Решетов С.А. Электроснабжение воздушных судов Учебник для вузов

Подождите немного. Документ загружается.

ГгГст^иТ

ЗЧеНИе

' Достаточное

для

образования разряда (двух

^ ™™>3^ поверхности полупроводника, U

мо

о„

/ц+(у

где

<У

ога1п

—

минимальное напряжение

раз

ммТ

К0С

™

ЫгГ

ZTn

Рй

асстоя,1ИИ

межд

У электродами

мм u

omln

- J00 ... 400 В, в то

время

как при

отсутствии полу-

проводника <У

пр

таком

же б U « Ю кВ.

Поэтому

СЗ с

полупровод-

ёмГ

СВеЧ

\™

ЮТ

низков

ольтными.

реальных

емкость

= 1 ... 3 мкФ, при

этом сУ

ога1п

= 2 ... 4 кВ.

Первая (подготовительная) стадия разряда характеризуется срав-

нительно медленным нарастанием разрядного тока

Ьоо?в^в?нно

медленным снижением напряжения. Затем разряд

ueptZmr ZZ

fnm д

СТадШО

' сопровождающуюся резким возрастанием тока

до

Ш00

А и

более. Особенность разряда

по

поверхности полупроводника

том, что на его

образование практически

не

влияет плотность окру

ниТП^

333

ПеР

СТаДИЯ

дотекает

материале полупровод-

ника,

в то

время

как

обычный разряд

газе определяется процессом

Ги?Г" «овации, интенсивность которой существенно зависиГот

РПР^°

г,"

™ "

Р е

элект

онов

> определяемой плотностью газо-

виня

ЭНРПГ

„

емкос

™ои стадии разряда реализуется примерно поло-

вина энергии, запасенной

конденсаторе

С„. В

реальных системах

мовдюсть

импульсе равна

0,8.10-

...2-10»'Вт. Емкостный разряд

вызывает эрозию рабочей поверхности полупроводника, приводящую

ее

постепенному разрушению и образованию между электродами

«до-

Для образования разряда

на

поверхность металлизированного

изолятора

свечи

(рис. 9.15)

наносят множество металлических

°а

кЗенгятп

ЖДУ

аРУ

И3

КОТ

РЫХ

МОЖН

° Рассматривать

как

обкладки

конденсатора

Частицы напыляются вследствие эрозии электродов

Вследствие неравномерного распределения эрозированных частиц

расстояние между ними колеблется

широких пределах,

что

приводит

к значительной неоднородности ноля элементарных конденсаторов,

пробою между отдельными частицами

значи-

тельному снижению общего разрядного напря-

жения.

Ток

разряда также содержит

две со¬

' ставляющие: емкостную

индуктивную.

Экспериментально установлено,

что в

процес-

се емкостной составляющей происходит выго-

•* рание частиц серебра

поверхности свечи.

Металлизация поверхности происходит

при

индуктивном разряде.

Для

нормальной рабо-

ты должно соблюдаться динамическое равно-

р„„

весие напыления

выгорания частиц. Если

Ta™/'

эле

ме„

рн

х напыляется слишком большое число частиц,

конденсаторов

на по-

свеча

как бы

шунтируется

перестает рабо-

верхности металлизиро- тать.

При

уменьшении числа распыленных

ванного изолятора частиц напряжение, необходимое

для

образо-

178

С! =

О —

'а

Рис.

9.16.

Принципиальная электричес-

кая схема индукционной катушки

вания разряда, возрастает,

при малом

их

числе разряд пре-

кращается. Динамическое рав-

новесие процесса достигается

выбором параметров

СЗ.

Мини-

мальное напряжение разряда

для эрозионной свечи,

как

пра-

вило,

ниже,

чем для

полупро-

водниковой. Однако физические

свойства эрозионного слоя менее

стабильны, чем

керамики полупроводниковой свечи. Значение

(У

0 m

несколько возрастает

увеличением давления,

но

мало зависит

от

ско-

рости обдува поверхности воздушным потоком. Система зажигания

с эрозионными свечами

при

запуске

АД

включается

до

подачи топли-

ва

для

предварительной тренировки свечей

—

напыления частиц

ме-

талла.

Высоковольтные индуктивные системы зажигания.

высоковольт-

ных индуктивных

СЗ

напряжение, необходимое

для

пробоя искрового

промежутка свечи, генерируется индукционной катушкой

(ИК),

пре-

образующей постоянный

ток

низкого напряжения

(24 В) в

импульсы

высокого напряжения

(10 ... 20 кВ).

Индукционная катушка

(рис.

9.16)

состоит

из

ферромагнитного сердечника,

на

котором распо-

ложены

две

обмотки: первичная

числом витков

= 150 ... 300 и

вторичная

с ш

= 7000 ... 10 000.

Параллельно контактам

электро-

механического прерывателя включен конденсатор

С/

емкостью

0,2 ...

0,4 мкФ,

способствующий уменьшению искрообразования

на

кон-

тактах

уменьшению

их

износа.

ряде случаев агрегат зажигания

представляет собой объединение двух одинаковых ИК, каждая

из

кото-

рых работает

на

свою свечу.

При

подключении

ИК к

источнику энер-

гии

первичной цепи начинает нарастать ток.

При

некотором значении

тока (напряженности магнитного поля) электромагнитная сила при-

тяжения, действующая

на

якорь прерывателя, превысит силу противо-

действующей пружины

контакты прерывателя начнут размыкаться.

Ток

первичной цепи,

следовательно,

связанный

с ним

магнитный

ноток быстро уменьшаются.

Во

вторичной обмотке

ИК

наводится ЭДС,

достаточная

для

пробоя промежутка. После размыкания контактов

пружина возвратит

их в

исходное состояние,

процесс повторится.

Для выявления основных закономерностей процессов, имеющих

место

в ИК при

образовании одного разряда, целесообразно выделить

три этапа: первый охватывает процесс нарастания тока

t\ в

первичной

цепи катушки

от

момента

ее

включения

до

момента размыкания кон-

тактов прерывателя; второй связан

наведением

ЭДС в

обмотках

ка-

тушки после размыкания контактов

до

момента образования разряда

между электродами свечи; третий характеризует процесс протека-

ния разряда менаду электродами. Переходные процессы после под-

ключения

ИК к

источнику энергии характеризуются дифференциаль-

ным уравнением

179

где

L[, /?j —

соответственно индуктивность

активное сопротивление первич-

ной цепи;

U —

напряжение источника энергии.

