Пример создания гидравлической модели заправки топливных баков воздушного
судна
Анализ задачи и принятые допущения
По полученным исходным данным была создана комплексная модель заправки самолета двумя
топливозаправщиками ТЗ-22. При решении поставленной задачи были приняты два основных
допущения, которые делают задачу несколько нефизичной и могут повлиять на точность расчета.
Первое и главное допущение заключается в том, что каждый бак в реальности должен быть
оснащен воздушником. Воздушник - клапан для автоматического удаления среды, которой
заполнены баки до начала заправки (воздух или газ). По этой причине в рамках создаваемой
модели нельзя допускать полного заполнения бака. Подача топлива в бак прекращается при 98-99
процентах заполнения бака топливом. Второе допущение состоит в том, что расход топлива в
самолет считаем постоянным в течение всего времени заправки. Согласно [1] рабочее давление в
раздаточной системе ТЗ-22 составляет 0.45 МПа. Каждый из двух ТЗ-22 имеет по два рукава
Ду-76, через которые топливо поступает в баки. Также согласно [1] расход раздаточной системы
через два рукава Ду-76 с наконечниками закрытой заправки при давлении за наконечниками 0.2
МПа составляет 33∙10-3 м3/с. Соответственно расход топлива в баки при
заправке двумя ТЗ-22 составит 0.066 м3/с.
Работа с моделью
Для просмотра модели требуется открыть файл «Модель заполнения», имеющий расширение «PAK»
(см
Заправка топливных баков). Выполните
двойной щелчок левой кнопкой мыши по этому файлу. Откроется сразу три окна:
- Схема теплогидравлики (Рисунок 1),
на которой построена гидравлическая модель согласно исходным данным. На схеме размещены
баки, соединяющие их трубопроводы, граничные и внутренние узлы, запорная арматура. Блок
местное сопротивление имитирует участок движения топлива от раздаточной системы до точки
входа топлива в Ду-100 (точка А). В качестве топлива использовалось авиатопливо ТС-1
плотностью 780 кг/м3 при температуре 20 °C.
Рисунок 1. Схема теплогидравлики
- Схема автоматики (Рисунок 2), на
которой реализован алгоритм управления запорной арматурой. Алгоритм построен по
следующей логике: при полном заполнении бака соответствующий клапан закрывается,
прекращая подачу топлива в этот бак. Когда все семь баков полны, закрывается клапан K0 и
прекращается подача топлива в систему. Время полного закрытия клапана, принятое
произвольно, составляет 1 секунду.
Рисунок 2. Схема автоматики
- Пакет проектов (Рисунок 3),
который связывает модель теплогидравлики и модель автоматики в единый проект.
Рисунок 3. Пакет проектов
С помощью него комплексная модель может быть запущена на расчет. Для этого выполните
однократный щелчок левой кнопкой мыши сначала по кнопке «Инициализировать все», а затем по
кнопке «Запустить все» (
Рисунок 4).
Рисунок 4. Кнопки инициализировать и запустить
После запуска модели на расчет на схеме теплогидравлики можете наблюдать, как баки
постепенно начали наполняться топливом. Расходы по каждому трубопроводу также вынесены для
просмотра. В результате моделирования время полного заполнения баков составило около 460
секунд. Для получения более точного результата необходимо создание полноценной модели
раздаточной системы ТЗ-22, более точное описание работы запорной арматуры и учет
воздушников.
Список используемой литературы:
- Авиационная наземная техника / В.Е.Канарчук, Г.Н.Гелетуха, В.В.Запорожец и др.; Под
ред. В.Е.Канарчука. - М.: "Транспорт", 1989. - С. 92-97.