 и штуцерами 13.

Камеры динамического и статического давления соединены между собой калиброванным отверстием (жиклером), через которое происходит выравнивание давлений в камерах при закупоривании пленкой льда заборных отверстий в колпачке.

На кольце в заборнике смонтирована клемма подвода питания нагревателя заборника, который представляет собой нихромовую спираль.

Дифференциальный манометр состоит из мембраны 20, закрепленной в основании 21 гайкой 22. Мембрана изготовляется из бериллиевой бронзы и является чувствительным элементом дифференциального манометра. К центру мембраны припаян серебряный подвижный контакт 23, контактирующий с серебряным контактом 24 регулировочного винта 25, предназначенного для изменения предварительного натяжения мембраны, что позволяет отрегулировать требуемый перепад давлений, необходимый для размыкания контактов.


1- заборник; 2 - дифференциальный манометр; 3 - патрубок; 4 - колпачок заборника; 5 - трубка; 6 - нагреватель; 7 - корпус; 8 - тройник; 9 - проходник; 10 - отверстия диаметром 2,5 мм; 11 - камера статического давления; 12 - резиновая трубка; 13 - штуцер; 14 - пружина; 15 - клемма; 16 - уплотнение; 17 - контактная гайка; 18 - штепсельный разъем; 19 - бандаж; 20 - мембрана; 21 - основание дифференциального манометра; 22 - гайка; 23 - подвижный контакт; 24 - контакт; 25 - регулировочный винт; 26 - прокладки; 27 - винт; 28 - обогреватель; 29 - изолятор; 30 - резиновая прокладка; 31 - кожух; 32 - контровка; 33 - гайка; 34 - резиновая прокладка

Рисунок 22 - Сигнализатор обледенения СО-12АМ

Регулировочный винт 25 изолирован от корпуса изоляционными прокладками 26.

Основание дифференциального манометра крепится к патрубку четырьмя винтами 27. В колене патрубка вмонтирован обогреватель 28, выполненный в виде полого цилиндра, изолированного слюдой и намотанной на него нихромовой проволокой. По наружному диаметру обмотка нагревателя также изолирована слюдой. Для вывода провода из камеры статического давления применен изолятор 29.

Резиновая прокладка 30 служит для герметизации камеры динамического давления. Стальной кожух 31 соединяется с основанием при помощи резьбы и контрится двумя штифтами. Гайка 33 предназначена для герметизации камеры статического давления при помощи резиновой прокладки 34.

Заключение

На основании проведенных исследований и анализа имеющихся материалов становится очевидным, что закупорка самолетных фильтров вызывается не скоплением на фильтрах кристаллов льда, а обмерзанием фильтров, которое происходит в результате кристаллизации переохлажденных капель воды при их соударении с твердой холодной поверхностью фильтра или других агрегатов топливной системы самолетов.

Процесс обмерзания (закупорки) самолетных фильтров протекает аналогично общеизвестному явлению обледенения самолетов в полете, когда переохлажденные капли воды, находящиеся в облаках, при соударении с холодной поверхностью кромки крыла мгновенно кристаллизуются. 

Находясь во взвешенном состоянии в среде холодного топлива, микроканли воды быстро охлаждаются, принимая температуру топлива, оставаясь при этом в жидком виде.

Многочисленные исследования явления переохлаждения капель воды позволили установить следующие общие закономерности.Когда поток топлива, содержащего в себе переохлажденные капли воды, проходит по топливопроводу и встречает на своем пути препятствие в виде предохранительной сетки подкачивающих помп или фильтров грубой очистки, переохлажденные капли воды соударяются с твердой холодной поверхностью фильтра. В результате этого соударения они мгновенно превращаются в лед, вызывая обмерзание сетки фильтров или других деталей топливной системы самолета.

Именно этим объясняются обмерзание и закупорка кристаллами льда фильтров грубой очистки с размерами пор около 100 мк, которые практически неспособны задерживать кристаллы льда размером менее 40 мк, образующиеся в топливе.

Предотвращением образования в топливе переохлажденных капель воды можно устранить опасность обмерзания самолетных фильтров. Существует несколько способов разрушения содержащихся в реактивных топливах переохлажденных капель воды.

Однако для эксплуатации это неприемлемо. Механические примеси, содержащиеся обычно в топливах, как правило, не являются центрами кристаллизации.

Список использованных источников

Андреев Г.Т., Васин И.С. Исследование влияния обледенения на аэродинамические характеристики гражданских самолетов в обеспечение безопасности летной эксплуатации / Г.Т. Андреев, И.С. Васин. – Научный вестник МГТУ ГА №97 серия Аэромеханика и прочность, 2006.

2. Жабров А.А. Элементарная теория полета самолета, Часть 1. / А.А. Жабров. – М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. – 58 с. 112

3. Клеменков Г.П., Ю.М. Приходько, Л.Н. Пузырев, А.М Харитонов/ Моделирование процессов обледенения летательных аппаратов в аэроклиматических трубах/ Г.П. Клеменков, Ю.М. Приходько, Л.Н. Пузырев, А.М Харитонов. – Теплофизика и аэромеханика, 2008, том 15, № 4

4. Мазин И.П. Физические основы обледенения самолетов. / И.П. Мазин. – М.: Гидрометеоиздат, 1957.

5. Тенишев Р.Х., Строганов Б.А., Савин В.С. и др. Противообледенительные системы летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1967. 320 с.

6. Трунов О.К. Обледенение самолетов и средства борьбы с ним. – М.: Машиностроение, 1965. 247 с.

7. http://fb.ru/article/391661/obledenenie-samoleta-usloviya-prichinyi-iposledstviya/

8. http://avia-simply.ru/obledenenie-letateljnih-apparatov/

9. http://aerodinamika-v-tehnike.ru/aerodinamika-tekhnike/samolety

10. http://samoleting.ru/raznoe/stroenie-kryla-samoleta.htm

Приложение А

1- трубопровод с развальцовкой; 2 - ниппель; 3 - накидная гайка; 4 - штуцер; 5 - контровочные отверстия

Рисунок А1 - Схема крепления трубопровода к штуцеру агрегата


1- трубопровод; 2 - резиновая прокладка; 3 - болт с контрящей пластиной; 4 - хомут

Рисунок А2 - Схема крепления трубопровода