Разомкнутая вторичная цепь

ИК не

оказывает влияния

на

процесс

нарастания тока

. Так как при / = 0 i

(0) = 0, то

UIR

(\-z-4

где

Через промежуток времени

при

некотором значе-

нии первичного тока

lp0

называемого током трогания, сила элек-

тромагнитного притяжения якоря

сердечнику становится равной

силе пружины. Тогда

Так

как t

Т, то

*эо

U t

' L

Движение якоря начинается

момента, когда электромагнитная

сила превысит силу пружины. Размыкание первичной цепи вследствие

инерции движущихся частей якоря

наличия между контактами

в момент

их

расхождения

так

называемых мостиков

из

ионов материала

анода происходит

некоторым запаздыванием

Мостики практически

не искажают процесс нарастания тока

, но

вызывают эрозию контак-

тов,

перенос металла

анода

на

катод. Таким образом,

ток

размыкания

(1-е

Обычно

4о + й « Т и

t' U

1Р=

~- =

<ipo+-^-

, (9.7)

т.

е. при

увеличении напряжения источника

ток

размыкания увеличи-

вается. После размыкания контактов образуется система связанных

контуров

L1—C1 и

L2—C2 (рис.

9.17), где Ы и L2 —

катушки пер-

вичной

вторичной обмоток; С1 — конденсатор первичной цепи;

С2

—

суммарная емкость вторичной цепи, определяемая межвит-

ковой емкостью вторичной

обмотки, распределенной

ем-

костью экранированного прово-

да, соединяющего катушку

со

свечой,

емкостью свечи;

R1 и

—

резисторы, имитирующие

все виды потерь энергии

в кон-

Рис.

9.17.

Эквивалентная схема

ин- ^

^\^

дукщюнной катушки после размыка- Максимальное напряжение,

ния контактов развиваемое

во

вторичной цепи

180

ИК, может быть найдено

из

уравнения энергетического баланса.

В момент размыкания контактов прерывателя

поле первичной

об-

мотки запасена электромагнитная энергия

А =

/2)

. Эта

энер-

гия преобразуется

электростатическую энергию заряда конденса-

торов

С1 и С2.

Если считать,

что

коэффициент связи между обмот-

ками

к = 1, то

напряжения

на

конденсаторах одновременно дости-

гают максимальных значений

1тах

/«У

2тах

= w

, где w

и w

—

число витков обмоток. Тогда, учитывая потери энергии

контурах

коэффициентом полезного действия, можно записать

f/2 ll'k

l'ln

п ^lmax i с ^2max

г, —JL. -

-с

—

~т

—-—

или

-; \f~ Ч

(9.8)

Из

(9.8)

следует,

что

увеличение емкости конденсатора

С1

снижает

t/omax, не

препятствует дугообразованию между контактами. Вследст-

вие этого конденсатор

С1

выбирается некоторым оптимальным образом.

Если

в (9.8)

подставить

(9.7),

то

*/ипа*

(»'1рв+—<а)

У d (^/UV + CT'

При увеличении напряжения

увеличивается

2max

, создавае-

мое индукционной катушкой вследствие увеличения тока размыкания

При

сгорании топлива изолятор свечи покрывается нагарообразо-

ваниями, обладающими достаточно высокой проводимостью,

что эк-

вивалентно включению параллельно электродам некоторого резистора

R$,

создающего дополнительные потери энергии

снижающего «У

2тах

Как только вторичное напряжение

ИК

достигнет значения

пр

доста-

точного

для

пробоя искрового промежутка свечи, между электродами

возникает разряд, воспламеняющий смесь

КС.

общем случае, если

£/

р< У

тах, искровой разряд

—

совокупность двух составляющих:

емкостной

(за

счет разряда конденсатора

С2) и

индуктивной

(за

счет

оставшейся электромагнитной энергии

магнитном поле

ИК).

Емкост-

ная составляющая имеет

вид

высокочастотных колебаний, спектр

ча-

стот которых достигает нескольких

МГц, так как С2

представляет

со-

бой распределенную емкость

достаточно малую. Индуктивная

со-

ставляющая имеет апериодический характер

(рис. 9.18).

В пусковой системе

ГТД

тяжелое топливо (керосин) поступает

КС

капельно-жидком состоянии, поэтому воспламенению

ТВС

долж-

но предшествовать

ее

испарение.

этом случае наличие индуктивной

составляющей является обязательным,

так как при

медленном выделе-

нии энергии более эффективно осуществляется подогрев

испарение

ТВС

зоне разряда. Высоковольтные индуктивные

СЗ

отличаются про-

стотой

надежностью,

но у них

есть

недостатки: количество энергии,

выделяемое

при

разряде, сравнительно мало, что затрудняет воспламе-

181

Рис.

9.18. Характер емкостной Рис. 9.19. Схема высоковольтной системы за-

(/) и индуктивной (2) состав- жигания

ляющих разряда

пение ТВС при запуске ГТД в полете; на образование разряда силь-

ное влияние оказывают давление и нагарообразования на свече.

Низковольтные емкостные системы зажигания с полупроводнико-

выми свечами (рис.

9.19).

Основными их элементами являются: ИК с вто-

ричным напряжением 2 ... 3 кВ, накопительный конденсатор С

ем-

костью в несколько микрофарад, выпрямитель V, разрядник F и рези-

сторы R1 и R2.

Последовательностью импульсов ИК конденсатор С

заряжается

до уровня напряжения, необходимого для пробоя разрядника F.

При пробое конденсатор С„ подключается к электродам СП с полупро-

водником, вдоль поверхности которого и образуется разряд, состоящий

из стадий, описанных выше. Для первого импульса заряда конденсатора

(т) = 1)при коэффициенте связи между обмотками к = Справедли-

во уравнение

=(C

+ C

)Ul

(9.9)

где L, — индуктивность первичной обмотки катушки; t

—- ток в первичной

цепи в момент размыкания контактов; С

— емкость накопительного конденса-

тора; С

(sy,/i£i

)

-\- С'

—межвитковая емкость вторичной цепи и приведен-

ная емкость конденсатора С/; U

— напряжение на накопительном конденсато-

ре после первого импульса.

