Předmět diskuse: Palivové čerpadlo letadla a jeho různé typy
Palivové čerpadlo letadla
Kdo nemá rád létání? Cesta letadlem je nadšený zážitek, tím spíše, když máte v sobě leteckého inženýra. Tématem, které zde budeme konkrétně diskutovat, je - Co je to palivové čerpadlo letadla? Zní to složitě, ale půjdeme krok za krokem, aby to všichni naši čtenáři pochopili. Zapněte si prosím bezpečnostní pásy a vydejte se na cestu.
Palivové čerpadlo letadla je součást specifická pro palivový systém letadla. Nejprve se tedy naučíme, co je palivový systém letadla.
Co je palivový systém letadla? | Návrh palivového systému letadla
Posádka může použít palivový systém letadla k čerpání, správě a dodávce leteckého paliva do pohonných a pomocných pohonných jednotek letadla (APU). Vzhledem k proměnlivému výkonu letadla, ve kterém jsou umístěny, se palivové systémy podstatně liší. Jednomotorový pístový letoun má primární palivový systém; tanker (například KC-135) může kromě správy vlastního paliva distribuovat také benzín do jiných letadel.
Palivo je dodáváno do regulačního ventilu paliva prostřednictvím palivových potrubí (obvykle označovaných jako volič paliva). Tento ventil má několik funkcí. První je, že slouží jako uzavírací ventil benzínu. Pilot si může ve druhé funkci zvolit, která nádrž napájí motor. Pilot si může vybrat mezi levým a pravým tankem v mnoha letadlech.
Funkce vypnutí je u některých letadel samostatným ventilem umístěným za ventilem pro volbu paliva. Gascolator je palivový filtr, který lze otevřít na zemi a vypustit benzínové nečistoty těžší než ropa, zejména voda a bahno, sledující volicí ventil - umístěný v nízké poloze v proudu paliva.
Bez ohledu na provozní podmínky letadla musí každý palivový systém letadla ukládat a distribuovat čisté palivo do motoru (motorů) při tlaku a průtoku, které jsou schopné udržet provoz. Vzhledem k relativní velikosti a složitosti letadla, ve kterém jsou instalovány, se palivové systémy u jednotlivých letadel podstatně liší.
Palivový systém se skládá z jediné gravitační palivové nádrže a palivového potrubí, které jej spojuje s leteckým motorem v jeho nejzákladnější formě. Palivový systém v současném vícemotorovém osobním nebo nákladním letadle bude pravděpodobně tvořen mnoha palivovými nádržemi umístěnými v křídle, trupu (nebo v obou) a za určitých okolností i v empange. V každé nádrži budou instalována vnitřní palivová čerpadla a doprovodné ventily a potrubí, které budou napájet motory, umožňovat doplňování a odčerpávání paliva, izolovat různé nádrže a v některých případech umožňovat vypouštění paliva nebo optimalizaci těžiště letadla.
Pojďme se tedy vrátit k naší otázce…
Co je to palivové čerpadlo letadla?
Palivové čerpadlo leteckého motoru
Palivové čerpadlo letadla je palivovým prvkem palivového systému letadla v případě dolnoplošných konstrukcí letadel, kde palivové nádrže nelze namontovat dostatečně vysoko nad hladinu karburátoru a gravitaci nelze využít k vytvoření jednoduché a efektivní gravitace průtokový systém.
Jaké je použití palivového čerpadla v letadle?
Nejpříkladnější úsilí člověka nikdy nebude schopno srovnat jednoduchost a účinnost přírody. Výsledkem je, že není neočekávané, že instalace palivového čerpadla letadla vyřeší problém dodávky paliva do motoru pouze částečně bez pomoci gravitace. Gravitace je nepropustná pro selhání, ale palivová čerpadla letadel ano. Ve výsledku budete muset přidat nějakou záložní pumpu, abyste se před touto možností chránili.
