Instalacja paliwowa
Największy wpływ na bezpieczeństwo lotu. Przechowuje i dostarcza czyste paliwo pod odpowiednim ciśnieniem. System paliwowy dostarcza paliwo we wszystkich fazach lotu takich jak gwałtowne manewry, zmiana wysokości lotu. Układ sygnalizacji monitoruje ilość, ciśnienie, przepływ paliwa.
Układy paliwowe dzielą się na:
systemy zasilania grawitacyjnego – wykorzystuje tylko siłę grawitacji, dno zbiornika musi być wysoko
systemy zasilania ciśnieniowego – wymaga stosowania pomp, stosuje się wszędzie tam gdzie nie można dogodnie ustawić zbiornika oraz w dużych jednostkach
Instalacja paliwowa składa się z: zbiorników, zaworów odcinających i zwrotnych, zbiorników do lotów odwróconych, przewodów paliwowych, pomp, sygnalizatorów pracy
Pompy: łopatkowe, odśrodkowe, eżektorowe
Zbiorniki: elastyczne (zużywajo się), sztywne(łatwa wymiana, dodatkowa masa), integralne
Wymagania instalacji paliwowej: normalna praca w przypadku uszkodzenia zbiornika, bezpieczeństwo przeciwpożarowe, nieduże zmiany środka masy, całkowite zużycia paliwa (1,5% max)
System zrzutu paliwa – składa się z pomp i zaworów, wyrzucane z końcówek skrzydła lub z tyłu kadłuba, niezbędny do zmniejszenia masy do lądowania gdy mamy jej za dużo, czas zrzutu maksymalnej masy startowej do maksymalnej masy do lądowania - 15 min
Tankowanie w powietrzu cele: zwiększenie zasięgu, wykorzystanie pełnego udźwigu
Sposoby tankowania: za pomocą przewodu elastycznego lub sztywnego
Systemy kontroli pracy elementów składowych systemu paliwowego: paliwomierze (pływakowe, pojemnościowe (coś w rodzaju kondensatora), ultradźwiękowe), przepływomierze,
Instalacja hydrauliczna
Zadaniem napędów hydraulicznych jest przekazywanie energii za pomocą cieczy roboczej, z napędu hydraulicznego do odbiorników takich jak: cylindry, silniki hydrauliczne
Główne funkcje cieczy hydraulicznej: przenoszenie energii i sygnałów sterujących, smarowanie powierzchni ruchomych, odprowadzenie ciepła, uszczelnienie układu
Dodatkowe funkcje cieczy hydraulicznej: zmniejszenie zużycia części układu hydraulicznego, ochrona przed korozją, zabezpieczenie przed szkodliwym działaniem powietrza i wody
Kryteria doboru cieczy: odpowiednia lepkość, mała zmiana lepkości w temperaturze, wymagania pompowalność w najniżej temp. użytkowania, mała ściśliwość, brak skłonności do tworzenia się piany, stabilność w czasie pracy, dobre wł. przeciwzużyciowe, przeciwkorozyjne i przeciwrdzenne
Ze względu na główny składnik (baza) dzielimy na:
na bazie wody
+: niska cena, niepalność, duży moduł ściśliwości
-: korozja, mała lepkość, odparowanie, brak niezbędnych wł. smarnych
na bazie alkoholi
Duża aktywność chemiczna i mała trwałość chemiczna, używanie w układach hamowania kół niektórych samolotów
na bazie olejów mineralnych
+: dobra smarność, nie powodują korozji
-: duża zmiana wspł. lepkości ze zmianą temperatury
na bazie cieczy syntetycznych
+: mała zmiana lepkość w funkcji temperatury, szeroki zakres temperatur, trudnopalne, duża trwałość mechaniczna
-: wysoka cena, złe wł. smarne, mały moduł sprężystości objętościowej
na bazie stopów metali alkalicznych
+: przeznaczone do pracy w wysokich temperaturach,
-: wymaga braku dostępu powietrza
Podział ze względu na przeznaczenie cieczy:
oleje hydrauliczne – napędy hydrauliczne, układy sterowania
oleje smarujące – smarowanie obciążonych elementów napędu głównego samolotu i agregatów zabudowanych na pokładzie SP
oleje amortyzujące – używane do napełnienia amortyzatorów
paliwa lotnicze – zasilanie napędu głównego
ciecze robocze – instalacje: chłodzenia, przeciwoblodzeniowe, przeciwpożarowe …
Obecność powietrza w cieczy: zwiększa ściśliwość, przyśpiesza utlenianie, kawitacja, niedostateczne smarowanie, wzrost temperatury