Из (9.9) следует, что

'Ли W(C,

C„) • (9-Ю)

Так как в период паузы между импульсами конденсатор С

сохраняет

заряд, а конденсаторы С/ и С

разряжаются, то для второго импульса

С учетом

(9.10)

182

для п-го импульса

7/2 [12

~Ь СН

V С2 Н~ С]

и ) +'"

( с

)

(9.11)

Выражение

(9.11)

позволяет найти максимальное значение напряже-

ния, до которого может зарядиться конденсатор С„ при я

—>-

оо,

[1-(С

/(С

+ С

))"] С

+ С

=(7

, Пга

1 v 4 2

н/ / „

нтах

н1„^

[1-C

/(C

+ C

)] -

Uh1

•

Подставив (7

н1

из

(9.10)

и учитывая

(9.7),

получим {/„

тах

- t'ip У

LJCl,.

Сравнивая с

(9.9),

видим, что максимальное напряжение,

до которого может зарядиться С

(при отключенном разряднике),

равно максимальному напряжению, развиваемому ИК при отключен-

ном С

. Фактически напряжение, до которого заряжается С„, опреде-

ляется пробивным напряжением газового разрядника, и, следова-

тельно, запас энергии в конденсатор С„ к моменту пробоя примерно

всегда одинаков. У существующих систем С

заряжается за 40 ... 100

импульсов с частотой 400 ... 1000 Гц. Следовательно, частота разрядов

по поверхности полупроводника равна 4...25Гц. На образование

разряда вследствие того, что он зарождается внутри полупроводника,

нагарообразование практически не влияет, но при наличии резистора

конденсатор С

должен обладать большим запасом энергии, так

как его энергия будет расходоваться как на образование разряда, так

и на компенсацию потерь в резисторе R

Низковольтные индуктивные СЗ с эрозионными свечами

(рис.

9.20) содержат ИК, первичная обмотка которой обычно имеет

240 ... 250 витков, а вторичная —

3200

...

3300.

Для увеличения ем-

костной составляющей разряда во вторичную цепь включен конденса-

тор С2 емкостью 700 ... 950 мкФ.При такой емкости достигается не-

обходимое соотношение емкостной и индуктивной составляющих раз-

ряда, т. е. динамическое равновесие напыления и выгорания частиц.

Разрядные процессы характеризуются (при одинаковом запасе энер-

гии в первичной цепи 0,5L

) более интенсивной индуктивной ста-

дией разряда вследствие того, что сопротивление ионизированного про-

межутка вдоль металлизированного изолятора меньше сопротивления

Рис.

9.20. Низковольтная индуктивная система зажигания с эрозионными све-

чами

183

ионизированного промежутка между электродами искровой свечи

Это

увеличивает

ток

индуктивной составляющей

и ее

продолжительность

Для бесперебойной работы

ИК

необходимо, чтобы

моменту

следующего замыкания контактов прерывателя процессы

во

вторичной

цепи закончились. Если замыкание происходит

при

недеионизировав-

шемся промежутке,

то

замкнутая вторичная цепь оказывает влияние

на

нарастание тока

первичной цепи.

Для

исключения этого явления

во вторичную цепь включают диод

VD1

(рис.

9.20, а),

препятствующий

протеканию тока

во

вторичной цепи

за

счет

ЭДС

взаимоиндукции

при

нарастании тока

первичной цепи

и не

препятствующий протеканию

индуктивной составляющей разряда

при

спадании тока

первичной

цепи,

большинстве систем

для

уменьшения влияния вторичной цепи

на процесс нарастания^тока

i, во

вторичную цепь включают конденса-

тор

L.O

(рис. У.20, б). При

этом индуктивная составляющая тока раз-

ряда приобретает колебательный характер.

При

первом переходе

че-

рез нуль

ток, как

правило, прекращается.

Комбинированные системы зажигания

высоковольтным индуктив-

ным ионизирующим разрядом

последующим емкостным разрядом

по

поверхности полупроводника

или

металлизированного изолятора

об-

ладают наибольшей воспламеняющей способностью

используются

для

стабилизации количества энергии, выделяемой

при

разряде,

устра-

нения влияния сопротивления, шунтирующего разрядный промежуток

Система состоит

из

двух частей: высокочастотной, создающей ионизи-

рующий импульс малой мощности длительностью

5 ... 10 мкс, с

помо-

щью которого осуществляется первоначальный пробой разрядного

промежутка свечи даже

при

наличии значительного загрязнения элек-

тродов

межэлектродного промежутка; низкочастотной, предназна-

ченной

для

образования основного (емкостного) импульса большой

мощности, обусловленного разрядом конденсатора

емкостью

0,5 ...

МКФ

через предварительно ионизированный канал между электро¬

да

ми.

Источником питания может служить

ИК (рис. 9.21) или

сеть пере-

менного тока

115 В. 400 Гц. От ИК

происходит заряд

С„

импульсами

напряжения. Одновременно

зарядом

заряжается конденсатор

ак-

Рис.

9.21.

Комбинированная система зажигания

индукционной катушкой

184

с,

сг

Рис.

9.22.

Эквивалентная схема высоко-

частотных контуров

тивизатора

через резистор

первичную обмотку

им-

пульсного трансформатора

1А

активизатора. Когда напряже-

ние

на

конденсаторах

С„ и С

станет больше ,напряжения,

не-

обходимого

для

пробоя разряд-

ника

F, в

который

некоторых

систем

для

стабилизации

IiV

введен радиоактивный изотоп, проис-

ходит пробой

образуется система связанных высокочастотных кон-

туров

Д.СА

И Ь

А,

С„ (рис. 9.22), где

конденсатор

С2

учитывает

емкость экранированных проводов, подводящих напряжение

свече.

После образования ионизированного канала

С„,

разряжаясь через

разрядник

/' и

вторичную обмотку активизатора

да

2 А

(см.

рис.

9.21),

создает между электродами свечи интенсивный разряд, энергии кото-

рого достаточно

для

воспламенения

ТВС.