Nyní máte dvě pumpy, ale jak zjistíte, zda fungují správně? Chcete-li získat tyto informace, musíte nainstalovat manometr tlaku paliva nebo měřič průtoku paliva (který je v podstatě stejný jako manometr benzinu). A je to - jen smidgeon další složitosti, která odlišuje základní systém palivových čerpadel letadel od benzínového systému s gravitačním tokem.
O manometru tlaku paliva se dozvíme v dalších následujících částech.
Systém palivového čerpadla letadla Jak funguje palivové čerpadlo letadla?
Systém benzínových čerpadel je ve všech ohledech velmi podobný systému gravitačního toku. Palivové nádrže jsou výchozím bodem pro oba systémy. Distribuce paliva začíná, když palivo prochází otvorem zakrytým prstem ve spodní části palivové nádrže. Palivo proudí z nádrže do pohodlného ventilu pro výběr paliva v kokpitu hliníkovým vedením (průměr nejméně 3/8 “).
Po průchodu volicím ventilem nádrže je benzín odeslán do primárního filtru, známého také jako „benzínový kompresor“, o kterém jsme již hovořili. Gascolator se obvykle nachází na firewallu a měl by být nejnižší součástí palivového systému. Vždy je vybaven rychloodvzdušňovacím ventilem, který umožňuje vypustit celý palivový systém najednou.
Během kontroly před výstupem umožňuje plynový tlumič také vypuštění určitého množství paliva, aby se zkontrolovala přítomnost vody. Bez demontáže krytů nebo krytů by měl být rychlý odtok okamžitě přístupný. Po průchodu plynolátorem filtrované palivo vstupuje nebo obchází záložní čerpadlo. Obvykle se jedná o elektrické čerpadlo, i když to může být také ručně ovládané kolísavé čerpadlo.
Nakonec se palivo dostane k čerpadlu poháněnému motorem, které je srdcem systému palivového čerpadla. Toto mechanické čerpadlo poháněné motorem je upevněno přímo na pomocnou podložku na klikové skříni motoru, odkud pod tlakem dodává palivo do vstřikovače paliva nebo karburátoru. Přestože je primárním zdrojem tlaku paliva motorové čerpadlo, je u letadel vyráběných na základě schváleného typového osvědčení požadováno, aby bylo nainstalováno záložní pomocné palivové čerpadlo.
Protože tato benzínová čerpadla musí poskytovat dostatečný tlak pro přepravu paliva z nádrží do karburátoru nebo vstřikovače paliva, musíte mít nějaký způsob, jak určit, zda se vytváří vhodný tlak. Jak již bylo uvedeno výše, tento drobný problém je vyřešen instalací manometru tlaku paliva.
Instalace tlakoměru paliva
Vyžadují proudové motory skutečně vysokotlaká palivová čerpadla a pokud ano, jaký vysoký tlak potřebují?
Instalovaný tlakoměr paliva by měl být kalibrován tak, aby odpovídal rozsahu tlaku paliva v systému. Například vstřikovač paliva vyžaduje standardní tlak paliva kolem 24 psi, zatímco karburátor s tlakovým typem nevyžaduje více než 15 psi. Manometr tlaku paliva, který je schopen hlásit mnohem větší tlaky, než jaké jsou požadovány pro instalaci, na druhé straně nemusí být tak přesný jako ten, který je kalibrován pro menší rozsah tlaku paliva.
Je třeba myslet ještě na jednu věc. Jednotlivé manometry tlaku paliva mají obvykle průměr 2–1 / 4 ″ nebo 2-1 / 16 ″ (automobilový typ). Jako součást „sdruženého přístroje“ jsou k dispozici také měřiče tlaku paliva. Jsou extrémně běžné a většina výrobců letadel je zaměstnává.
Poté, co je měrka nainstalována na přístrojovou desku nebo na dostupnější místo, je-li to nutné, připojí ji ke karburátoru nebo vstřikovači paliva hliníková trubka se standardními AN koncovkami. Ve výsledku by mělo fungovat 14 "nebo dokonce 3/16" hliníkové vedení. Připojte potrubí tlaku paliva k otvoru ve vstřikovači paliva nebo na krytu karburátoru pomocí šroubení se škrticím šroubením. Vedením tlaku paliva v motorovém prostoru by měla být ohebná hadice letadla vyrobená z konvenčních kovových armatur, spíše než hliníkové potrubí od tlakoměru paliva k přepážce armatury.
