Противопожарная система силовых установок

Изучение противопожарной системы авиационных двигателей. Датчик сигнализации о пожаре, использование нейтрального газа. Схема устройства огнетушителей на борту летательного аппарата. Принцип действия системы тушения пожаров ТВД АИ-20 и ДТРД Д-30.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ИРКУСТКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА СМ и ЭАТ

ОТЧЁТ

По лабораторной работе №3

По дисциплине: «Силовые установки»

ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СИСТЕМА СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Иркутск, 2010г.

Цель работы: изучить устройство и принцип действия противопожарных систем авиационных силовых установок ДТРД Д-30 и ТВД АИ-20.

1 Противопожарная система авиационных двигателей

Возможность возникновения пожара в процессе эксплуатации летательного аппарата обусловлена следующими факторами:

1) наличием на борту больших количеств горючих материалов;

2) самовоспламеняемостью топлив и масел при попадании их на горячую поверхность двигателя и агрегатов силовой установки;

3) расположением топливных баков близко от работающих двигателей;

4) различного рода летными и чрезвычайными происшествиями, вызываемыми разрушением отдельных агрегатов, нарушением правил пожарной безопасности, инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию летательных аппаратов;

5) взрывом паров топлива в надтопливном пространстве баков или в другом замкнутом объеме при возникновении в этой зоне пламени.

Источником воспламенения топлива могут быть повреждения отдельных участков электропроводки или разряды статического электричества, которые образуются из-за трения обшивки летательного аппарата о воздух во время полета, а также во время заправки топливных баков вследствие трения топлива при движении его в шлангах топливозаправщика.

Уменьшение возможности возникновения пожара на летательном аппарате, быстрая его локализация и тушение осуществляются путем конструктивных мероприятий, установки противопожарного оборудования, заполнения баков нейтральным газом, повышения эффективности противопожарных средств и надежности сигнализации.

1.1 Система нейтрального газа

На современных летательных аппаратах, имеющих большие запасы топлива, по мере его выработки в баках образуется значительное количество взрыво- и пожароопасной топливовоздушной смеси. Для предупреждения взрыва этой смеси на некоторых типах летательных аппаратов с неблагоприятным расположением топливных баков (например, в нижней части фюзеляжа) устанавливают кратковременно действующие (аварийные) системы нейтрального газа. Такие системы обеспечивают подачу нейтрального газа в надтопливное пространство баков перед аварийной посадкой. На сверхзвуковых летательных аппаратах возникает необходимость применения постоянно действующих в полете систем нейтрального газа, так как при увеличении скорости полета температура стенок баков может достигнуть температуры самовоспламенения паров топлива.

В качестве нейтрального газа используют азот и углекислоту, потребная взрывобезопасная концентрация которых (в % по объему воздуха) составляет 30-35%. Огнегасящий эффект этих газов заключается в том, что концентрация кислорода в топливовоздушной смеси становится ниже того минимума, при котором возможно горение. По условиям взрывобезопасности концентрация свободного кислорода в топливных баках не должна превышать 8-10% по объему.

При проектировании системы нейтрального газа к ней предъявляются следующие требования:

1) предотвращение воспламенения топливовоздушной смеси в баках при различных условиях полета. Для обеспечения этого требования в системе нужно сохранять заданную объемную концентрацию нейтрального газа при различных расходах топлива и режимах полета. Расход газа при открытой системе дренажа не должен быть чрезмерно большим;

2) достаточный запас нейтрального газа, необходимый для создания нужной концентрации в надтопливном пространстве баков в течение всего полета. При работе системы давление в баках не должно возрастать выше допустимого;

3) наличие приборов, обеспечивающих возможность контроля за работой системы в полете и проверку ее на земле;

4) надежность работы системы во всем диапазоне температур, при которых эксплуатируется летательный аппарат;

5) малая растворимость применяемого нейтрального газа в топливе;

6) небольшой вес системы, автоматизация действия, простота и безопасность эксплуатации.

