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: 6 из 13

1.4 Предотвращение обмерзания агрегатов

Во время работы топливной системы узлы и детали, установленные на топливном баке и впускных трубопроводах, часто замерзают. К первым относятся топливные фильтры, регулирующие клапаны, устройства, подающие топливо в двигатель в случае отрицательной перегрузки, и предохранительные сетки. Основной причиной замерзания этих агрегатов является кристаллизация капель переохлажденной эмульсии при их контакте с холодными поверхностями фильтров и других агрегатов топливной системы.

Все виды авиационного топлива гигроскопичны (т.е. поглощают воду). Количество растворенной воды в топливе зависит от химического состава, температуры и влажности окружающего воздуха. Чем ниже молекулярный вес топлива и чем больше в нем ароматических углеводов, тем ниже его гигроскопичность. Чем выше влажность, тем выше доля растворенной влаги в топливе.

При снижении температуры окружающего воздуха температура топлива в баке также снижается. Было измерено, что после 4-5 часов беспосадочного полета на высоте 7000-9000 м температура топлива снижается до -15-20°C в гибких баках и до -35-40°C в металлических баках, независимо от времени года и температуры земли. Топливо Выпущенные капли воды первоначально находятся во взвешенном состоянии и равномерно распределены в объеме топлива. Под воздействием конструкции самолета и вибрации бака мелкие капли слипаются в более крупные капли, которые скапливаются в нижних слоях топлива и образуют эмульсию. Когда топливо охлаждается в течение длительного периода полета, большая часть талой воды высвобождается и остается в топливе в виде эмульсии.

Образование переохлажденных капель эмульсии в топливе происходит относительно редко и только при благоприятных условиях. Во многих случаях вода, выделяющаяся из топлива, быстро замерзает и образует кристаллы льда.

На стенках бака может образоваться иней, а в топливе могут появиться кристаллы льда. При понижении температуры влага из воздуха конденсируется на поверхности остывающего топлива и на стенке бака. Влага, конденсирующаяся на поверхности топлива, замерзает не сразу, а сначала диффундирует в топливо и только через некоторое время и при значительном охлаждении начинается процесс кристаллизации и превращения в лед.

Существует несколько методов предотвращения образования переохлажденных капель воды или кристаллов льда в топливе. Самый простой метод - добавление специальных присадок к топливу, которые повышают растворимость воды в топливе или образуют с водой смесь с более низкой температурой замерзания (спирт, эфир). Среди специальных добавок очень распространена этилцеллюлоза. При соединении с водой он может образовывать антифриз с температурой замерзания -55-60. Для предотвращения образования кристаллов льда достаточно добавить в топливо 0,1-0,3% в зависимости от температуры окружающей среды и продолжительности полета.

Один из методов заключается в регулярном удалении льда из топливного фильтра путем впрыскивания небольшого количества антиобледенительной жидкости (этанола, метанола или ацетона) в течение короткого периода времени. Когда кристаллы льда забивают фильтр и достигается определенный перепад давления в фильтре, срабатывает специальный датчик, и жидкость регулируется автоматически. Как только система активируется, для удаления льда с поверхности фильтра требуется менее 20-30 секунд. Недостатком этого метода является то, что он не предотвращает образование кристаллов льда в топливе и их отложение в других частях топливной системы до фильтра.

Чтобы уменьшить количество воды, растворенной в топливе, и предотвратить замерзание фильтра, используется несколько методов, таких как замораживание топлива, нагрев фильтра на месте или введение горячего топлива в систему на короткое время, продувка поверхности топлива сухим воздухом и центрифугирование топлива для отделения кристаллов льда.

Метод замораживания топлива очень прост, но требует дополнительного времени для фильтрации топлива. Нагрев топлива горячим воздухом или горячим маслом от компрессора очень распространен в международной авиационной промышленности. Другие методы защиты, упомянутые выше, используются редко, поскольку требуют больших затрат энергии.

1.5 Сигнализаторы обледенения

Обледенение в полете можно определить по налипанию льда на части самолета, дрожанию двигателя, снижению скорости полета и нерегулярной подаче топлива. Некоторые типы самолетов оснащены оптическим индикатором обледенения, который находится в поле зрения пилота и используется для определения интенсивности обледенения. Это небольшой профилированный манипулятор с шарнирным корпусом длиной 10 мм. Этот показатель можно использовать для оценки толщины и интенсивности льда.

Диафрагменные сигнализаторы обледенения (рис. 5) часто используются для предупреждения пилота об образовании обледенения. Они состоят из двух основных компонентов: герметичного двухкамерного преобразователя перепада давления5,6 и приемника полного/статического давления. Датчики давления могут быть установлены в местах, подверженных воздействию мороза, таких как впускные отверстия двигателя или передние кромки крыльев. Функционирование системы сигнализации основано на упругих свойствах гофрированной пластины 8, чувствительного элемента, который изменяется в ответ на изменение скорости воздуха и включает и отключает электрические контакты 7, размыкающие подачу воздуха в систему сигнализации.



