Повышение эксплуатационный надежности топливной системы в процессе заправки воздушного судна

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Федеральное агентство воздушного транспорта

Иркутский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

Московский государственный технический университет гражданской авиации (МГТУ ГА)

Индивидуальное задание по преддипломной практике

Тема:

Повышение эксплуатационный надежности топливной системы в процессе заправки воздушного судна

Выполнила: студентка Гераськина А.А.

Руководитель: Кузнецов С.Н.

Иркутск - 2021 г.



Индивидуальное задание на преддипломную практику

Студентке Гераськиной А.А.

1. Задание, методические указания

Тема: «Повышение эксплуатационный надежности топливной системы в процессе заправки воздушного судна»

Вопросы:

1. Факторы, влияющие на уровень надежности топливной системы

2. Требования норм летной годности, предъявляемые к топливным системам и системам заправки ВС и спецмашинам (ТЗ)

3. Виды топлив, применяемых на современных воздушных суднах

4. Способы и система контроля качества топлива в процессе эксплуатации

5. Современные системы контроля качества топлива

6. Технологические операции по заправке летательного аппарата топливом и контролю топливной системы

Литература

1. Ю.М. Чинючин, Технологические процессы технического обслуживания летательных аппаратов. Учебник. М.: Университетская книга, 2008. - 408 стр.

2. Е.А. Коняев, М.Л. Немчиков. Авиационные горюче-смазочные материалы. Учебное пособие для вузов. - Мю: МГТУ ГА, 2013, с. 80

3. Е.А. Коняев, М.Л., М.Г. Немчиков, «Химмотология реактивных топлив». Учебное пособие для вузов.- М.: МГТУГА, 2009. -66 с.

4. DOC 9977. Рукодство по снабжению гражданской авиации реактивным топливом - ИКАО, 2013, издание 2.

2. Содержание и требования к оформлению отчета по практике

Ходацкий С.А., Кузнецов С.Н. Методические указания по курсовому проектированию. - Иркутск: ИФ МГТУ ГА. 2015.- 30 с.

3. Срок сдачи студентом отчета и зачета по практике - 10.12.2021 г.

Задание выдал: С.Н. Кузнецов

Задание принял: А.А. Гераськина



Содержание

1. Факторы, влияющие на уровень надежности топливной системы

1.1 Нагрузочные факторы

1.2 Личностные факторы

1.3 Внешние факторы

2. Требования норм летной годности, предъявляемые к топливным системам, системам заправки ВС и спецмашинам

2.1 Требования НЛГ к топливной системе

2.2 Требования НЛГ к системам заправки

2.3 Требования к топливозаправщикам

3. Виды топлив, применяемых на современных воздушных судах

3.1 Требования к горючему для авиации

3.2 Виды авиатоплив

3.3 Специальные присадки для авиатоплива

4. Способы и система контроля качества топлива в процессе эксплуатации

5. Современные системы контроля качества топлива

5.1 Лабораторный контроль

5.2 Аэродромный контроль

6 Технологические операции по заправке летательного аппарата топливом и контролю топливной системы

Заключение

Список литературы



1. Факторы, влияющие на уровень надежности топливной системы

Особенности работы топливных систем определяются главным образом летно-техническими данными самолетов, типом двигателей, применяемым сортом топлива и условиями эксплуатации.

Из-за этого в зависимости от типа и назначения воздушного судна на работу топливной системы влияют следующие факторы:

· нагрузочные факторы;

· личностные факторы;

· внешние условия.

1.1 Нагрузочные факторы

На агрегаты и трубопроводы системы действует в полете большой спектр нагрузок: температурные, внутренние и внешние давления, вызванные деформациями планера и другими причинами. При полетах на больших высотах и малых скоростях наблюдается значительное охлаждение элементов конструкции самолета, а топливо в баках может охлаждаться до -40…-60. При полете на сверхзвуковых скоростях при М = 2,5…2,7 в результате аэродинамического нагрева температура стенок топливных баков может достигнуть 150…200 и приблизиться к температуре самовоспламенения топлива.