Работает система нейтрального газа следующим образом (рисунок 1.1). Перед вынужденной посадкой летательного аппарата с убранным шасси или при возникновении пожара в отсеках, расположенных рядом с топливными баками, открывают кран 6, через который газ из баллона 1 поступает в надтопливное пространство баков. При достижении давления в баках 0,15-0,2 кг/см² срабатывают сигнализаторы давления 10 и подают команду на закрытие перекрывного крана. Одновременно с этим открывается кран стравливания 3, через который остатки нейтрального газа выбрасываются в атмосферу. Система предусматривает также возможность поступления нейтрального газа в баки через жиклер-подогреватель 8 в течение всего полета. Давление газа в топливных баках составляет примерно 0,12-0,15 кг/см². Калиброванное отверстие жиклера обеспечивает необходимое давление, заданный расход газа и время разрядки баллонов.



1 - баллон; 2 - сигнальное очко; 3 - кран стравливания; 4 - штуцер стравливания; 5 - жиклер; 6 - перекрывной кран; 7 - обратные клапаны; 8 - жиклер-подогреватель; 9 - дренаж бака; 10 - сигнализатор давления; 11 - топливный бак; 12 - подкачивающий насос

Рисунок 1.1 - Схема системы нейтрального газа

Нейтральный газ при необходимости может быть использован в системе тушения пожара. С этой целью на баллонах устанавливают комбинированный затвор, в котором расположены пиротехнические пусковые устройства механизма выпуска нейтрального газа в баки или в систему тушения пожара.

К недостаткам рассматриваемой системы относится большой вес баллонов, а также необходимость поддержания постоянного температурного режима баллонов из-за резкого изменения давления в них при изменении температуры. Кроме того, с увеличением объема топливных баков значительно возрастает вес системы, усложняется регулирование расхода газа и подачи его в топливные баки.

Для сверхзвуковых летательных аппаратов могут найти применение системы, в качестве нейтрального газа в которых будут использовать продукты сгорания топлива после освобождения их от паров воды. Такие системы обычно состоят из генератора, в котором сжигается топливо в смеси с воздухом для получения концентрации, соответствующей по составу нейтральному газу, конденсатора, предназначенного для охлаждения нейтрального газа и частичного отделения влаги, вымораживателя влаги и осушителя. Эти системы не получили пока распространения из-за неточного регулирования подачи топлива и воздуха в камеру сгорания с подъемом на высоту, неполного отделения влаги осушителем, ненадежного запуска.

1.2 Датчик сигнализации о пожаре

Датчики сигнализации о пожаре предназначены для того, чтобы своевременно обнаружить пожар, предупредить о его появлении экипаж и автоматически привести в действие первую очередь системы тушения пожара.

Надежность работы системы сигнализации может быть обеспечена, если будут выполнены следующие предъявляемые к ней требования:

1) быстрота действия: время выдачи сигнала с момента возникновения пожара не должно превышать 3 секунд;

2) многократность действия и надежность работы во всех условиях эксплуатации;

3) быстрое возвращение системы в исходное положение после прекращения пожара;

4) отсутствие подачи ложных сигналов;

5) работоспособность датчиков-сигнализаторов при вибрациях и других нагрузках, возникающих в эксплуатации; датчики не должны быть чувствительными к попаданию на них масла, топлива, воды и рабочих жидкостей гидравлических систем;

6) простота эксплуатации, возможность проверки работоспособности отдельных элементов системы перед полетом без снятия их с летательного аппарата.

По принципу действия датчики можно разделить на две группы. Первая группа датчиков реагирует на максимальную температуру, тогда как температура, при которой срабатывают датчики второй группы, зависит от скорости ее нарастания (дифференциальные датчики). К первой группе относятся полупроводниковые, биметаллические (мембранные) и некоторые другие типы датчиков.

Полупроводниковые датчики представляют собой металлическую капиллярную трубку, внутри которой проложен проводник (стерженек). Пространство между проводником и стенкой трубки заполнено полупроводниковым материалом, электропроводность которого увеличивается с ростом температуры. Центральный проводник в регистрирующем приборе является одним из плеч уравновешенного моста. Возникновение пожара и нагрев датчика до определенной температуры вызывает понижение сопротивления полупроводникового вещества, вследствие чего нарушается балансировка моста и в его диагонали появляется ток. Это приводит к замыканию электрической цепи и к срабатыванию системы, т. е. включению сигнализации и приведению в действие системы тушения пожара.

В датчиках биметаллического типа чув...