1 - заборные отверстия; 2 - обогреватель заборника сигнала; 3 - отверстие для приема статического давления; 4 - жиклер; 5 - камера, воспринимающая статическое давление; 6 - камера, воспринимающая полное давление; 7 - контакты цепи питания сигнальной лампы; 8 - мембрана; 9 - сигнальная лампа

Рисунок 5 - Схема сигнализатора обледенения мембранного типа
Камера 6 принимает общее давление воздушного потока, поступающего через порт 1. Камера 5 воспринимает статическое давление через порт 3, расположенный на боковой поверхности воздухозаборника. В полете, когда на поверхности самолета нет льда, и, следовательно, нет льда на датчике сигнализации, общее давление воздушного потока создается в порте 1 и передается в камеру 6. Мембрана деформируется под действием перепада давления и удерживает контакт 7 открытым. При полете в морозной зоне порт 1 блокируется слоем льда, который препятствует поступлению полного давления в камеру 6. Давление, поступающее в камеры 5 и 6 через сопло 4, выравнивается, и мембрана возвращается в исходное положение, тем самым замыкая контакт 7 в цепи питания сигнальной лампы 9 "иней" и нагревательного элемента 2 на входе индикатора. Тепло, выделяемое нагревательным элементом, растапливает лед и открывает входное отверстие. Тепло, выделяемое нагревателем, растапливает лед и открывает входное отверстие. Восстановленный в полости перепад давления размыкает контакты, тем самым закрывая сигнальную лампу и впускной нагреватель индикатора. Если к этому времени самолет не покинул зону обледенения, датчик полного давления снова подвергается воздействию обледенения, и цикл повторяется.

Недостатками мембранных сигнализаторов являются задержка сообщения об обледенении и невозможность измерения скорости обледенения и регистрации типа обледенения.

К другим типам ледовых сигнализаций относятся радиоактивные сигнализации (Рисунок 6). Этот сигнализатор состоит из источника бета-излучения (стронций-90 и иттрий-90) и счетчика радиоактивного излучения. Электронный блок подает на счетчик напряжение 450 В и усиливает сигнал счетчика. Блок задержки преобразует периодический сигнал в непрерывный, когда самолет входит в зону обледенения.



Рисунок 6 - Блок-схема радиоактивного сигнализатора обледенения
Он работает путем уменьшения бета-излучения через слой льда, который образуется на удаленной цилиндрической игле. Датчик работает по следующему принципу. Непрерывный поток бета-частиц, испускаемых источником излучения, попадает на счетчик. Импульсы напряжения от счетчика регистрируются в электронике. Изменения в потоке бета-частиц в электронном блоке преобразуются в изменения напряжения. Если напряжение превышает определенное значение, активируется релейная схема, контакты которой действуют как световой сигнал, предупреждая пилота об обледенении. В то же время активируется нагревательный элемент датчика, что приводит к удалению льда с поверхности иглы. После удаления льда устройство возвращается в исходное состояние. Этот процесс повторяется до тех пор, пока самолет находится в зоне обледенения. Толщина льда на игле датчика, вызывающего сигнал тревоги, должна быть в пределах 1 мм.

На некоторых типах самолетов сигнализация обледенения срабатывает из-за электрической проводимости обледенения на поверхности датчика. Если на поверхности датчика образуется лед, контактное кольцо датчика замыкается. Одно кольцо питается от бортовой сети, другое - от сети управления тиристором, так что при замыкании цепи в сеть управления поступает ток, достаточный для освобождения тиристора. Это приведет к активации системы и загоранию сигнальных ламп обогрева и замораживания. Блок контроля сигнализации включает в себя функции, защищающие систему от ложных срабатываний, преждевременного отключения и неожиданного замыкания цепи во время дождя.

Система сигнализации основана в основном на следующих принципах В качестве датчика используется цилиндрический зонд, который поддерживается в осевой вибрации специальным генератором с резонансной частотой. Во время полета в ледяной зоне в канале датчика накапливается лед, что вызывает снижение резонансной частоты датчика. Если изменение частоты падает ниже определенного значения, система управления обнаруживает это и посылает предупреждающий сигнал "лед", который разогревает датчик в течение нескольких секунд. Время прогрева достаточно для удаления льда и подготовки датчика к следующему рабочему циклу.

Устройства предупреждения об обледенении используют электродвигатель для вращения стержня, выступающего в воздушный поток, и уже широко распространены на иностранных самолетах. Когда образуется лед, образовавшийся лед соскабливается металлическим ножом. Когда крутящий момент увеличивается до определенного значения, включается сигнал тревоги. Сигнализация может работать автоматически, если подключить ее к механизму управления противообледенительной системой, что избавит экипаж от лишней работы во время полета и повысит эффективность противообледенительной системы самолета.