Файл: Методы борьбы с обледенением топливных фильтров вс.docx

такие как замораживание топлива, нагрев фильтра на месте или кратковременное введение горячего топлива в систему, продувка поверхности топлива сухим воздухом и центрифугирование топлива для отделения кристаллов льда. Метод замораживания топлива очень прост, но фильтрация топлива занимает больше времени. Подогрев топлива горячим воздухом или горячим маслом с помощью компрессора широко используется в международной авиации. Другие упомянутые методы консервации используются редко, поскольку требуют значительных затрат энергии.

Актуальность выбранной темы определена тем, что обледенение топливной системы, а в частности топливных фильтров является серьезной проблемой, несущей большую опасность. Борьба с обледенением - важнейшая задача предполетной подготовки, а так же выполнения полетов.

Целью выпускной квалификационной работы является определение путей решения проблемы обледенения топливных фильтров воздушных судов.

Целью выпускной квалификационной работы обусловлены следующие задачи:

Рассмотреть особенности технической эксплуатации ВС в условиях низких температур

Исследовать явление обледенения ВС на земле и его влияние на безопасность

• 
  изучить методы противооблединительной защиты
  
• 
  исследовать влияние низких температур на состояние авиационных топлив, масел, специальных жидкостей
  
• 
  охарактеризовать противообледенительные системы
  

Дать характеристику требованиям охраны труда и техники безопасности

Объект исследования: эксплуатация топливной системы воздушных судов.

Предмет исследования: методы борьбы с обледенением топливных фильтров.

Методологическая основа: анализ доступных источников, поиск и структуризация информации.

Выпускная квалификационная работа включает в себя введение, три главы, заключение, список использованных источников и приложение

---

Раздел 1.Общие сведения о противообледенительных системах

1.1 Условия для обледенения

Образование льда на электростанциях зависит от нескольких факторов, таких как температура, относительная влажность, содержание воды в облаках, средний диаметр капель, скорость ветра и высота над уровнем моря. Погодные условия, благоприятные для образования льда, характеризуются наличием переохлажденных капель воды и кристаллов льда, взвешенных в воздухе в виде облаков, тумана, дождя и мокрого снега. Самолеты выталкивают переохлажденные капли воды в воздушном потоке из их неустойчивого равновесного состояния, и эти капли замерзают на поверхности.

В случае с ГТД лед может откладываться на впускных каналах, направляющих лопатках, кожухе двигателя, неподвижных поверхностях лопаток компрессора первой ступени, передней части впускного диффузора (кожуха), вентиляционных отверстиях генератора и других впускных отверстиях в кожухе двигателя.

Различают следующие виды льда.

• 
  чистый лед со стеклянной, гладкой поверхностью. он образуется при полете под переохлажденным дождем или легким ливнем. этот тип льда наиболее распространен при температуре окружающей среды ± 5 °c.
  
• 
  непрозрачный лед с крупнозернистой или кристаллической текстурой. этот тип льда образуется в полете в облаках, содержащих множество переохлажденных капель разного размера при температуре от 0 до -10 °c.
  
• 
  кристаллический лед накапливается в небольших количествах во время полета при температуре ниже -10 °c или в облаках, состоящих из очень маленьких переохлажденных капель. этот лед иногда называют инеем.
  
• 
  существует смесь различных типов льда. наиболее опасен лед неправильной формы, который образуется при пролете над зонами с дождем или снегом.
  

В отличие от самолетов, которые замерзают при отрицательных температурах, ГТД могут замерзать при 5-10 °C. Когда двигатель неподвижен на земле или летит на низкой скорости, воздух поступает во впускные каналы и расширяется, понижая температуру воздуха до уровня, при котором может образоваться обледенение. В силовых установках AP и THD обледенение сначала происходит в ступице винта и корпусах ступиц.

---

Лед непосредственно на поверхности впускного коллектора или впускного отверстия компрессора снижает воздушный поток и производительность двигателя. В результате увеличивается удельный расход топлива, компрессор работает нестабильно, двигатель вибрирует, а сопла и лопатки турбины перегреваются. В ГТД с осевыми компрессорами лед в значительной степени скапливается на направляющих лопатках всасывания, лопатках ротора первого ряда и статоре компрессора. Лед может вытеснить и разрушить компрессор.

Для обеспечения нормальной работы двигателя в условиях гололеда должны быть предусмотрены специальные защитные устройства, т.е. системы размораживания. Большинство таких систем используют тот факт, что при активации температура защитной поверхности достигает положительного значения, что предотвращает образование льда.

1.2 Требования, предъявляемые к противооблединительной системе

Требования к ПОС включают.