При питании

от

сети переменного тока

(рис. 9.23)

конденсатор

С„

заряжается

от

удвоителя напряжения, включенного

цепь вторичной

обмотки трансформатора

состоящего

из

газотронов

VI и и

конден-

саторов

С1 и С„. В

один

из

полупериодов конденсатор

СУ

заряжается

через газотрон

VI до

амплитудного напряжения

на

вторичной обмот-

ке трансформатора.

следующий полупериод напряжение

на

вторич-

ной обмотке складывается

напряжением

на

конденсаторе

. При

этом конденсатор

С1

частично разряжается.

следующий полупериод

снова заряжается конденсатор

С/, а С„

нарастает

до

пробивного

на-

пряжения разрядника

После пробоя процессы протекают

так же, как

комбинированной

СЗ и ИК.

Правила эксплуатации систем зажигания.

процессе эксплуата-

ции проводят осмотры

проверку внешнего состояния

СЖ, а

также

надежность крепления

ИК. При

этом необходимо обращать внимание

на качество присоединения проводов высокого

низкого напряжения,

на целостность экранирующей оплетки.

При

выполнении регламент-

ных работ проверяют состояние контактов прерывателя, силу тока,

потребляемого

ИК от

бортовой сети, вторичное напряжение. При

не.

обходимости контакты прерывателя зачищают.

Во

избежание сварива.

Рис.

9.23.

Комбинированная система зажигания

питанием

от

переменного тока

185

танияИК лГжЛ

РЬШаТеЛЯ В

ПР

ЦеССе

экс

плуатации напряжение пи-

тания И К даже кратковременно не должно превышать допустимых пое-

ZT,I~Z

X ТСХНИчес1

™ Условиями.

ЕслисилГпе^но'го

?^Т££А2Г

ЗМеРЯЮТ Н3

~* У— " —

ей

ТО

С1ЮСОбЯОСТЬ ИК п

Р°

ве

ется с применением эталонных све-

чением

хп

пп

ТаН

ВКе элементов С3 на

АД необходимо следить за

o6eSt

s^ZZmet

ТриЧеского

контакта

^Рпуса агрегата зажигания

sarenlllZ^

опле

™

с металлическими частями конструкции. Обя-

зательным является соблюдение правильной полярности при полклю

еГиГпГ

У питания

- Замещается *™£S$L™£Z

можны ппобпй Г

разомкн

тои

епи

вторичной обмотки, иначе воз-

прГДателя

™ вторичной обмотки, сваривание контактов

и «»иИ»

ЦИ0ННЫе

И С ке

Рамической изоляцией требуют бережного

и внимательного обращения. Их нельзя подвергать ударам ронять

™миТлюч

аГТ

Ж СВ6ЧеЙ Необ

/« производить только с'пЕ

l 'Z

™

ДОЛЖНЫ 6ЫТЬ чис

™ми, герметичными и обеспе-

тираГ^^ю «

СК

Р°

об

азован

^. Не разрешается зачищать или

протирать рабочую поверхность эрозионных свечей. Необходимо еле

дить,

чтобы жидкости, масло, грязь не попадали на агрегаты зажила

Особенность эксплуатации комбинированных СЗ, обусловленная

наличием в разряднике радиоактивного изотопа, состоит в том

ЧТ

Гя

Г7яг^

аТКаТеГ

РИЧеСКИ

°с"РеЩается. МощностьдозьГизлуче

венного ф

па

ВерХНОС

™

аг

егата

не

превышает уровня естест-

Для проверки работоспособности СЗЖ используется специальная

контрольная обмотка w

(см. рис.

9.23),

сигнал с к^рой мда^я S

измерителю частоты импульсов. Агрегат считается р'спр^ным если

частота разрядов на свече не менее 7 импульсов/с

Глава 10

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

РАСХОДОМ ТОПЛИВА

iOA.

ТИПЫ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

неэо1еТ™яТЛ

3аЛа

что

работка топлива из баков самотеком

6^™*™^™™™"°

ФФ

ективна такж

с и выработка топлива из

SLV LТг

ШШ еГ

СЖЗТЬШ во

-^У

хом

"ли нейтральными газами.

m^ZLZ

пТ

РОК

ИСП0ЛЬЗ

ютс

я подкачивающие и перекачиваю-

щие насосы. В зависимости от типа ВС они обеспечивают подачу от

186

0,3 до 100 м

/ч топлива без кавитации при сравнительно невысоком дав-

лении — 35 ... 40 Н/см

Существует много типов насосов: шестеренчатые, коловратные,

плунжерные, поршневые, струйные, центробежные, осевые. Перечис-

ленным требованиям наиболее полно отвечают центробежные и осевые,

т. е. насосы лопаточного типа. Они обеспечивают хорошую равномер-

ность потока топлива. Их производительность и перепад давлений на

входе и выходе определяют частотой вращения ротора.

На ВС используются в основном два способа привода топливных

насосов: от редуктора АД или от отдельного ЭД. В первом случае ис-

пользуются подкачивающие насосы, которые подают топливо в камеру

сгорания и монтируются непосредственно на коробке приводов АД.

Масса подаваемого ими топлива определяется положением рычагов

управления АД.

Электрические центробежные насосы (ЭЦН) с приводом от ЭД

служат для перекачки топлива из одних групп баков в другие, для со-

здания необходимого давления топлива на входе в подкачивающие на-

сосы, для подачи пускового топлива. При необходимости слива топли-

ва из баков на земле ЭЦН применяются для ускорения слива и уменьше-

ния числа сливных точек. В полете ЭЦН используются для ускорения

аварийного слива топлива при необходимости уменьшения посадоч-

ной массы ВС. По способу установки на ВС насосы делят на внебако-

вые (крепятся снаружи бака); магистральные (располагаются также вне

бака и соединяются с ним трубопроводами); внутрибаковые, кессон-

ные (разновидность внутрибаковых), предназначенные для перекачки

топлива из кессонных баков.

Наиболее часто используют внутрибаковые насосы, которые, одна-

ко,

имеют серьезный недостаток: по мере выработки и понижения в

баке уровня топлива ухудшаются условия охлаждения и работа ман-

жетного уплотнения.

