Авиационные топливные баки

Топливный бак летательного аппарата — резервуар для размещения топлива на борту ЛА. Т. б. входят в топливную систему ЛА и различаются: по принципу размещения на ЛА — внутренние и дополнительные, по характеру применения — расходные, предрасходные, балансировочные, по конструктивному исполнению — баки-кессоны и мягкие баки.

Внутренние Т. б. размещаются внутри конструкции ЛА. В фюзеляже располагаются Т. б., названные фюзеляжными, в консолях крыла и в центроплане — Т. б., названные соответственно крыльевыми и центропланными. Любой из перечисленных Т. б. может быть расходным, предрасходным или балансировочным. Расходным Т. б. называется бак, из которого топливо подаётся к двигателям. Обычно он размещается вблизи двигателя для сокращения длин коммуникаций, связывающих бак с двигательным насосом подкачки топлива, и по возможности в нижней части конструкции ЛА, что облегчает подачу в него топлива самотёком из других Т. б. Так как топливо из расходного Т. б. вырабатывается в последнюю очередь, он устанавливается вблизи центра масс ЛА для исключения недопустимого изменения центровки. В этом баке размещаются один или несколько насосов подкачки топлива, которыми топливо подаётся в двигательный насос, датчики топливоизмерительной аппаратуры, элементы предохранения бака от переполнения при перекачке в него топлива из других баков, а также устройства, разгружающие стенки бака от чрезмерного давления. Бесперебойная работа двигателя на режимах полёта ЛА с нулевыми, околонулевыми и отрицательными перегрузками обеспечивается встроенным в конструкцию расходного Т. б. противоперегрузочным отсеком, в котором устанавливается насос подкачки, либо топливным аккумулятором. Принцип действия противоперегрузочного отсека основан на том, что топливо из бака свободно поступает в отсек и заполняет его, но при отливах топлива в расходном Т. б. оно из отсека уйти не может. При этом снабжённый двумя входами (верхним и нижним) насос подкачки работает, пока не будет полностью выработано топливо из отсека. Объём отсека обеспечивает работу насоса в течение заданного расчётного времени действия перегрузок, в результате которых произошёл отлив топлива в расходном Т. б.

Топливный аккумулятор представляет собой цилиндрический сосуд со сферическими днищами, разделённый прорезиненной мембраной на две полости — воздушную и топливную. Воздушная полость находится под давлением сжатого воздуха. Топливная полость соединена с трубопроводом, идущим от насоса подкачки к двигательному насосу, и при работающем насосе подкачки заполнена топливом, так как давление воздуха в воздушной полости меньше минимально возможного давления в трубопроводе за насосом. При этом мембрана прижата к стенкам сосуда и весь его объём заполнен топливом. При отливе топлива от насоса давление в трубопроводе за ним падает, сжатый воздух давит на мембрану и она вытесняет топливо из топливной полости в магистраль подкачки (проходу топлива в насос препятствует установленный в магистрали обратный клапан). Вместимость топливного аккумулятора определяется расчётным временем действия перегрузок, приводящих к отливу топлива от насоса.

Конструктивно расходный Т. б. представляет собой герметичный отсек ЛА, так называемый баккессон, либо выполненный из эластичных материалов съёмный мягкий бак. В последнем случае отсек ЛА служит для Т. б. контейнером и не является герметичным. Мягкий Т. б. может быть протектированным. Внутренний слой такого бака изготовлен из топливостойкой резины, наружный — из силовой кордовой ткани, между ними — слой губки. При повреждении Т. б. и попадании на губку топлива происходит её набухание, таким образом восстанавливается герметичность стенки бака. Мягкий Т. б. вкладывается в контейнер, расправляется в нём и фиксируется с помощью штырей, кнопок или распорных шпангоутов.

Предрасходным Т. б. называется бак, из которого топливо подаётся в расходный Т. б. Балансировочный Т. б. — бак, из которого топливо перекачивается в другие Т. б. для обеспечения необходимой центровки ЛА. Например, при переходе с дозвукового режима полёта на сверхзвуковой для выдерживания центровки ЛА требуется изменить положение центра масс, что и достигается перекачкой топлива. Предрасходный и балансировочный Т. б. иногда называют перекачиваемыми. Конструкции их (баков-кессонов и мягких баков) принципиальных отличий от конструкции расходного Т. б. не имеют.

Для предохранения Т. б. от взрыва применяются два способа защиты: заполнение надтопливного пространства нейтральным газом по мере выработки топлива и заполнение части объёма бака ячеистым пенополиуретаном.

Дополнительные Т. б. устанавливаются на ЛА при выполнении полётов на дальность, превышающую расчётную (учебные полёты, перегоны ЛА и др.). Различают сбрасываемые и несбрасываемые дополнительные Т. б. Несбрасываемый бак органически вписывается в аэродинамические обводы ЛА или крепится к нижней поверхности ЛА. Сбрасываемый, или подвесной, бак включает в себя устройства для подвески к ЛА или держатели с замками, обеспечивающие не только его подвеску, но и при необходимости сбрасывание в полёте. Цель сбрасывания — уменьшение аэродинамического сопротивления ЛА после выработки из бака топлива. Сбрасываемый металлический Т. б. — тело вращения, выработка из него топлива осуществляется сжатым воздухом, подаваемым через штуцер. К топливной магистрали ЛА бак присоединяется через штуцеры. Для исключения повреждения топливных коммуникаций ЛА при сбрасывании бака используются телескопические шланги. Скобы служат для подвешивания бака к держателям и воспринимают вертикальные нагрузки. Осевые нагрузки воспринимаются упором. Металлическая оболочка бака усилена шпангоутами. В верхней части бака расположена заливная горловина, а в хвостовой — клапан стравливания воздуха из бака. Этот клапан используется при заправке бака топливом и после полёта до открытия заливной горловины. Кроме металлических, применяются сбрасываемые Т. б. из крафтцеллюлозы, пропитанной эпоксидными смолами для обеспечения герметичности оболочки бака, а также из пластических материалов.