Назначение и схемы работы

Топливные системы ГТД должны обеспечивать:

1.Точную ручную и автоматическую дозировку топлива в соответствии с выбранными законами регулирования двигателя.

2.Легкий и надежный запуск двигателя на земле и в воздухе независимо от атмосферных условий.

3.Устойчивую работу двигателя при пробе приемистости и резкой уборке РУД.

4.Тщательное и равномерное распыление топлива на всех режимах и высотах полета.

5.Надежную остановку двигателя прекращением подачи топлива.

6.Пожарную безопасность.

7. Простоту управления режимами работы двигателя, сведенную к одному рычагу (РУД).

8.Простоту периодического технического обслуживания регулирующих элементов и фильтров.

Каждый ГТД включает две топливные системы: основную и пусковую. На ТРД с форсажными камерами имеется третья топливная система – форсажная.

Основная топливная система обеспечивает подачу топлива в кмеру сгорания в течение всего времени работы двигателя. Топливные системы различных ГТД имеют в основном один и те же элементы, которые одинаковы по назначению и принципу работы, но различны по конструктивному выполнению. В качестве примера рассмотрим принципиальную схему топливной системы серийного турбовинтового двигателя.

Расположение и емкость топливных баков 1 (рис 76) определяется типом и назначением самолета.

рис. 76. Основная топливная система:

1- топливный бак; 2 – самолетный подкачивающий насос; 3- пожарный кран; 4- фильтр грубой очистки; 5-редукционный клапан; 6 – насос низкого давления; 7-фильтр тонкой очистки; 8-расходомер; 9-насос высокого давления; 10-регулятор подачи топлива; 11- электромагнитный клапан; 12- воспламенитель; 13- рабочая форсунка; 14- основной коллектор; 15- пусковой коллектор; 16, 17, 18, 19 – трубки.

Самолетные подкачивающие насосы 2 центробежного типа с электрическим приводом крепится под баками, включаются и выключаются автоматикой. Они обеспечивают требуемую последовательность выравнивания. Для сохранения центровку самолета и предотвращают кавитацию, так как подают топливо через пожарный кран 3 и фильтр 4 под давлением 0, 2—0, 3 кГ/см к насосам 6 низкого давления.

Пожарный кран 3 при необходимости перекрывает трубопровод, подводящий топливо к двигателю. Управление краном дистанционное, при помощи электромеханизма МЗК-2. Переключатели управления с трафаретами «Открыт», «Закрыт» установлены в кабине пилотов, а сами краны — на силовых установках.

Фильтр грубой очистки 4 очищает топливо, поступающее на пита­ние двигателя.

Подкачивающий насос низкого давления 6 установлен на двигателе. Насос нагнетает топливо под давлением 2, 5—3 кГ/см через фильтр 7 тонкой очистки и расходомер 8 на вход в насос 9 высокого давления. Эти насосы (коловратного или центробежного типа) приводятся во вращение от ротора двигателя. Они имеют производительность, пре­вышающую потребности двигателя, и подают топливо под давлением в пределах 1, 5—4 кГ/см² для увеличения высотности и преодоления гидравлических сопротивлений коммуникаций и агрегатов, располо­женных до насосов высокого давления. Для ограничения давления они снабжены либо редукционным 5 (ТВД), либо дросселирующим (ТРД и ДТРД) клапанами.

Фильтр 7 обеспечивает тонкую очистку топлива, гарантируя тем самым надежную работу насоса высокого давления.

Расходомер 8установлен на каждой силовой установке. Он состоит из указателей, расположенных в кабине пилотов, и датчиков, вмонтированных в топливную магистраль низкого давления, Показания расходомеров соответствуют разности количеств заправленного и израсходованного топлива, т. е. выражают остаток топлива в системе данного двигателя.

Вышеперечисленные элементы: баки 1, насосы 2, 6, пожарный кран 3, фильтры 4, 7 и расходомер 8 составляют основную топливную систему низкого давления.

На отдельных ГТД в топливную систему низкого дан расходомером включают топливно-масляный радиатор, в циркулирующее масло отдает тепло циркулирующему топливу, что улучшает эксплуатацию топливной системы при низких температурах окружающего воздуха.

Насос 9 высокого давления установлен на двигателе. Он нагнетает топливо под высоким давлением через регулятор 10 подачи топлива, коллектор к форсункам 13. Эти насосы (плунжерного или шестеренчатого типа) приводятся во вращение от ротора двигателя и создают давление топлива перед форсунками, которое растет с увеличением режима работы двигателя, достигая на взлетном режиме 60- 90 кГ/см .

