Топливная система самолета

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание №1

Определить до какой высоты полета топливная система (рис. 7-12) без подкачивающего насоса (при его отказе) будет работать без кавитации, если расход топлива равен Q , избыточное давление воздуха над свободной поверхностью жидкости в баке = 275 мм рт. ст., коэффициент вязкости топлива =0,045 см2/с, его объемный вес =8,2 кН/м3 . Расчет произвести для режима разгона по горизонтали с ускорением j м/с 2 и из условия, что давление перед входом в насос должно быть более давления парообразования =300 мм рт. ст. на величину кавитационного запаса = 0,5 Н/см2; объемный вес ртути =133,6 Kн/м3.

Параметры трубопроводов, высота расположения входа в основной насос над свободной поверхностью топлива в баке z1 и коэффициенты местных сопротивлений приведены в табл. 2. Давлением, создаваемым весом жидкости, потерями энергии на поворотах и в подкачивающем насосе пренебречь.

Условные обозначения на схеме:

топливный насос самолет бак



Решение:

Запишем уравнение Бернулли для свободной поверхности жидкости в баке 1-1и сечения ,находящегося перед входом в насос 2-2.

Уравнение Бернулли принимает вид:

Где z2- всота расположения входного патрубка насоса над свободной поверхностью, a- коэффициент кинетической энергии (к-т Кориолиса);

hп - потери в трубопроводе (по длине и местные). Уравнение перепишем еще с учетом инерционных потерь hИ, поскольку по условию задания рассматривается режим разгона по горизонтали:

+ hИ

p2 мин=pП+кз

где pП - давление парообразования

кз - кавитационный запас, назначаемый для каждого насоса исходя из опытных данных;

p1 мин= pAмин+r

где r - величина избыточного давления в баке,

pAмин - искомое давление по которому определяется высотность топливной системы. Проведем преобразования:

(pAмин + r)/= z2 + p2/ + a2v22/2g+ hП + hИ,

pAмин= z2 + pП +кз -r + a2v22/2g + (hП + hИ),

Найдем скорость течения:

V == == 2,76 м/c

Re==9813,33 Reкр(2300)- течение турбулентное

Где см2/c = 45 10-3 10-4/c= 4.5 10-6 м2/c

Коэффициент сопротивления трению :

= == 0,0317

Скоростной напор

Где a=1 для турбулентного режима течения.

Инерционны напор:

hИ= =м

Суммарные потери на трение и местные гидравлические сопротивления:

hП=()=(0,0317=4,868

=1+1,5+0,8= 3,3

= ++=2+2+2=6

r=pm=275133,6=36740Па

кз=0,5H/см2=5000 Па

п=pm=300

Тогда:

pAмин= z2 + pП +кз -r + a2v22/2g + (hП + hИ)= 0.3+40080+5000-36740+0.388+8200(4,868+0,488)=52259,888Па

Полученное давление pAмин переведемв мм.рт.ст., учитывая что 1мм.рт.ст=133,32 Па

pAмин=52259,888/133,32= 391,988мм.рт.ст.

ОТВЕТ: По рис. 6 находим высоту:H = 3,9 км

Задание №2

Найти необходимые диаметры трубопроводов d1 и d2 системы централизованной заправки самолета топливом (рис. 13) из условия одновременности заполнения баков за 30 мин. Объемы баков, длины трубопроводов l1 и l2 и высоты z1 и z2 даны в табл. 3. Длина раздаточного шланга топливозаправщика равна l = 4 м , диаметр dш=100 мм. Коэффициент кинематической вязкости жидкости =0,045 cм2/c. Характеристика насоса топливозаправщика представлена на рис.14. Давление над свободной поверхностью топлива в баках принять равным атмосферному.

Вариант №	W1 тыс. л	W2 тыс. л	L1, м	L2, м	Z1, м	Z2, м
8	30	30	4	1	0,3	2



Решение

Найдем суммарный расход через систему:

=== 33,33 л/c = 0,0333м3/c

Q1+Q2= == 0,0166 м3/c

Определим режим течения в шланге топливозаправщика:

Re===93418,2 течение турбулентное, следовательно коэффициент сопротивления трению:

= ==0,0181

Потери в шланге:

hш=z2 + =2+0,0181 =2.01

По характеристике насоса определяется напор , создаваемый им при , ННАС= 13,5м из рис.14

Тогда располагаемый напор для участка разветвления от шлангов до баков:

hтр= ННАС -hш=13,5 - 2,01=11,49

Задаваясь рядом значений диаметров d1 и d2 определим потери напора в трубопроводах и построим зависимости h=f(d)

Потери определяем по формуле:

h=z1+ , Re=

Полученные значения заносим в таблицу А

d,м	0,075	0,05	0,04	0,03	0,025
Re	6,2 104	9,34	11,74	15,6104	18,7104
	0,019	0,018	0,01709	0,0159	0,0151
h1	1,21	6,86	19	-	-
h2	0,482	1,61	4,1	15,21	-

По значению располагаемого напора hтр определяем из графика искомые диаметры(т.к. в параллельном соединении потери в ветвях одинаковы)

ОТВЕТ: d1 = 0,0455 м и d2= 0,0325м

Задание №3

Определить расходы Q1 и Q2. из баков системы питания двигателя топливом (рис.21), состоящей из баков-кессонов, трубопроводов и насоса, характеристика которого представлена на рис. 22. Параметры трубопроводов, нивелирная высота свободных поверхностей топлива в баках Z1 даны в табл. 5. Величинами местных сопротивлений пренебречь. Коэффициент кинематической вязкости =0,045 см2/с. Давление над свободной поверхностью топлива в баках, равно атмосферному. Объемный вес жидкости =8,4 кН/м3.