Существует много конструктивных разновидностей ЭЦН. Насосы

типа ПНВ оборудованы герметичными ЭД серии МГП, предназначен-

ными для работы внутри бака. Для перекачки топлива из одной груп-

пы баков в другую используют перекачивающие насосы типов ПУР,

БПК-4 и др. В качестве пусковых насосов применяются агрегаты ПНР.

На ВС обычно устанавливаются насосы нескольких типов. Так, на

самолете Ил-62 установлены 12 перекачивающих насосов ЭЦН-83

(по два в каждом основном баке и каждом баке № 5), два перекачиваю-

щих насоса ЭЦН-87 (по одному в каждой законцовке крыла для пере-

качки топлива из дренажных баков в топливные) и 15 подкачивающих

(по одному в каждом основном баке и три в баке № 6). На самолете

Ту-154Б имеется 10 перекачивающих насосов ЭЦН-323 (по два в ба-

ках № 2 и по три в баках № 3), четыре подкачивающих ЭЦН-325 и

один подкачивающий ЭЦН-319 (в баке № 1) с приводом от ДПТ.

Конструктивно ЭЦН представляет собой единый блок, состоящий

из насоса и приводного ЭД. При этом обеспечивается тщательная гер-

метизация между* полостями насоса и ЭД. При питании от трехфазной

187

q-ID

л 1ч

0 4

Рис.

10.1.

Характеристики топливного насоса ЭЦН-323

сети переменного тока используют асинхронный

ЭД с

короткозамкну

пТи ГтаГи

НаС

СаХ

ЭЦН

325

ЭТ

^ектродв^гатеГЖдЙ

При питании от

сети постоянного тока используются

ДПТ

Насосы

предназначены

для

работы только

под

нагрузкой

Продол-

жительная работа

на

холостом ходу

(без

топлива)

не

допускается

Это

может привести

подгоранию уплотнения между насосом

ЭД

Но

при проверке работы насоса

на

слух допускаются кр^„и£

(до нескольких секунд)

его

включения

на

земле

без

топ™

лить Г™?™

Н0РМЗМИ ЕНЛГС отказ касоса

»е

Должен приво-

TZW

величению

"^авлического сопротивления

падению давле-

ния

магистрали. Давление

на

входе

основные насосы

АД не

долж-

^ам

е1

аТЬСЯ

ПРИ

ВЫКЛЮЧенни насосов

одного бака

Или

включен!

лотжны

МРТ?П

0С0В

ДРУГОГ

бЗКа

Н0ВЫе

не

бывшие

эксплуатации

юГса

насо^пя

Г"

ВЫШе

становле

™ой нормы

тем, чтобы

по

мере

износа насосов

их

подача оставалась

пределах нормы

Анализ

статистических данных показывает,

что

масса'

ЭД

состав

ляет основную часть массы

ЭЦН. При

этом параметры

ЭЦН

ДПТ

ГнГ™Т7

ВУ

ЮЩИМ

naPaMe

?rf

ЭЦН С

печного то?а

BHMPMS

unL

ЬШе

МаССа

ЭД И

УД

ельная ма

сса

(на 1 кВт

раз-

виваемой мощности).

ростом частоты вращения ротора

снижает-

пе болГГэГг ОТ"?

3 Н

ЗГРеВа

бМ0Т0К

ЭД С

обычной

^оляцией

боты

500

теплостоикои

изоляцией

до

200 °С при

ресурсе

ра-

Рь™бмоток

1ПП °Г

РаКТИКЗ Показывает

™

снижение

температу-

ры обмоток

до 100 С

увеличивает ресурс

ЭД в

несколько

паз

Однако

при

этом

увеличиваются масса

габаритные разшрьГэД

(рис

1ГГ911н

ИСТИ

,п

о^

аС0С0В

"ременного тока'ЭЦН-323

ниы

}

(рис. 10.2

можно заметить, что

при

увеличе-

нии подачи

при

неизменном напряжении питания увеличивТтся

а) 1,А

р,МПа

Q-10

?///</

Рис.

10.2.

Характеристика топливного насоса ЭЦН-325

188

то

2000

Q.J44

о то

гооо

<мл

Рис.

10.3.

Характеристика топливного насоса ЭЦН-319

потребляемый

ток

(рис.

10.1,

и 10.2, а) и

снижается перепад давлений

в насосе

(рис. 10.1,6

10.2,6).

На ряде

ВС

устанавливают дополнительные насосы

приводом

от

ДПТ

Так, на

самолете Ту-154 установлен насос ЭЦН-319

приводом

от

ДПТ

типа МГП-200П. Насос служит

для

подачи топлива

ВС*

АД при

отказе основной

СЭС

переменного тока.

Он

устанавливает-

ся

расходном баке

включается автоматически

при

отказе всех

переменного тока,

также используется

при

запуске

АД

воздухе.

Из характеристики насоса ЭЦН-319 следует,

что при

снижении

на-

пряжения

28,5 до 18 В

уменьшается потреблемый

ток и

перепад дав-

лений

при

неизменной подаче (рис.

10.3, а) или

подача

при

неизменном

перепаде давлений

(рис. 10.3, б).

Работа насосов,

как

правило, контролируется сигнализаторами

давления

Так, на

самолете Ил-62 установлены сигнализаторы давле-

ния СДУ2-0

СДУ2А-0,3.

При

неработающем насосе избыточное

давление

за

'насосом отсутствует, мембрана сигнализатора находится

в свободном состоянии, контакты сигнального устройства замкнуты,

светится красная сигнальная лампа

на

панели центрального пульта

пилотов.

При

работе

ЭЦН

мембрана, деформируясь, размыкает кон-

такты сигнального устройства, лампа гаснет.

Рис

10 4

Электрические схемы топливных насосов

189

Рис.

10.5.

Электрическая схема вклю-

чения топливного насоса ЭЦН-463

пп

„

Пе

екач

ивающие насосы

ДШ могут работать

одном

двух

или

трех режимах. Одноре-

жимный ЭЦН работает

номиналь-

ной подачей.

При

двух режимах

один является основным,

дру-

гой—дежурным (насос включен

на малый расход

ожидает сигна-

ла

на

переход

основной режим)

При трех возможных режимах-

де-

журный, основной

форсирован-

ный последний используется

для

форсированной выработки топлива.