Регулятор 10 подачи топлива обеспечивает автоматические или ручное изменение расхода топлива в соответствии с выбранными законами регулирования двигателя. Регулятор дозирует топлив, поступающее к форсункам 13, а излишек поступившего топлива перепускает по трубке 16 на вход в насос 9 высокого давления.

На отдельных двигателях регулятор 10 представляет собой команд­но-топливные агрегаты КТА, не включенные в конструкцию насоса 9 высокого давления. На некоторых ТРД насос 9 и регулятор 10 конструктивно выполнены в одном узле и представляют собой плун­жерные насосы с рядом автоматов. Имеются ТВД и ДТРД, у кото­рых часть автоматов регулятора 10 смонтирована в одном узле с насосом 9, а часть выполнена отдельными агрегатами.

Форсунки 13 обеспечивают тщательное распыление топлива на всех режимах и высотах полета. Если форсунки одноканальные, то коллектор 14 представляет собой один кольцевой контур, если же форсунки двухканальные, то коллектор представляет собой два от­дельных контура.

Насос 9, регулятор 10, коллектор 14 и форсунки 13 составляют основную топливную систему высокого давления. Эле­менты топливной системы /, 2, 3, 4, 7, 8 расположены на самолете.

Контроль за работой топливной системы и управление ею произ­водятся из кабины пилотов.

Управление, как правило, сводится к управлению дроссельным краном (иглой) регулятора 10 подачи топлива при помощи рычага в кабине (РУД).

Приборами контроля за работой топливной системы обычно явля­ются:

указатели в кабине пилотов (из комплекта ЭМИ-ЗР); в корпусе указателей имеется манометр давления топлива перед форсунками;

манометры или табло, сигнализирующие о давлении топлива перед насосами высокого давления;

указатели рычагов регулятора 10, по показаниям которых опреде­ляют режим работы.

Пусковая топливная система обеспечивает необходимую подачу топлива для розжига камеры сгорания двигателя. Она работает толь­ко в процессе запуска двигателя, причем с определенным перекрытием по времени и оборотам с работой основной топливной системы. Напри­мер, запуск серийного ТРД продолжается до п = 1750 об/мин, в то время как пусковая топливная система работает только в диапа­зоне 250—810 об/мин. В применяемых ГТД пусковая топливная сис­тема, как правило, подключена к основной топливной системе низко­го давления, так как сорт топлива для обеих систем одинаков — керосин Т-1, ТС-1, Т-2 (Т-5 для самолетов с числом М = 1, 5 - 2, 5). Это в значительной степени упрощает конструкцию и эксплуатацию двигателя.

В процессе запуска автоматика (обычно на 9—11 сек) включает электромагнитный клапан 11 и топливо от насоса 6 впрыскивается через пусковые форсунки в камеру сгорания воспламенителей 12. В воспламенителях образуется и воспламеняется топливовоздушная смесь, и фронт пламени выбрасывается в камеру сгорания двигателя, обеспечивая ее розжиг. Обычно через 23—25 сек автоматика обесто­чивает электромагнитный клапан 11 и система пускового топлива из работы выключается.

На отдельных двигателях пусковая топливная система выпол­нена автономной. В качестве пускового топлива применен бензин Б-70 (неэтилированный) с прибавкой 1% (по весу) масла МК-8 или трансформаторного. В процессе запуска при п = 250 об/мин автома­тика включает насос 4 и клапан 5 (рис. 130). Топливо под давлением 1, 6—1, 8 кг/см , ограниченным редукционным клапаном 9, поступает для розжига камеры сгорания. При п = 810 об/мин автоматика отклю­чает насос 4 и клапан 5. Пусковая система из работы выключается.

Рис. 77. Пусковая топливная система:

1—подкачивающий самолетный насос; 2— фильтр; 3 — пусковой бачок; 4-шестеренчатый насос; 5 — электромагнитный клапан; 6— фильтр; 7 — воспламенитель; 8-пусковой коллектор; _9— редукционный клапан

Обратный шариковый клапан в фильтре 6 исключает подтекание топ­лива после отключения пусковой топливной системы и исключает прорыв газов из камеры сгорания.

Форсажная топливная система подключена обычно к основной топливной системе низкого давления. В нее входят шестеренчатый насос с фильтром на входе, клапан перепуска топлива и форсунки, ус­тановленные в газовом тракте за турбиной. При использовании фор­сажа топливо впрыскивается в газ, содержащий вторичный воздух. Энергия потока газа возрастает, и двигатель развивает большую тягу.