Palivové čerpadlo poháněné leteckým motorem Mechanické palivové čerpadlo letadla
Během běžného provozu motoru palivové čerpadlo letadla (poháněné motorem) automaticky distribuuje správné množství paliva do blízkého vstřikovače paliva nebo karburátoru. Známé letecké membránové letecké palivové čerpadlo je považováno za průmyslový standard pro většinu malých leteckých motorů. Jedná se o samonasávací čerpadlo se speciálně konstruovanými membránami, které podle všeho nejsou ovlivňovány četnými jedinečnými chemickými vlastnostmi, z nichž jsou dnešní paliva vyrobeny.
Je-li namontováno správné palivové čerpadlo poháněné motorem, mělo by být schopné dodávat minimální průtok paliva 125% z toho, co je zapotřebí pro maximální vzletový výkon. Tato nadbytečná kapacita nebude problémem, protože vnitřní přetlakový ventil zabraňuje vývoji nadměrného tlaku paliva. Vnitřní pojistný ventil je z výroby kalibrován tak, aby dodával palivo se správným vstupním tlakem paliva pro určitou instalaci karburátoru nebo vstřikovače paliva.
Palivová čerpadla poháněná motorem mají vynikající spolehlivost, i když selhávají. Membrána nejčastěji praskne, což způsobí vystřelení paliva z odtokového potrubí. Dojde-li k takovému selhání, obvykle se má za to, že je to spíše kvůli stáří, než kvůli nedostatku zdrojů. Pokud membrána praskne a větrací otvor není připevněn k potrubí, které je vedeno od horkých výfukových potrubí do bezpečné oblasti přes palubu, může způsobit selhání palivového čerpadla poháněného motorem významné nebezpečí požáru. Kromě toho motor nenastartuje bez pomoci záložního palivového čerpadla.
I když hlavní čerpadlo motoru selže, pomocné čerpadlo může udržet váš stroj v provozu. To je možné, protože palivová čerpadla poháněná střídavým motorem mají vnitřní obtokový ventil, který umožňuje průtoku paliva čerpadlem i po jeho selhání.
Pomocné palivové čerpadlo letadla Pomocné čerpadlo v palivovém systému letadla Elektrické palivové čerpadlo letadla
Pomocné čerpadlo, pomocné čerpadlo, elektrické čerpadlo nebo dokonce kolísavé čerpadlo je záloha pod jakýmkoli jiným názvem. Všechny mají stejný účel: pomáhat čerpadlu poháněnému motorem nebo v extrémních případech jej úplně vyměnit. Samostatný elektrický motor napájí pomocné palivové čerpadlo - pilotně ovládané spínačem na přístrojové desce.
Účel pomocného čerpadla v palivovém systému letadla
Pomocná nebo posilovací čerpadla lze použít pro různé účely, včetně:
- Používá se při aplikaci naplnění motoru se vstřikováním paliva před nastartováním.
- Kdykoli selže čerpadlo poháněné motorem nebo nedokáže udržet dostatečný průtok paliva, slouží k obnovení dodávky paliva do motoru.
- Používá se k boji proti tvorbě par, zejména v nadmořských výškách přesahujících 10,000 XNUMX stop.
- Pomoc při restartu motoru, když pilot vašeho tryskového motoru nechá jednu z vašich palivových nádrží běžet na sucho.
- Používání posilovacího čerpadla během vzletů a přistání jako bezpečnostní opatření.
Pokud je namontováno, záložní čerpadlo je obvykle zapojeno do série s čerpadlem poháněným motorem. Plnící čerpadlo musí mít vnitřní obtokový ventil, aby umožnil průchod benzínu bez ohledu na to, zda je zapnutý, aby mohl být instalován tímto způsobem. Pokud je k čerpadlu poháněnému motorem připojeno elektrické čerpadlo bez vnitřního obtokového ventilu, je při každém vypnutí posilovacího čerpadla blokován veškerý tok paliva k čerpadlu poháněnému motorem, protože přes něj nemůže běžet žádný benzín na.