Obecność wody w cieczy: nie wymiesza się, odporność na hydrolizę, wł. przeciwrdzenne
Zanieczyszczenia cieczy: zewnętrzne przedostające się do układu; związane z funkcjonowaniem układu; własne instalacji; dodatkowe (np. przy napełnianiu)
Im wyższa temperatura pracy tym ciecz się szybciej zużywa
Instalacja olejowa
Funkcje: pomieszczenie niezbędnej masy oleju, dostarczenie w sposób ciągły oleju do silników pod określonym ciśnieniem, natężeniem niezależnie od warunków lotu, obniżenie temperatury i usunięcie gazów. Wymagania: niezawodne działanie na wszystkich zakresach pracy silnika w każdych warunkach lotu, utrzymanie odpowiedniej temperatury oleju, niezawodne działanie pracy silnika warunkach awarii, skuteczne chłodzenie oleju powrotnego silnika z małymi stratami mocy, wyposażenie w odpowiednie układy odpowietrznania, zawory, układy kontroli, dobra szczelność i automatyczna praca
Podział instalacji olejowych:
ze względu na wartość ciśnienia w zbiorniku olejowym
otwarte – wartość ciśnienia = ciśnieniu atmosferycznemu
zamknięte – w zbiorniku panuje nadciśnienie
według na schemat konstrukcyjny
jednoobwodowe (silniki turbinowe, samolotu komunikacyjne)
dwuobwodowe (silniki turbinowe) – posiada obieg zasadniczy (80-90% oleju) i pomocniczy (10-20% oleju)
z krótkim obiegiem (silniki turbośmigłowe) – szybsze chłodzenie oleju
przekładni redukcyjnych wirników śmigłowych – osobne i niezależne instalacje olejowe silnika śmigłowca oraz przekładni redukcyjnej
Zapowietrzniony olej ma gorsze wł., szybciej się starzeje, wzrasta zużycie części silnika, a pompy olejowe przechodzą na zakres pracy kawitacyjnej
Sposoby odpieniania i usuwania powietrza z oleju:
stosowanie pomp olejowych odsysających o kilka razy większej wydajności w porównaniu z pompami tłocznymi
stosowanie zaworów redukcyjnych w pompach tłocznych w celu utrzymania stałego ciśnienia za pompą w różnych warunkach pracy pompy i warunkach lotu
stosowanie instalacji z odśrodkowymi odpieniaczami i oddzielaczami powietrza
wyposażenie wejścia i wyjścia oleju w specjalne końcówki w postaci perforowanych nasadek, rynienek dla oleju
Sposoby sterowania i kontroli działania pokładowych instalacji olejowych:
bezpośredni – realizowany przez załogę na podstawie wskazań odczytów
pośredni lub automatyczny – polega na wypracowaniu przez układ sygnałów sterujących pracą silnika w przypadku przekroczenia dopuszczalnej wartości danego parametru
Parametry instalacji olejowych: pomiar opiłków metalu w oleju odsysanym, ciśnienie: tłocznia oleju, oleju za filtrem, oleju za pompą, oleju na wejściu na wejściu do pompy tłocznej, spadek ciśnienia na filtrze, spadek ciśnienia na chłodnicy, temperaturę oleju przed pompą tłoczną, temperaturę oleju na wyjściu z pomp odsysających
Czujniki pomiarowe (logometry): membranowe, indukcyjne, piezoelektryczne, temperaturowe, rezystancyjne
Instalacja przeciwoblodzeniowa
Przyczyny oblodzenia: bezpośrednie osiadanie kryształków lodu lub śniegu, zamarzanie przechłodzonych kropelek pary lub deszczu przy zetknięciu się z powierzchnią samolotu, sublimacja pary wodnej na powierzchni samolotu
Oblodzenie: szkliste, porowate, w postaci szronu
Skutki oblodzenia: zmniejszenie siły nośnej i wzrost oporu, zmniejszenie mocy silnika, przyrost masy, oblodzenie rurki Pitota, gorsza łączność (osadzenie lodu na antenach), gorsza widoczność
Oblodzenie steru wysokości może doprowadzić do działania odwrotnego. Lód osadza się również w kolektorach powietrza silników tłokowych, goleni podwozia
Systemy odladzania: systemy lotniskowe (naziemne), systemy pokładowe (autonomiczne)
Usuwanie oblodzenia z SP:
mechaniczna
przy użyciu płynów do odladzania: jedno i dwustopniowa