ДПТ

уменьшение магнитного

потока ведет

увеличению угловой

скорости, поэтому изменение

ре-

лельного возбуждения часто

п^тТ™*

Раб

ТЫ

ЭЦН с ДПТ

парал-

возбуждения

)

Tne^ZJT^ ^Р^^ением

обм

ток

обе обмотки магнитный потоЛяГ

™

(рИС

)

включены

и подача насоса^ минимальн™ ГнТиГ"'

ЧаСТ0Та ВраЩеНИЯ

ото

магнитный поток создаетсГол^й

Т ^

Р6ЖИМе

(

ИС

lQA 6

)

(рис

10.4, в)

пс^к^^Гс^П;^" Ф°Р

СИ

Р°

ванн

Цепи

она

подключается через резистоо

R пТЛ

' "2

<<МИН

У»

здаваемый

ею

магнитный поток

uulZ

ЭТ0М

Т0К

обмо

™и

и со-

тора

подача

^ISLZ^"

ВР

™

Р°"

r^Xlt

~ZZ^^ и в ЭД

рГр=

под током. Если

при

этом включены

Р,П! , '

постоянн

° находится

то обмотки

и ш,

так2

fivml?

выключатели

5Л2 и

этом максимален частота

BLHL

Магнитны

й поток

ЭД при

режим).

При ^^^Al^Z^^l^^

(ДеЖурНЫЙ

режим.

И,

наконец

при

разо^Гнут^Т/и ЧА?^Г

сированном режиме. омкнутых

^>Л5

ЭД

работает

фор-

i0.2.

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАБОТКИ ТОПЛИВА

Упр^нТи^

«а

примере системы

лете Ту-154Б

Эта

CHPTLI

™Г

СУИТ4

'1.

установленной

на

само-

ливавкаждшбам и

^яп?

ед

аЗИЧеИ

ДЛЯ

изме

Рения запаса

топ-

ческогс™1™«Л

УМШрН0Г0 запа

са топлива

самолете; автомати-

^/n^S

пл

и°ГиГ

ПЛИВа

3аДаШОЙ

«Р^Рамме; выра!

и левого топлива

из

одноименных баков

№ 2 и 3

правого

илевого полукрыльев; сигнализации остатка топлива

2500 кг?

обе™

печения централизованной заправки топливом

автоматического

уп-

равления закрытием заправочных кранов; сигнализации остатка топ-

лива

2500 кг и

выдачи информации

наличии топлива

самолетный

от-

ветчик СОМ-64

аппаратуру регистрации полетной информации.

В комплект системы входят: устройство коммутационное

блока-

ми У

КБ23-1,

составе которого имеются блоки релейные полупровод-

никовые БРП4-3, БРПЗА-6

блок управления порядком расхода топ-

лива БУПР2-1, блок центровки

сигнализации

БЦС6-1;

датчики

топ-

ливомера ДТС-20

ДТ-40

(19

шт.); датчики топливомера

со

встроен-

ным компенсатором

ДТК (6 шт.);

датчики-сигнализаторы заправки

ДСП-4

шт.); указатели топливомеров УТД4-1Т бака

№ 2,

УТ02-6Т

суммы топлива; переключатели ПГК1-6Т (баки

№2 и 3) и

ПГК1-5Т

(бак

№ 4)

вариантов заправки баков

(рис.

10.6).

Топливо

из

расходного бака подается

к АД

постоянно, автоматики

управления работой насосов бака

№ 1 не

предусмотрено.

При

вклю-

ченных

АЗС и

выключателях насосы ЭЦН-325 (баки

№ 1 и 4)

подают

топливо

к АД I и

II,

ЭЦН-325 (баки

№ 2 и 3) — к АД II и III в те-

чение всего полета. Автоматика используется лишь

для

перекачки топ-

лива

из

других баков

в бак №

и для

выравнивания массы топлива

симметричных баках

№ 2 и 3

правого

левого полукрыльев.

На

пер-

вом этапе

в бак № 1

перекачивается топливо

из

баков

№ 2. При

этом

цепь питания насосов ЭЦН-323 баков

№ 2

заблокирована

во

избежание

случайного выключателя.

работе насосов бака

№ 2

свидетельствуют

сигнальные лампы каждого насоса, включенные сигнализаторами дав-

ления,

лампа «Автомат расхода

2».

Когда

баках

№ 2

остается

по 3500 кг

топлива, сигнализаторы

уровней топлива обеспечивают включение насосов баков

№ 3 и

сиг-

нальной лампы «Автомат расхода

3». В бак № 1

топливо поступает

одновременно

из

баков

№ 2 и 3. При

остатке топлива

баках

№ 2

примерно

по 500 кг

сигнализаторы уровней топлива снимают блоки-

ровку выключения насосов.

При

полной выработке топлива сигнализа-

торы давления подают сигнал

на

выключение насосов ЭЦН-323

ба-

ков

№2.

Расход

из

баков

№3

продолжается.

Когда

баках

№ 3

остается

по 2200 кг, их

сигнализаторы уровня

топлива размыкают цепь, обеспечивающую блокирование выключения

насосов этих баков.

При

полной выработке топлива

из

баков

№ 3

сигнализаторы давления подают сигнал

на

выключение насосов баков

№

включение насосов бака

№ 4,

цепи блокировки

их

выключения,

сигнальной лампы «Автомат расхода

№

4».

При

остатке топлива

в ба-

ке

№ 4 60 кг

сигнализатор уровня подает сигнал

на

снятие блокировки

выключения

его

топливных насосов. Насосы бака

№ 4 и их

сигналь-

ные лампы выключаются

при

полной выработке топлива

из

этого

ба-

ка.

этому моменту остается топливо лишь

расходном баке

№ 1.

Когда

в нем

остается

2500 кг

топлива, сигнализатор уровня включает

сигнальную лампу «Остаток

2500 кг».

При неисправности

автоматике СУИТ

переполнении

полете

баке

№

дополнительный сигнализатор уровня (датчик заправки ДСИ)

191

выключает перекачивающие насосы баков № 3 и 4. Эти насосы снова

включаются при понижении уровня топлива в баке № 1.

Таким образом, программное управление ЭЦН системы СУИТ-1Т

складывается из девяти основных этапов.