Vnitřní obtokové ventily nejsou standardem u malých nízkotlakých elektrických čerpadel používaných staviteli motorů vybavených karburátorem. Pokud se používají k doplnění čerpadla poháněného motorem, musí být tato čerpadla zapojena do série s čerpadlem motoru. Paralelní systém může dále vyžadovat jeden nebo více jednosměrných zpětných ventilů, v závislosti na instalaci, aby bylo zajištěno, že palivo bude při provozu elektrického čerpadla proudit pouze směrem k motoru a ne zpět do nádrže. V každém případě bude paralelní systém vždy obtížnější nasadit než systém inline.
Kolísavá pumpa
Sportovní akrobatičtí piloti používají původní vratké čerpadlo jako záložní palivové čerpadlo letadla. Poskytuje srovnatelné služby s elektrickým pomocným čerpadlem, jako je pomoc při nastartování motoru a udržování tlaku paliva na požádání. Je však ovládán ručně pilotem a nevyžaduje elektrický systém. Instalace kolísavého čerpadla je podobná instalaci jakéhokoli jiného interního obtokového posilovacího čerpadla. To znamená, že také může být sériově připojeno k primárnímu palivovému potrubí motoru.
Vylepšená nová manuální benzínová pumpa Christen nahrazuje zastaralé kolísavé pumpy řady WW II, které jsou nadbytečné. Manuální instalace palivového čerpadla Christen je podstatně lehčí a obsahuje jediné kompaktní zařízení obsahující palivový ventil, palivový filtr a benzínové čerpadlo.
Druhy palivových čerpadel v letadle Kolik typů leteckých palivových čerpadel existuje?
V letadlech je obvykle 5 různých typů leteckých palivových čerpadel, jmenovitě - ručně ovládaná palivová čerpadla, odstředivá přečerpávací čerpadla, vyhazovací čerpadla, pulzující elektrická čerpadla a lopatková palivová čerpadla; všechny z nich byly popsány níže:
Ručně ovládaná palivová čerpadla
V některých historických letadlech s vratným motorem byla instalována ručně ovládaná palivová čerpadla letadel. Používají se k doplnění čerpadla poháněného motorem ak přesunu paliva z jedné nádrže do druhé. Jedná se v zásadě o vratká čerpadla, která jsou dvojčinnými čerpadly, která zajišťují palivo při každém zdvihu rukojeti čerpadla. Jsou to v podstatě lamelová čerpadla s vyvrtanými kanály ve středu, která umožňují pohyb dopředu a dozadu k čerpání benzínu, spíše než plné otáčení lopatek, jak je obvyklé u lopatkových čerpadel poháněných elektricky nebo motorem.
I když je ruční čerpadlo jednoduché a s minimálním prostorem pro chyby, vyžaduje instalaci palivového potrubí z kokpitu do čerpadla, což představuje riziko, kterému se lze vyhnout použitím elektricky poháněného čerpadla. Moderní lehká letadla s vratným pohybem mají obvykle elektrická pomocná čerpadla. K naplnění motoru (motorů) při spuštění však často používají holé ruční čerpadlo. Když je plnicí knoflík zatažen dozadu, jsou to jednoduchá zařízení jednočinná pístová čerpadla, která nasávají palivo do válce čerpadla. Po stisknutí páky dopředu je palivo čerpáno potrubím do válců motoru.
Odstředivá přečerpávací čerpadla
Odstředivé čerpadlo je nejčastějším typem pomocného palivového čerpadla, které se nachází v letadlech, masivních a vysoce výkonných letadlech. Je poháněn elektromotorem a je obvykle ponořen do nádrže na benzín nebo mírně mimo dno nádrže, přičemž vstup čerpadla zasahuje do nádrže. Pokud je čerpadlo umístěno mimo nádrž, je často instalován ventil pro demontáž čerpadla, který umožňuje demontáž čerpadla bez vyčerpání nádrže na benzín.