Рассмотрим основные нагрузочные факторы:

1. Нагрузки при повышении высоты полета.

С увеличением высоты полета в надтопливном пространстве баков происходит испарение топлива, приводящее к его потере. Потери эти тем больше, чем больше высота полета и начальная температура топлива.

Масса растворенного воздуха в топливе уменьшается пропорционально понижению давления в топливных баках. Избыток воздуха выделяется в виде пузырьков, насыщенных парами топлива. Объем выделяемого воздуха достаточно велик, он может достигать нескольких сотен литров на каждые 1000 л топлива, если учитывать расширение воздуха вследствие уменьшения давления с высотой.

Ограничение максимальной высоты полета на топливе с высоким давлением насыщенного пара может быть связано с опасностью кавитации в топливной системе самолета: разрывов и парогазовых пробок в потоке жидкого топлива, колебаний давления, перебоев в подаче.

На отдельных участках топливной системы самолета давление может быть ниже внешнего давления, например, на входе в подкачивающие и перекачивающие насосы. Кавитация в этих участках трубопровода начинается на меньшей высоте, чем кипение топлива в баках. При кавитации по трубопроводам движется сжимаемая смесь жидкости с газами и парами топлива. В ней легко возникают резкие пульсации давления, которые вызывают износ насоса, колебания и перебои в расходе топлива, вплоть до прекращения подачи.

Важнейшие меры против кавитации - применение топлив с низким давлением насыщенных паров, защита топлива от нагрева солнечными лучами, устройство закрытых топливных систем с повышенным давлением, увеличение рабочего давления (кавитационного запаса) подкачивающих и перекачивающих насосов. Они особенно необходимы для самолетов с большими сверхзвуковыми скоростями полета, когда нагрев топлива может вызвать резкое повышение давления насыщенного пара в ходе полета. Однако избыточное давление в топливной системе не устраняет кавитацию, а отодвигает ее до больших высот и более высоких температур топлива. Высокое давление насыщенного пара при повышении температуры топлива в баках до 80-100 требует увеличения прочности и жесткости баков.

Заполнение топливных баков инертным газом, например, азотом, может задержать начало кавитации до большей высоты по сравнению с воздухом, который содержит значительную долю кислорода, лучше растворяющегося в топливе.

2. Температурные нагрузки

При полетах со сверхзвуковой скоростью (М > 1) наблюдается аэродинамический нагрев самолета и, следовательно, его топливной системы. Чем выше скорость полета, тем больше нагрев. В некоторых случаях топливо в топливной системе может нагреваться до 120 и выше. Кроме того, в некоторых типах самолетов топливо используется для охлаждения масла в маслорадиаторе, и в этом случае топливо может дополнительно нагреваться на 25-40. В таких условиях под воздействием высоких температур и кислорода воздуха в топливе происходят глубокие химические изменения. При этом идет процесс окисления с образованием смолистых веществ и твердых нерастворимых осадков.

Наибольшие затруднения в условиях эксплуатации вызывают твердые осадки, которые, отлагаясь на фильтрах, могут нарушить подачу топлива к двигателю.

Высокие температурные нагрузки также оказывают влияние на уплотнения, способствуя появлению протечек топлива.

3. Электризация топлива

Электризация топлива - процесс образования электрического заряда, который в системах заправки баков самолетов топливом в основном происходит в процессе протекания топлива через фильтры наземных средств заправки и обуславливается низкой электрической проводимостью топлива, недостаточной для релаксации электрических зарядов, концентрирующихся на границе раздела поверхности топлива с топливовоздушной смесью надтопливного объема бака. Электризация в объеме, происходящая в результате переноса электрических зарядов, приводит к накоплению статического электричества до потенциала, достаточного в ряде случаев для появления электрических разрядов. Такие условия возникают при наземной заправке самолета топливом при его прокачке через фильтры наземных средств.