przy użyciu ciepłego powietrza/promienniki podczerwieni
Zawsze jest holdover time, czyli czas w którym trzeba wystartować, jak nie to odladzać trzeba od nowa. Odladzanie na ziemi jest tylko – w powietrzu są systemy przeciwodlodzeniowe
Systemy Przeciwoblodzeniowe:
podgrzewanie krawędzi natarcia i innych wrażliwych elementów gorącym powietrzem, pochodzącym z zespołu napędowego
wdmuchiwanie sprężonego powietrza do gumowych nakładek instalowanych na krawędziach natarcia, po napełnieniu "puchną", odrzucając warstwę lodu
siatkowe nakładki na krawędzi natarcia i wtryskiwanie przez nich płynu odlodzającego
generatory piezoelektryczne powodujące drgania części płatowca
ogrzewanie elektryczne, stosowane najczęściej do odladzania łopat śmigieł, wirników, szyb, wlotów powietrza i odbiorników ciśnień
Instalacje elektryczne
Głównie dzielą się na urządzenia pokładowe (występujące na SP) i naziemne (poza SP, współpracują z nim np. radionawigacja VOR). Źródła energii elektrycznej: prądnice prądu stałego i zmiennego, przetwornice, akumulatory i ogniwa. Układ przesyłowo rozdzielczy: przewody, aparatura sterująca, aparatura zabezpieczające, aparatura montażowa, aparatura przeciwzakłóceniowa. Odbiorniki energii elektrycznej: oświetlenie, sygnalizacja, mechanizmy napędowe, ogrzewanie, rozruch, przyrządy pilotażowo – nawigacyjne, rejestratory, przyrządy kontroli pracy, systemy łączności i nawigacji. Prąd stały – 28V, zmienny f = 400Hz, 230, 115V.
Akumulatory działają na zasadzie reakcji chemicznych – różnica potencjałów pomiędzy elektrodami po zaciśnięciu zacisków. Wraz ze wzrostem tem. pojemność wzrasta, i maleje ze wzrostem natężenia.
Ogniwa paliwowe działają na zasadzie reakcji chemicznych – katalicznego spalania paliwa w utleniaczu. Paliwo wodór, utleniacz tlen. Składa się z z elektrolitu i elektrod. Kwasowe i zasadowe. Nisko, średnio i wysokotemperaturowe.
Lotnicze prądnice prądu stałego: konwencjonalne, bezstykowe. Urządzenia współpracujące: regulator napięcia, przekaźnik różnicowo – zwrotny, zabezpieczenie przed przepięciem, układ sygnalizacji pracy
Lotniskowe źródło zasilania. Przełączenia manualne i automatyczne
Lotnicze prądnice prądu przemiennego: konwencjonalne, bezstykowe. Samowzbudne – magnetyzm szczątkowy, obcowzbudne – zasilanie jest z zewnętrznego źródła. Urządzenia współpracujące: regulator napięcia, skrzynka sterująco – regulacyjna, automat przeciwprzepięciowy. UNSP – układ napędowy o stałej prędkości, montowane są pomiędzy silnikiem, a prądnicą synchroniczną wymagającą stałej prędkości obrotowej.
Przetwornice lotnicze – przetwarzają prąd stały 28V na przemienny jedno lub trójfazowy 26, 36 lub 115C o f = 400Hz. Są elektromaszynowe i elektroniczne.
APU – pomocnicza jednostka mocy, mały, niezależny generator, służy zazwyczaj do uruchamiania silników za pomocą sprężonego powietrza. Czasami APU dostarcza prąd podczas lotu. 200-300kVA
Turbina RAT – wysuwana turbinka napędzana przez strumień powietrza, zapewniająca energie elektryczną w czasie awarii źródeł energii elektrycznej. 100kVA
PMG – prądnica prądu przemiennego ze wzbudzeniem od magnesów trwałych. 1kVA
Współczesne systemy energetyczne SP. Energia hydrauliczna, mechaniczna, elektryczna, pneumatyczna. Dążymy do coraz bardziej elektrycznych samolotów, obecnie B787 ma 1MW mocy. Przez prąd uzyskujemy: wzrost całkowitej sprawności systemu, zmniejszenie wagi i kosztów, zwiększenie niezawodności i bezpieczeństwa, zwiększenie funkcjonalności, wykorzystanie technik przyjaznych środowisku
Instalacja pneumatyczna
Ta podobna zasada co pneumatyka ale czynnikiem jest powietrze. Przetwornikiem są sprężarki. Ładuje się butle przed lotem. Niska moc ale czas wykorzystania bardzo krótki.