Čerpadlo s proměnným objemem je odstředivé plnicí čerpadlo. Při otáčení oběžného kola přijímá palivo ve středu a vytlačuje ho ven. Zpětný ventil na výstupu zastaví návrat paliva do čerpadla. Výstup čerpadla je připojen k přívodnímu potrubí paliva. Pokud plnící čerpadlo nefunguje, lze do systému přívodu paliva nasadit obtokový ventil, který umožní čerpadlu poháněnému motorem natahovat palivo z nádrže.
V závislosti na fázi provozu letadla běží některá odstředivá palivová čerpadla několika rychlostmi, jak je nastavil pilot. Převládají také palivová čerpadla s pouze jednou rychlostí. Bez ohledu na teplotu, nadmořskou výšku nebo letovou polohu udržují odstředivá palivová čerpadla v palivových nádržích pozitivní tlak v celém palivovém systému a vylučují parní uzávěr.
Protože je elektromotor ponořen do paliva, jsou ponorná čerpadla opatřena palivově odolnými kryty. Odstředivá čerpadla umístěná mimo nádrž to nepotřebují, ale vyžadují určitý druh vstupu do paliva. Může to být trubka s uzavíracím ventilem, který umožňuje výměnu čerpadla bez vyprázdnění nádrže. Obrazovka zakrývá vstup obou typů odstředivých čerpadel, aby se zabránilo vniknutí cizích nečistot.
Vyhazovací čerpadla
Palivové nádrže s palivovými čerpadly v nádrži, jako jsou odstředivá čerpadla, jsou navrženy tak, aby udržovaly stálý přísun paliva na vstupu čerpadla. To zabrání propadnutí čerpadla a zaručí, že ho palivo ochladí. Přepážky, včetně zpětných ventilů, také známých jako klapkové ventily, lze použít k rozdělení části nádrže na benzín určené pro instalaci čerpadla. To umožňuje benzínu proudit dovnitř k čerpadlu během manévrů, ale nemůže proudit ven.
V některých letounech se používají ejektorová čerpadla, která zajišťují, že na vstupu čerpadla je vždy kapalné palivo. Odtok čerpadla cirkuluje zpět do oblasti nádrže, kde je čerpadlo umístěno trubkou malého průměru. Palivo řídí Venturiho trubice, která je součástí vyhazovače. Nízký tlak se vytváří, když palivo protéká Venturiho trubicí.
Palivo může být nasáváno do sestavy vyhazovače a čerpáno do sekce nádrže palivového čerpadla prostřednictvím sání nebo potrubí, které začíná mimo oblast čerpadla nádrže. Ve spojení se zpětnými ventily přepážky udržují ejektorová čerpadla na vstupu čerpadla pozitivní dopravní výšku.
Pulzující elektrická čerpadla
U letadel všeobecného letectví se často používají menší a levnější přídavná palivová čerpadla. Pulzující elektrické čerpadlo, často známé jako benzínové čerpadlo plunžrového typu, je široce používáno. U větších letadel se obvykle používá stejným způsobem jako odstředivé palivové čerpadlo, kromě toho, že je umístěno za vývody palivové nádrže.
Palivové čerpadlo poháněné motorem je vedeno paralelně s pulzujícím elektrickým palivovým čerpadlem. Poskytuje palivo předtím, než palivové čerpadlo poháněné motorem dosáhne otáček během spuštění, a lze jej také použít jako zálohu při vzletu. Lze jej také použít k zabránění parotěsné zábrany ve vysokých nadmořských výškách. Píst čerpá palivo a vytlačuje benzín z pulzujícího elektrického čerpadla. Píst se pohybuje pulzujícím pohybem tam a zpět solenoidem, který se střídá mezi elektrifikací a bez napětí.
Tlak paliva na výstupu z čerpadla ovládá jednočinné pulzující elektrické palivové čerpadlo. Čerpadlo se rychle cykluje, když je potřeba benzín, s nízkým tlakem na výstupu z čerpadla. Čerpadlo se zpomaluje se zvyšujícím se tlakem paliva, protože kalibrovaná pružina naráží na odpor při pokusu pohánět píst nahoru. Pohyb pístu je tlumen pružinou uprostřed.