1.2 Личностные факторы

Безопасность полетов является той комплексной характеристикой, по которой можно судить о надежности АТ, качестве управления эффективностью эксплуатации ЛА, организации производства, квалификации кадров, а также о состоянии дисциплины и общего порядка на предприятиях ГА.

Установлено, что значительное количество отказов и неисправностей, приходящихся на ВС, относятся к топливной системе - до 13%.

Из этого следует, что основное внимание должно уделяться анализу событий, связанных с проявлением в эксплуатации конструктивно - производственных недостатков (КПН) системы, а также недостатков ее технического обслуживания. Это играет немаловажную роль в деле обеспечения безопасности полетов, т.к. напрямую связано с человеческим фактором.

Например, при проектировании узлов и агрегатов, установки их на ВС, не в полной мере учитываются эргономические показатели. В последующем это приводит к характерным, часто повторяющимся ошибкам при техническом обслуживании авиационной техники, а в дальнейшем и к инцидентам.

Опыт эксплуатации топливных систем воздушных судов показывает, что такими ошибками являются:

1) Ошибки при монтаже:

- незавершенный монтаж;

- установка лишних деталей;

- система или оборудование не подключено (не отключено);

- повреждение при монтаже;

- неправильное подсоединение.

2) Ошибки при обслуживании:

- не выполнено требуемое обслуживание;

- доступ к системам закрыт;

- неисправность не обнаружена.

3) Ошибки, повлекшие повреждение воздушного судна (оборудования):

- неправильное применение инструментов/оборудования.

4) Ошибки, приведшие к травмам людей:

- скольжение, спотыкание;

- воздействие опасных веществ;

- воздействие опасных температур (влажности).

Основными причинами недостатков ТО, приводящих к возникновению инцидентов, являются:

· низкий профессиональный уровень специалистов АТБ;

· недисциплинированность специалистов АТБ.

Низкий профессиональный уровень специалистов АТБ проявляется, чаще всего, недостатком профессиональных знаний.

1.3 Внешние факторы

Топливная система на современном воздушном судне эксплуатируется в различных климатических условиях, характеризуемых климатом той или иной зоны земного шара. Существует следующая классификация основных климатических зон: заполярная; умеренная; пустынь и степей; тропиков и субтропиков. Все эти зоны имеют свое сочетание температуры и давления воздуха, влажности, содержания пыли и грязи в воздухе и т.д.

Также к внешним условиям, влияющим на надежную эксплуатацию топливной системы, относятся чистота ангара, рулежных дорожек и взлетно-посадочных полос. Рассмотрим основные внешние факторы и условия.

1. Высокая температура воздуха

Высокие температуры окружающего воздуха наблюдаются в летний период в зонах сухих степей и в особенности полупустынь н пустынь. Повышенная запыленность воздуха, почвы и воды создает сложные условия для работы и повышенный износ деталей топливной системы.

Высокая температура и резкие ее колебания в течение суток, длительное воздействие солнечных лучей, ветра и пыли вызывают такие неисправности, как растрескивание и потеря эластичности резиновых уплотнений; часты разрушения наружного слоя деталей из-за абразивного износа от воздействия пыли, имеющей в своем составе вещества высокой твердости и большое количество солей. Это способствует интенсивному развитию коррозии.

2. Низкая температура воздуха

При значительных суточных колебаниях температуры наружного воздуха во время длительной стоянки самолета в недозаправленных топливом баках наблюдается накопление отстойной воды. Вследствие наличия разности температуры стенок бака и надтопливного пространства испаряющаяся из топлива вода конденсируется на стенках бака и стекает на его дно. В некоторых случаях, когда концентрация воды в топливе близка к максимальной растворимости, резкое понижение температуры вызывает образование в топливе эмульсионной воды.