• 
  безопасный полет в любых условиях снега и льда и на всех режимах работы двигателя;
  
• 
  надежность и эффективность в широком диапазоне скоростей и высот полета, в различных погодных условиях и в течение неограниченного количества часов работы;
  
• 
  возможность регулирования интенсивности нагрева в зависимости от температуры наружного воздуха и плотности льда;
  
• 
  безопасная активация системы, когда самолет находится на стоянке или на земле;
  
• 
  высокая скорость нагрева на защищенных поверхностях;
  
• 
  все выступы на воздухозаборниках и воздуховоды двигателей требуют постоянного антиобледенения для предотвращения образования льда на защищенных поверхностях на земле и во время полета;
  
• 
  обнаружение льда и плотности, минимальное время реакции датчика, высокая чувствительность, отсутствие ложных тревог.
  
• 
  противопожарная защита;
  
• 
  минимальное энергопотребление;
  
• 
  отсутствие помех для радиостанций и навигационного оборудования;
  
• 
  легкий и компактный;
  
• 
  быстро готов к использованию. желательны специальные датчики для автоматической активации и деактивации ледовой сигнализации;
  
• 
  простота в обслуживании и эксплуатации; система должна иметь возможность мониторинга на земле и в полете.
  

---

1.3 Классификация противообледенительной систем

Тепловые системы являются наиболее распространенным способом защиты агрегатов, топливных систем от замерзания. В зависимости от источника энергии существует два типа тепловых систем: аэротермальные и электротермальные. В первом случае используется тепловая энергия воздуха, всасываемого компрессором двигателя. Чем выше температура и давление воздуха за компрессором, тем выше эффективность этих систем. Если поток воздуха к двигателю низкий, горячий воздух может всасываться через теплообменник, нагретый выхлопными газами.

ПОС могут быть как постоянными, так и циклическими. Системы постоянной подачи предотвращают образование льда на поверхностях, требующих защиты. Скопление льда на деталях системы впуска или на впускных коллекторах может помешать нормальной работе двигателя или привести к его повреждению. Циркуляционная система должна регулярно удалять лед, образовавшийся на защищенных поверхностях.

1.3.1 Воздушно-тепловые противообледенительные системы

На рисунке 1 показана типичная ПОС воздух/тепло. В этой системе горячий воздух подается компрессором в кольцевую камеру, расположенную на 200-250 мм ниже дна. Он отделен от моторного отсека закрытой перегородкой. При открытии перегородки 6 горячий воздух попадает в камеру 1, проходит через кольцевой проход и выводится в пространство под капотом. Горячий воздух может быть направлен в круглую камеру из разных точек по периметру для создания равномерного температурного поля. Объем горячего воздуха уменьшается или увеличивается с помощью сопел, которые забирают воздух из-под капота, смешивают его с воздухом из компрессора и направляют в нагревательную камеру.

На рисунке 1.2 показана конструкция системы нагрева на входе. Здесь горячий воздух вводится в кольцевую полость А, откуда через отверстие 1 поступает в полость В и нагревает вкладыш в отверстии 2 для впуска воздуха. Затем воздух выводится в атмосферу через сопло 3 в нижней части воздухозаборника.

---

1 - противообледенительная камера; 2 - фланец для выхода воздуха; 3 - эжектор; 4 - трубопровод; 5 - электромеханизм; 6 - заслонка; 7 - перегородка

Рисунок 1 – Схема ПОС воздухозаборника


1 - щелевые каналы; 2 - обшивка носка воздухозаборника; 3 - отводной патрубок

Рисунок 2 - Схема обогрева носка воздухозаборника


1 - трубопровод; 2 - лопатки направляющего аппарата; 3 - передняя часть обтекателя

Рисунок 3 - Схема обогрева входной части двигателя

Воздух из компрессора двигателя используется для защиты конструктивных элементов впускного канала (обтекателей, впускных ребер, воздухоотделителя и т.д.) от обледенения (рис. 3). В рассматриваемом сценарии теплый воздух поступает в лопасти приводного блока 2 через воздуховод 1 (см. схему воздушного потока в лопастях на рис. 1.4), нагревается и достигает передней части кожуха 3. Затем воздух проходит вдоль кожуха через кольцевой канал, образованный внешней стенкой и внутренней мембраной, и выходит через отверстие во впускном канале двигателя.

В этом случае воздух направляется из задней части компрессорной ступени через специальное отверстие во внутренней полости ротора двигателя и через отверстие в дисковой мембране в полости А.



Рисунок 4 - Схема обогрева лопаток входного направляющего аппарата двигателя
Недостатком систем воздушного отопления является их низкая эффективность при работе двигателя с низкой дроссельной заслонкой, поскольку поток и температура воздуха снижаются. Это особенно актуально для двигателей с низким уровнем повышения давления. Кроме того, при включении воздушно-тепловой системы мощность (тяга) двигателя снижается, а температура двигателя повышается, что увеличивает удельный расход топлива. В случае турбовентиляторного двигателя снижение тяги почти прямо пропорционально количеству всасываемого воздуха. ТРД более чувствителен к стравливанию воздуха: 1% стравливания воздуха из системы приводит к снижению мощности ТВД на 1,5-2% и снижению расхода топлива на 1-1,5%.

---