Устройство систем топливопитания и их типичные схемы

Подачей топлива в двигатель занимается топливная система воздушного судна и система топливопитания двигателя. Требуемое для выполнения полета топливо заправляют в баки, размещенные внутри конструкции воздушного судна. Они могут быть размещены в фюзеляже, плоскостях, на внешней подвеске. Выработка топлива – это полностью автоматизированный процесс. Для его управления используют емкостные, иногда, поплавковые датчики топливомеров. Контроль над их деятельностью осуществляют при помощи сигнализаторов давления топлива (рис.1)

Рисунок 1. Схема системы топливопитания ГТД с ОТН управляемой производительности

Существующие схемы топливопитания силовых установок показывают лишь один бак Б и один подкачивающий насос НП. В баках установлены приборы, замеряющие уровень топлива, кроме этого конструкторы предусмотрели установку устройства, показывающего аварийный остаток топлива.

Трубопроводы высокого и низкого давления формируют контур питания основной камеры сгорания, иначе говоря, систему основного топлива. Через трубопровод низкого давления выполняют заблаговременное повышение давления топлива перед основным топливным нагнетателем. Эта магистраль нужна для повышения высотности системы топливопитания.

В конструкцию линии низкого давления (рис. 1) входят: подкачивающий двигательный насос НПД, укомплектованный регулятором давления; фильтр грубой очистки Ф; расходомер топлива; топливомасляный радиатор ТМР, по обыкновению их используют в ТРД и ТРДД.

Насос НПД, работающий от ротора силовой установки поднимает давление топлива до 0,3 МПа, это предотвращает возникновение кавитации топлива на входе в основной топливный насос на больших высотах.
Существуют ГТД, характеризующиеся малым расходом топлива. В них для настройки расхода устанавливают пластинчатые НПД (рис. 2)

Рисунок 2. Схема системы топливопитания ГТД с ОТН неуправляемой производительности

Для подготовки топлива в линии НД смонтирован фильтр Ф, он пускает топливо по обводному каналу в случае засорения фильтра, результатом этого становится перепад напора до 0,4 МПа. Для контроля уровня засоренности фильтра используют сигнализатор перепада давления, в состав которого входит световое табло, срабатывающее при подъеме перепада до 0,04...0,06 МПа. В отдельных моделях ГТД сразу за фильтром ставят сигнализацию минимального давления топлива. Это обеспечивает контроль за уровнем засоренности фильтра. Линия ВД необходима для подведения топлива к форсункам, под напором, обеспечивающим надлежащее качество его распыления при разных режимах работы двигателя.

Для получения нужного напора топлива перед форсункой используют основной топливный насос ОТН. При выходе на предельный режим он должен обеспечить напор жидкости 6 – 9 Мпа. ОТН работает от ротора ГТД [1].

Системы топливопитания, оснащенные ОТН неуправляемой производительности, созданы на основе нагнетателя шестеренчатого типа. Указанный принцип использует в своей работе клапан перепада давления КПД, поддерживающий установленный перепад напора на дозировочной игле ДИ. Сечение ДИ изменяют при помощи ручки управления двигателем РУД. Ослабление режима работы силового агрегата влечет за собой уменьшение проходного сечения ДИ и росту перепада напора в ней, под его действием КПД увеличит перепуск топлива на вход до того момента, пока перепад не будет уменьшен на величину превышения. При этом подача топлива к форсункам будет уменьшена до уровня, отвечающего нового положения РУД. Нагнетали неуправляемой производительности изготавливают со значительным излишком подачи топлива по отношению к потребной, это позволит обеспечить потребную подачу при вероятном снижении эффективности насосов из – за снижения вязкости топлива, изнашивания качающих узлов, подогреваемого при перепуске (на больших высотах объем перепускаемого топлива достигает 80...90% от возможностей насоса).

За АДТ топлива в линии ВД установлен стоп-кран СК, перекрывающий трубопровод при остановке двигателя. Максимальное давление перед форсунками не должно больше 12...15 МПа это определено характеристиками прочности трубопроводов и надежности ОТН. Работу двухконтурных форсунок активирует автоматический распределитель топлива APT. Запорный клапан первого контура открывает подачу топлива в соответствующие каналы форсунок под напором, обеспечивающем распыление топлива на запуске двигателя (0,3...0,4 МПа). Линия пускового топлива нужна для питания топливом форсунок воспламенителей при запуске двигателя. ЭМК необходим для включения/выключения подачи топлива к форсункам по автоматическим командам от панели запуска двигателя. ОК предотвращает прорыв горячего газа через форсунки из камеры сгорания в топливную магистраль после запуска ГТД. Первые серийно выпускаемые ГТД были оснащены независимыми комплексами пускового топлива. В основном их использовали для снабжения топливом турбокомпрессорных стартеров [2].

1. Степанов, С. М. Конструкция и эксплуатация авиационных двигателей магистральных воздушных судов: учебное пособие / С. М. Степанов, И. В. Антонец, Л. И. Князева. – Ульяновск: УИ ГА, 2017. – 253 с.
2. Эффективность использования авиатоплива самолётами ГА: техн. отчёт / ГосНИИГА; рук. С. Ю. Скрипниченко. – 1977. – 64 с.