Подъем самолета на высоту сопровождается падением давления, понижением температуры и относительной влажности атмосферного воздуха. В топливных баках эти параметры изменяются иначе, рисунки. 1 и 2. При этом вследствие падения давления в баке происходит пересыщение топлива растворенной водой.

Рисунок 1 - Зависимость растворимости воды в авиатопливах от атмосферного давления Р: 1 - бензин; 2 - керосин

Рисунок 2 - Зависимость растворимости воды в керосинах от относительной влажности воздуха ц

Для горизонтального полета самолета характерно дальнейшее понижение температуры топлива, которая стабилизуется лишь поле 4...5 ч полета, при этом концентрация воды в топливе значительно уменьшается, рисунок 3.

Рисунок 3 - Изменение : 1 - температура наружного воздуха ; 2 - в баках; 3 - в расходных баках

Таким образом, в каждом полете самолета вследствие понижения давления и температуры в топливном баке происходит выделение растворенной воды из топлива, сопровождаемое фазовыми её превращениями, рисунок 4.



Рисунок 4 - Фазовые переходы воды в топливе и баке: а) - при снижении б) - при повышении

При низких температурах происходит кристаллизация воды в топливе. Это необходимо для предотвращения забивания кристаллами льда и застывшим топливом фильтров и проходных сечений системы, поскольку в противном случае возможен отказ работы двигателя. Для повышения надежности функционирования силовых установок при низких температурах приходится прибегать к опрыскиванию фильтроэлементов спиртовым раствором, обогревать фильтроэлементы и топливные баки, а также применять присадки, предотвращающие образование кристаллов льда из воды, растворенной в топливе.

Застывание воды в дренажных системах при низких температурах у вертолетов может привести к разрушению дренажных соединений. В таких условиях не исключается возможность попадания топлива на пожароопасные места вертолета и возникновения пожара.

3. Влажность

Все авиационные топлива содержат растворенную воду. Количество растворенной в топливе воды при данной температуре может быть различным, в зависимости от влажности воздуха в надтопливном пространстве.

Если влажность воздуха постоянна, то при увеличении температуры топлива растворимость воды в нем возрастает, и влага из воздуха переходит в топливо. При уменьшении температуры топлива процесс идет в обратном направлении: растворимость воды в топливе понижается, и избыток её частично испаряется, а частично выпадает в виде эмульсии и осадков.

Наибольшее количество воды попадает в топливо при её конденсации на холодных поверхностях баков и топлива осенью и весной, когда днем топливо нагревается, а ночью значительно охлаждается. При этом пары воды конденсируются на стенках топливных баков в виде капелек воды или инея (кристаллов льда), которые, попав в топливо, частично растворяются в нём, а частично оседают на дне баков. Чем меньше топлива в баках и чем больше времени самолет не был в полете, тем больше воды в топливной системе.

Воздействие низких температур и влажности приводит:

· к отказам реле, переключателей, сигнализаторов давления, концевых выключателей и т.д. вследствие конденсации влаги на контактных поверхностях и их обмерзания; к отказам кинематических элементов приборов, механизмов, замков шасси и т.д. из-за загустения смазки;

· к нарушению внутренней и внешней герметичности агрегатов из-за снижения эластичности резиновых уплотнений и разницы в температурных расширениях различных материалов;

· к отказу системы из-за обмерзания дренажных отверстий.

4. Загрязнения

Применяемые в авиации топлива содержат загрязнения, образующиеся в процессе их изготовления, транспортировки, хранения и при эксплуатации самолетов. Загрязнениями следует считать вязкие твердые, жидкие и газообразные примеси. К числу наиболее опасных и часто встречающихся загрязняющих веществ относятся: металлы, окислы металлов, неметаллы (сера, двуокись кремния, вода, кислород).

Атмосферная пыль, попадающая в топливо, вызывает интенсивный износ трущихся пар агрегатов топливных систем. Топливо в процессе эксплуатации, особенно при хранении на складах ГСМ, в значительной степени загрязняется продуктами коррозии.