Właściwości gazu: bardzo duża ściśliwość, duża wrażliwość na zmiany tem., mały wspł. lepkości, brak wł. smarnych, znaczne opóźnienie w przykazywaniu sygnałów sterujących, niebezpieczeństwo
Zalety powietrza lub azotu: dostępność, trwałość, prostota instalacji pneumatycznej, zdolność do skumulowania dużych energii, brak kawitacji, instalacja azotowa powoduje niepalność jej
Sprężarka – maszyna energetyczna, która podwyższa ciśnienie gazu lub wymusza jego przepływ. Jest to źródło energii w instalacjach pneumatycznych
Podział sprężarek ze względu na:
stosunek sprężania
wentylatory π < 1,13
dmuchawy 1,13 < π < 3
kompresory π > 3
budowę
wyporowe np. tłokowa, śrubowa, Rootsa
tłokwe: jedno i dwustopniowe, ze smarowaniem olejowym lub bez, z różną liczbą cylindrów
przepływowe np. osiowa, promieniowa
inne np. chemiczna
Sprężarka przepływowa – sprężarka w której przyrost ciśnienia gazu następuje wskutek oddziaływania odpowiednio ukształtowanych ruchomych elementów wirnika i nieruchomych kierownicy
Podział sprężarek przepływowych ze względu na:
kształt wirnika i kierunek przepływu gazów
osiowe – gaz przepływa osiowo, lipa bo niski spręż ale za to są duże natężenia przepływu
osiowo – promieniowe – gaz przepływa ukośnie, parametry pomiędzy osiową, a promieniową
promieniowe – gaz przepływa promieniowo, wysoka sprawność i spręż
diagonalne – przepływ powietrza jest osiowy, a napływ i odpływ promieniowy
Comprex – pracuje na zasadzie impulsowego przepompowania powietrza, sprzężonego przez gazy spalinowe, bezpośrednio przekazuje energie spalin do powietrza doładuwującego
liczbę stopni
jednostopniowe
wielostopniowe
szybkość przepływu gazu
poddźwiękowe
naddźwiękowe
W tego rodzaju sprężarkach przyrost ciśnienia następuje na drodze zamiany energii kinetycznej na potencjalną.Wymagania: właściwy spręż, wysoka sprawność 80-90%, ciągły i równomierny przepływ, możliwość pracy na wysokich prędkościach obrotowych
Siłowniki i silniki pneumatyczne to układy napędowe wprowadzające w ruch mechanizmy i elementy maszyn. Innymi elementami pneumatycznymi są zawory, regulatory ciśnienia, rozdzielacze pneumatyczne. W samolotach pneumatykę stosuje się np. hamowania kół głównych podwozia, chłodzenia, otwierania kabinek, awaryjnego wysuwania klap, hermetyzacji, startowania silników
Elementy służące do pomiaru ciśnienia na SP to manometry: puszka aneroidowa, różnicowa puszka membranowa, rurka Bourdona, membrana sfalowania.
Odbiornikiem ciśnień powietrza jest rurka spiętrzająca. Elektryczne wskaźniki ciśnień ogólnie nazywane są logometry.
Elektryczne przetworniki ciśnienia: rezystancyjne, piezoelektryczne, półprzewodnikowe …
Dodatkowe instalacje pneumatyczne
Przenośna instalacja tlenowa pilota, instalacja tlenowa fotela katapultowego, instalacje tlenowa silnika turbinowego (zapewnia niezawodne uruchomienie silnika w powietrzu oraz ułatwia zapłon palowa w komorze dopalania)
Elektryczna instalacja przeciwpożarowa – wykrywa pożar w strefach chronionych i informuje załoge, jej drugą funkcją jest gaszenie pożaru (nie wszystkie). Wyposażona jest w butle przeciwpożarowe z środkiem gaśniczym, blokiem zaworów elektromagnetycznych, przewodów rurowych. Butle uruchamiane są automatycznie lub ręcznie przez pilota
Instalacja gazu neutralnego – wypełnia gazem neutralnym (niepalnym) przestrzeni znajdującej się nad powierzchnią paliwa w zbiorniku paliwowym. Składa się z: butli, reduktora, przewodów, dysz
Instalacja przeciwoblodzeniowa silnika, klimatyzacji i nagrzewania kabiny,