Lopatková palivová čerpadla
Nejběžnějším typem palivových čerpadel v letadlech s pístovými motory jsou lamelová palivová čerpadla. Mohou být použity jako primární benzínová čerpadla i jako pomocná nebo posilovací čerpadla. Na druhou stranu je lopatkové čerpadlo konstantní objemové čerpadlo, které přepravuje nepřetržitý objem paliva s každou otáčkou čerpadla. Pokud je elektromotor používán jako pomocné čerpadlo, otáčí hřídel čerpadla. Pomocná převodovka často ovládá lamelové čerpadlo v systémech poháněných motorem.
Excentrický rotor je poháněn uvnitř válce, jako je tomu u všech lamelových čerpadel. Lopatky klouzají dovnitř a ven ze štěrbin na rotoru, které jsou drženy proti stěně válce centrálním plovoucím distančním kolíkem. Objemová mezera generovaná stěnou válce, rotorem a lopatkami se zvětšuje a poté zmenšuje, když se lopatky otáčejí kolem excentrického rotoru.
Benzín je do čerpadla nasáván vstupním otvorem, kde lopatky vytvářejí zvětšující se objemový prostor. Vygenerovaný prostor se s postupující rotací zmenšuje. Palivo je z válce čerpáno výstupním otvorem, který je tam umístěn. Mechanismus měření paliva motoru dodává více benzínu, než kolik potřebuje k provozu. Konzistentní objem lopatkové pumpy na druhé straně může být nadměrný.
Většina lamelových čerpadel obsahuje funkci odlehčení tlaku, kterou lze upravit tak, aby regulovala průtok. Funguje tak, že se pomocí tlaku vytvářeného na výstupu čerpadla stáhne ventil ze sedla, což umožňuje přebytečnému benzínu proudit zpět na vstupní stranu čerpadla. Správný objem paliva je dán umístěním odlehčení pod tlak nad vstupním tlakem vzduchu do zařízení na měření paliva motoru.
Palivo musí proudit čerpadlem do zařízení na měření paliva, když motor běží, nebo pokud lamelové čerpadlo nefunguje. K tomu je použit obtokový ventil uvnitř čerpadla. Když je tlak na vstupu do čerpadla vyšší než výstupní tlak paliva, slabě odpružená deska pod pojistným ventilem překoná tlak pružiny.
Pokud je lopatkové čerpadlo primárním palivovým čerpadlem poháněným motorem, používají se kompenzovaná lopatková palivová čerpadla. Vzhledem k tomu, že se vstupní tlak vzduchu u zařízení na měření paliva mění v důsledku nadmořské výšky nebo výstupního tlaku turbodmychadla, nastavení pojistného ventilu se automaticky upravuje tak, aby poskytovalo správnou dodávku paliva. Zdroj tlaku vstupního vzduchu je připojen k odvětrávací komoře nad membránou připojenou k odlehčovacímu mechanismu. Membrána pomáhá nebo odolává tlaku pružiny přetlakového ventilu při změně tlaku vzduchu, což má za následek správnou dodávku paliva pro aktuální stav u zařízení na měření paliva.
Zajímají vás koncepty v robotice? Klikněte zde.
Také čtení:
- Palivová nádrž letadla
- Spotřeba paliva letadla
- Letecký palivový ventil Letecký palivový selektorový ventil
Mám vzdělání v Aerospace Engineering, v současné době pracuji na aplikaci robotiky v obranném a vesmírném průmyslu. Neustále se učím a moje vášeň pro výtvarné umění mě udržuje nakloněnou k navrhování nových inženýrských konceptů.
S tím, že roboti v budoucnu nahradí téměř všechny lidské činy, rád svým čtenářům jednoduchým, ale poučným způsobem přiblížím základní aspekty předmětu. Rovněž bych rád udržoval aktuální informace o pokroku v leteckém a kosmickém průmyslu současně.