Вода является одним из наиболее активных веществ, способствующих образованию твердых частиц загрязнений, включающих смолистые вещества. Эти загрязнения ухудшают качество и термоокислительную стабильность топлива, засоряют топливные фильтры, вызывают нагарообразование в камере сгорания и т.д.

Также современные типы авиационного топлива российского и зарубежного производства (ТС-1, РТ, JET-1) могут стать питательной средой для жизнедеятельности микроорганизмов, наибольшую опасность из которых представляют мицелиальные грибы (микромицеты). Как правило, при биоповреждении топлива характерно появление бактериальной слизи в донной части топливных баков и резервуаров, в результате чего происходят: ухудшение кондиционности топлива, образование стойких эмульсий, которые не позволяют разделить топливо и воду, уменьшение поверхностного натяжения, снижение кислотности подтоварной воды, увеличение содержания фактических смол.

Продукты жизнедеятельности микроорганизмов вызывают забивку фильтров и датчиков в наземной системе топливообеспечения и топливной системе самолетов, могут разрушать защитные покрытия, применяемые в топливных баках и трубопроводах. Например, Cladosporium Resinae, воздействуя на некоторые виды полиуретанов в течение 4-6 недель, могут сделать их проницаемыми. Также появляется опасность возникновения коррозионных раковин металлической подложки и развития межкристаллического расслоения конструкционных материалов.



2. Требования норм летной годности, предъявляемые к топливным системам, системам заправки ВС и спецмашинам

В общем случае, без учета норм летной годности, к топливным системам воздушных судов предъявляется следующие основные требования:

1. Обеспечение надежной подачи топлива к двигателям на всех высотах, режимах полета, при любых климатических условиях. Этим требованием предусматривается надежное питание двигателей во всех условиях полета при температуре топлива в баках от -60 до 45 и при максимально возможной упругости паров топлива.

2. Емкость топливных баков должна быть достаточной, чтобы разместить необходимый запас топлива для полета на заданную максимальную дальность (или заданную продолжительность) и аварийный запас. Аварийный запас устанавливается для работы двигателей в течение не менее 45 мин.

3. Выработка топлива не должна существенно влиять на центровку воздушного судна. Для сохранения центровки в заданных пределах предусматривается автоматическая выработка топлива из баков в определенной последовательности (не исключается возможность ручного управления выработкой).

4. Безопасность в пожарном отношения. Это требование обеспечивается достаточной прочностью, вибростойкостью и тщательной герметизацией всех соединений к агрегатам.

5. Обеспечение централизованной заправки топливом. При суммарной емкости топливных баков менее 6000 л., заправка возможна через заливные горловины.

6. Возможность аварийного слива топлива в полете. (Воли максимальная масса воздушного судна превышает максимально допустимую величину из условия посадки).

7. Возможность надежного, удобного и непрерывного контроля работы топливной системы.

8. Надежность очистки топлива от загрязнений и воды.

9. Простоте и удобство технического обслуживания.

Летная годность (ЛГ) же подразумевает под собой некую комплексную характеристику летательных аппаратов, которая определяется заложенными в них конструкторскими принципами и решениями. Она позволяет совершать безопасные перелеты, уменьшая риск появления аварийной, катастрофической или сложных ситуаций, в ожидаемых условиях и методах эксплуатации.

Нормы летной годности (НЛГ) в свою очередь представляют собой государственные требования к самой летной годности, обеспечивая безопасность полетов. Они включают требования к характеристикам и конструкции воздушному судну, его функциональным системам, авиационному двигателю и оборудованию.

Основным документом, определяющим НЛГ, являются авиационные правила (АП-25 для ВС транспортной категории), соблюдение которых является обязательным условием для обеспечения безопасности полетов.

Помимо АП существуют и другие регламентирующие документы: ГОСТы, регламенты по летной и технической эксплуатации, руководства по техническому обслуживанию и т.д.