10.3. СХЕМЫ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ

Принципиальная электрическая схема управления ЭД насосов

системы СУИТ4-1Т (см. рис. 10.6) включает насосы HI ... НИ

и столько же контакторов для их включения и выключения (K7I,

К74,

К77, К80, К59, К63, К41, К47, К50, К83, К86). Каждому насосу

соответствует своя зеленая сигнальная лампа HL1 ... HL11, которая

включается сигнализатором давления SP1 ... SP11 (СДУ2А-0Д8) при

его срабатывании.

Насосы HI ... Н4 установлены в расходном баке. Они подают топ-

ливо непосредственно к топливным насосам АД и включаются только

вручную выключателями SA1 ... SA4. При включенных четырех АЗС

подается питание на контакторы К71, К74, К77, К80. Они и подклю-

чают к трехфазной цепи питания асинхронные ЭД насосов HI ... Н4.

Остальные семь насосов могут включаться как вручную, так и автома-

тически. При этом контактор каждого такого насоса питается от реле

К5,

которое в свою очередь включается при срабатывании реле К14,

К15 и двух реле К16. При ручном управлении (выключатель SA18

«Автомат—Ручное» в положении «Ручное») обесточены обмотки реле

К16 и К16', управляющих работой реле К5 ... /Ш. Последние в свою

очередь включают контакторы насосов Н5 ... НИ. При этом насосы

включаются выключателями SA17,

SA17',

SA19.

При автоматическом управлении (SA18 в положении «Автомат»)

цепи ручного управления отключаются и насосы включаются по сиг-

налам блоков Б1 (блок релейный полупроводниковый БРП4-3) и Б2

(блок управления порядком расхода топлива БУПР2-1).^ Эти блоки

служат для автоматического управления централизованной заправкой,

расходом топлива, сигнализацией о работе системы. В блок БРП4-3

входят семь полупроводниковых реле, 20 электромагнитных реле,

трансформатор и схема защиты при замыкании в цепи вторичной об-

мотки трансформатора. Блок БУПР2-1 состоит из 26 электромагнит-

ных реле, девяти сигнальных ламп, диодов. Сигналы управления гене-

рируются полупроводниковыми реле блока БРП4-3 на основе инфор-

мации от датчиков топливомера и через систему электромагнитных реле

управляют работой насосов. К блоку БРП4-3 подается переменное

напряжение 115 В, 400 Гц и постоянное 28,5 В, в блок БУПР2-1

только напряжение 28,5 В для питания сигнальных ламп.

Блок центровки самолета БСЦ6-1 (автомат выравнивания) служит

для выравнивания массы топлива в правом и левом баках № 2 и 3.

7 Зак. 831

193

Блок содержит восемь фазочувствительных реле РФ1АТ (по четыре

для баков №2 и 3), два реле времени РВ-2Т.

При неравномерной выработке топлива автоматика выключает

электропитание того насоса, подача которого больше, и включается

желтая лампа «Выравнивание». Выключение производится при раз-

ности масс топлива 350 ... 500 кг в баках № 2 и 300 ... 400 кг в баках

№ 3. Перекачивающие насосы включаются, когда разность масс топлива

в одноименных баках правого и левого полукрыла достигает 0 ... 100 кг.

При отказе автомат выравнивания не может выключить насос с высокой

подачей. Если разница в массе топлива в одноименных баках дости-

гает аварийного значения 800 ... 1000 кг, то насосы одноименных ба-

ков выключаются. Гаснет зеленая лампа «Автомат выравнивания», све-

тятся четыре желтые лампы «Выравнивание» всех баков. Дальнейшее

выравнивание производится вручную.

Структурная схема канала управления насосами баков № 3 при-

ведена на рис. 10.7. Питание системы осуществляется от сети перемен-

ного тока 115 В, 400 Гц. Указатели топлива УТД4-2Т показывают мас-

су топлива в правом (левом) баке № 3. Разность сигналов указателей

поступает на вход фазочувствительных реле РФ1АТ каждого из четы-

рех усилителей У1 ... У4. При этом насосы № 3 отключаются двумя

реле,

срабатывающими по сигналам усилителей У2, УЗ, которые на-

строены на разность топлива в баках 300 ... 400 кг. Для отключения

автомата выравнивания используют также два реле и усилители У/,

У4. Этим достигается резервирование системы. Реле РФ1АТ отключе-

ния автомата выравнивания срабатывает при разности топлива

(800 ± 200 кг).

Каждое из двух реле времени блока БЦС6-1Т (на схеме не показа-

ны) включается на время проверки функционирования измерительной

части. При нажатии кнопок указателей Массы топлива реле времени

обеспечивают сохранение правильного сигнала, подаваемого на фазо-

чувствительные реле, отключающие насосы или автомат выравнива-

ния.

Полупроводниковые реле РП1 (рис. 10.8) являются основными

узлами полупроводникового релейного блока БРП4-3. Каждое такое

реле представляет собой двухполупериодный усилитель, нагрузкой

которого является реле К. На вход

реле подается сигнал с диагональ-

ных точек мостовой схемы, двумя

плечами которой являются катуш-

ки Ы и L2 датчики топливомера.

Двумя другими плечами служат

вторичные обмотки питающего

трансформатора. Индуктивность

катушки L1 меняется, когда ее

сердечник, укрепленный на по-

плавке, перемещается вдоль оси

катушки. При этом мост разбалан-

194

тгц

Ш1ый)

-f—]_

if--

Sa/eH'J

шавыи)

~1 1

Ш11

У-1 -,

У-3

На отключение

насосов ёатв

fTJ

На отклю чение

„Автомата

втравниНанив"

Vac. 10.7. Структурная схема канала

управления насосами баков № 3

Рис.

10.8. Электрическая схема полупроводникового реле РП1

сируется и на первичную обмотку трансформатора TV1 через рези-

стор R1 подается входной сигнал. Стабилитрон УД служит для огра-

ничения этого сигнала.

