Заправка топливных баков

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:
  1. 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

  2. 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

  3. 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:

  1. 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.