Таблица 5

Вариант №	l1 м	l2 м	d1=d2 мм	l3 м	d3 мм	z1 м
4	4,4	5,2	18	3,8	22	0,23

Решение

Поскольку за насосом давление должно восстанавливаться до значения давления над свободной поверхностью в баках, то насос должен создавать напор , равный потерям на трение в системе трубопроводов 1,2 и 3 от баков до насоса. Поэтому необходимо найти рабочую точку, а затем графическим способом определяется характеристика параллельного соединения трубопроводов 1 и 2. Суммарная характеристика системы рассчитывается как последовательное соединение участков 1+2 и 3.

Составляем систему уравнений для расчета характеристик простых трубопроводов. Задаемся значениями Q, все полученные значения заносим в таблицу и строим кривые потребных напоров (давлений).

Q,м3/c	0,000278	0,000500	0,001000	0,001500
Q, л/час	1000	1800	3600	5400
1 и 2тр	Re= ,d=0,018	4377,95	7874,016	15748,03	23622,05
		0,0391	0,0329	0,0273	0,0246
3тр	Re=, d=0,022	3575,76	6430,87	12861,74	19292,6
		0,0417	0,0348	0,0287	0,0259
1тр		0,582	1,58	5,26	10,66
	=Z*+KQm Z*=0,11	0,472	1,47	5,15	10,55
2тр		0,688	1,87	6,21	12,59
	=Z*+KQm Z*=0,11	0,688	1,87	6,21	12.59
3тр		0,197	0,531	1,75	3,56
	=Z*+KQm Z*=0,11	0,086	0,42	1,64	3,45

ОТВЕТ:Q1=1000 л/ч

Q2=1050 л/ч

= 2050 л/ч

Задание №4

Определить полезную мощность на валу насоса и скорость перемещения поршней цилиндра гидросистемы (рис. 26-31). Характеристика насоса представлена на рис. 25. Диаметр поршня равен 80 мм, диаметр штока поршня 20 мм. На шток каждого поршня действует постоянная нагрузка F. Коэффициент вязкости рабочей жидкости =1,3 , а удельный вес = 8,4 кН/м3. Длины и диаметры трубопроводов, а также коэффициенты местных сопротивлений приведены в табл.7. Потери в баке и на поворот в отводах не учитывать. Величины , угольников принять равными 100. Потери напора в тройниках учесть при расчете параллельных трубопроводов.



Для первого приближения задаем рабочую точку насоса РН = 2,282

QH= 89,28 = 1,488 10-3 (по рис. 25. ) Напор насоса

НН= =2717 м (1)

Обозначим участки;

1 :L1-L8;

2: L9-L10;

3: L11-L12;

4:L13-L15;

Находим V,Re,л

V1===9,67 (2)

Re1== = 1041 (3)

л1===0,0615 (4)

V1=== 6,578 (5)

Re2= = =607 (6)

л2===0,105 (7)

Так как d1=d4 следовательно л1= л4, при

d2=d3 л2= л3

Определяем характеристики трубопроводов :

L1==1+1+1,8+2,8+3+3+2+6=20,6 (8)

о1= 2 ++ + 2 л1()э+ оку=2+1+2,5+20,0615+2=21,8 (9)

H1=(л1)=(л1)= (0,0615)=2,415108

L2=L9+L10=3+3=6 м (11)

о2== 2о тройника на проходе = 2(12)

H2==(л2)= 2,188 (13)

L3== L11+ L12=6+6= 12м (14)

о3==2 тройника ответвления = 2=3 (15)

H3==(л3)= 4,32 8(16)

L4== 8+12+1=21м (17)

о4== оКУ+ л4()э + оф = 2+0,0615100+2,5= 10,65 (18)

H4==(л4)=2,213 8(19)

В уравнениях 13 и 16 необходимо добавить компенсирующую силу F

h= === 1516,05м (20)

Перепишем характеристики трубопроводов :

H1=2,415108 (21)

H2=1516,05 + 2,188 (22)

H3=1516,05 + 4,32 8

H4=2,213 8(24)

Строим кривые по характеристикам из формул 21 и 24 , а с рис.25 методически переносим характеристику насоса. Графически складываем кривые H1 и H3 по горизонтали получаем кривую 2+3 ,т.е. H2= H3, Q2+3=Q2+Q3, затем складываем по вертикали кривые Н1 , Н4, 2+3, т.е

Q1+(2+3)+4= Q1=Q4= Q2+Q3, H1+(2+3)+4=H1+H2+3+H4

Пересечение кривой 1+(2+3)+4 с характеристикой насоса дает рабочую точку насоса Q=0,00149 = 89,4 , Н= 2710м.

Находим скорости поршней , т.к. H2= H3 то

Q2=, Q3= Q3= 1,41 Q3

Q2+Q3=0,00149 то Q2=0,00087 , Q3=0,00062

Рабочая площадь поршней

S=(D2-d2)=(0,082-0,022)м2= 4,712 м2

Скорости поршней

V2=== 0,185

V3=== 0,131

Полезная мощность на валу насоса:

N= V2F+V3F= (0,185 +0,131) H=18947,4 Вт 19кВт

ОТВЕТ: N =19кВт

V2= 0,185

V3=0,131

Размещено на Allbest.ru