Со вторичной обмотки TV1 сигнал поступает на участок база-

коллектор лавинных транзисторов VT1 и VT2. Напряжение смеще-

ния подается через делитель на резисторах R2 и R3. Так как сигналы

на транзисторы подаются в противофазе, то в каждый полупериод ра-

ботает только один из них — тот, на базу которого подан «минус» от

источника питания. При этом сопротивление участка коллектор—база-

эмиттер снижается, что ведет к росту тока в обмотке реле К и его сра-

батыванию. Сигналы управления используются для включения (от-

ключения) топливных насосов, сигнальных ламп или закрытия запра-

вочных кранов. Последовательно включенные цепи R4—-C1 и R5—

С2 подсоединены параллельно обмотке реле К. При этом конденсаторы

заряжаются, когда открыт любой из транзисторов VT1, VT2, и разря-

жаются на обмотку, если они оба закрыты. Это происходит, когда на-

пряжение вторичной обмотки трансформатора мало или равно нулю.

Таким образом не допускается отключения реле К в те отрезки време-

ни,

когда оба транзистора закрыты.

Топливные перекрывные краны предназначены для перекрытия

подачи топлива к АД, например, в случае пожара. Так, на самолете

Ту-154Б имеется три перекрывных крана 768600МА с электромеханиз-

мами ЭПВ-150М: по одному на каждый АД (рис. 10.9, а). Электродви-

гатель механизма питается от сети постоянного напряжения 28,5 В;

имеет смешанное возбуждение, реверсивный. Концевые выключатели

SF1

и SF2 размыкают цепи питания двигателя при достижении кра-

ном открытого или закрытого положения. Зеленая лампа HL светит-

ся при открытом кране.

Перекрывной кран ВСУ типа 610200МА самолета Ту-154Б имеет

электромагнитный привод. Якорь электромагнита и является клапа-

ном, открывающим или закрывающим подачу топлива к ВСУ.

,„ ' 195

а)

•

+Z8.SB

В)

га,5в

Рис.

10.9.

Схема централизованной заправки топливом

На самолете Ан-24 перекрывные краны

ГТД

приводятся

движе-

ние реверсивным сериесным

ЭД (рис. 10.9, б).

Управление кранами

осуществляется вручную нажимными переключателями.

обоих

крайних положениях концевые выключатели

SF1 (или SF2)

отклю-

чают

ЭД.

Лампы сигнализируют

как об

открытом

(HL1),

так и о за-

крытом

(HL2)

положении кранов.

10.4.

УПРАВЛЕНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ЗАПРАВКОЙ ТОПЛИВОМ

Недостатки открытой заправки баков топливом общеизвестны:

малая скорость течения топлива,

следовательно,

большое время

за-

правки; необходимость размещения обслуживающего персонала

заливных горловин

на

крыле.

Это

опасно

для

людей, особенно

зим-

нее время, кроме того, ведет

повреждению лакокрасочного покры-

тия.

При

такой заправке неизбежно испарение топлива

выход паров

наружу,

что

увеличивает пожарную опасность, создает возможность

попадания

в бак

влаги

пыли.

При закрытой заправке, когда отфильтрованное топливо подается

по гибкому шлангу

заправочным штуцерам баков, расположенным

на

нижних частях

ВС,

перечисленные недостатки отсутствуют. Закрытая

централизованная заправка самолетов топливом обеспечивает:

заправку топливом

под

давлением

Н/см

что

позволяет обеспе-

чить скорость подачи топлива

2500

л/мин

(для

сравнения:

при

такой

скорости полная заправка самолета Ту-154

— 40000 л

производится

всего

за 16 мин);

196

дозаправку

ВС и

автоматическое закрытие кранов заправки

при

накоплении заданной массы топлива;

сигнализацию открытого положения кранов заправки;

прекращение заправки

при

давлении

баках более

Н/см

что

предохраняет баки

от

разрушения.

Система централизованной заправки топливом является органиче-

ской частью комплекта СУИТ4-1Т (Ту-154Б),

она

питается

от

сети

постоянного тока

28,5 В и

сети переменного тока

115 В, 400 Гц.

Для заправки используются: устройство коммутационное

блоками

УКБ23-1Т; переключатель ПГК1-5Т вариантов заправки бака

№4;

переключатель ПГК1-6Т вариантов заправки баков

№ 2 и 3;

электро-

магнитные краны заправки ЭМТ-806

лампы сигнализации

их

откры-

тия;

электромеханизмы перекрывных кранов ЭПВ-150МА баков

№3

кнопка «Контроль»

для

проверки исправности систем; реле

от-

ключения заправки; лампа сигнальная «После заправки выключи

АЗС»

другие узлы.

Существует четыре варианта заправки топливом баков

№ 2 и 3:

15т,

20т, 25т и П

(полная заправка баков). Нужный вариант устанав-

ливается переключателем ПГК1-6Т. Заправка топливом бака

№4

может производиться

по

любому

из

трех вариантов:

2т, 4т, П.

Очевид-

но,

что

топливо

из

системы заправки

не

должно попадать

систему

дренажа. Поэтому

трубопроводе, соединяющем

эти

системы, имеет-

ся электромагнитный кран, который находится

под

током

закрыт

во

время заправки.

остальное время

он

открыт.

При

взлете

это

пре-

дотвращает появление избыточного давления

трубопроводах.

Управление заправкой осуществляется переключателями

пульта

централизованной заправки, расположенного

носке правого полукры-

ла самолета.

На пульте установлены:

рукоятки ручного управления кранами заправки;

переключатель заданного количества заправляемого топлива

(переключатель вариантов заправки);

выключатели кранов заправки топливных баков;

выключатель блока управления заправкой;

сигнальные лампы

зеленым светофильтром, включающиеся

при открытии соответствующего крана заправки.

При полной заправке бака

по

сигналу датчика закрывается кран

заправки

гаснет его сигнальная лампа. Если давление более

Н/см

то срабатывает сигнализатор давления СДУ6-4,5, снимается питание

с блока заправки,

заправка автоматически прекращается. Таким

образом

не

допускается разрушение бака.

Наземная система централизованной заправки топливом включает

расходный склад топлива, перекачивающую станцию, заправочный

агрегат, фильтры, трубопроводы. Большой подачей отличаются,

в ча-

стности, самовсасывающие центробежно-лопастные электроприводные

насосы. Каждый

из них

перекачивает

500 ... 750

л/мин, создавая дав-

ление

до 54

Н/см

197