2.1 Требования НЛГ к топливной системе

В соответствии с АП-33 «Нормы летной годности двигателей воздушных судов» к топливной системе воздушных судов предъявляются следующие требования:

Раздел C, 33.35 «Топливная система и система всасывания»:

a) Топливная система должна быть спроектирована и сконструирована так, чтобы соответствующая топливовоздушная смесь подавалась в цилиндры во всем диапазоне режимов работы двигателя при всех полетных и атмосферных условиях.

<…>

c) Должны быть указаны тип фильтра и степень фильтрации топлива, необходимые для защиты топливной системы от посторонних частиц. Фильтры или другие эквивалентные средства должны иметь достаточную вместимость для накопления любого возможного количества примесей, включая воду, с учетом рекомендованных интервалов обслуживания. Эти средства могут быть предусмотрены в топливной системе воздушного судна; в таком случае в инструкциях по установке должны быть указаны характеристики этих средств. Заявитель должен продемонстрировать, что посторонние частицы, проходящие через соответствующее фильтрующее устройство, не будут оказывать критического влияния на функционирование топливной системы двигателя.

<…>

Согласно АП-25 «Нормы летной годности самолетов транспортной категории» к топливным системам летательных аппаратов предъявляют следующие требования:

Раздел E, 25.959 «Невырабатываемый остаток топлива в баках»:

Для каждого топливного бака с относящимися к нему компонентами топливной системы невырабатываемый остаток топлива должен устанавливаться перед заправкой не менее того количества, при котором наблюдается первый признак нарушения работы двигателя при наиболее неблагоприятных условиях подачи топлива на всех предполагаемых эксплуатационных режимах и полетных маневрах, при которых производится забор топлива из данного бака.

Раздел E, 25.969 «Расширительное пространство топливного бака»:

Каждый топливный бак должен иметь расширительное пространство объемом не менее 2% от емкости бака. Должна быть исключена возможность непреднамеренного заполнения этого пространства при нормальном стояночном положении. Для систем заправки топлива под давлением соответствие этому параграфу можно продемонстрировать наличием устройств, применяемых для установления соответствия с 25.979(b) данного раздела.

Раздел E, 25.971 «Отстойник топливного бака»:

a) Каждый топливный бак должен иметь отстойник (или отстойную зону), рабочая емкость которого при стояночном положении должна быть не менее 0,1% от емкости бака или 0,3 л, в зависимости от того, какая из этих величин больше, если только установленные эксплуатационные ограничения не гарантируют, что при эксплуатации скопление конденсата не превысит емкость отстойника.

b) Конструкция каждого топливного бака должна обеспечивать отвод опасного количества конденсата из любой части бака в отстойник при стояночном положении самолета.

c) Каждый отстойник топливного бака должен иметь доступное сливное устройство, которое:

1) Обеспечивает слив отстоя на земле.

2) Не допускает попадания сливаемого топлива на другие части самолета; и

3) Имеет ручное или автоматическое устройство для надежной фиксации в закрытом положении.

Раздел E, 25.973 «Заправочная горловина топливного бака»:

Конструкция каждой заправочной горловины топливного бака должна не допускать попадания топлива в любые другие части самолета помимо самих баков. Кроме того:

<…>

b) Каждая утопленная заправочная горловина топливного бака, в которой может скопиться значительное количество топлива, должна иметь сливное устройство, не допускающее попадания сливаемого топлива на другие части самолета.

c) Крышка каждой заправочной горловины должна обеспечивать плотное закрытие горловины, не допускающее просачивания топлива.

d) Каждая точка заправки должна иметь средства металлизации для электрического соединения с наземным заправочным оборудованием.

2.2 Требования НЛГ к системам заправки

Заправку воздушных судов топливом производят с помощью централизованных заправочных систем (ЦЗС) и спецмашин - топливозаправщиков (ТЗ), которые располагают не ближе 5 м от крайних точек ВС. Раздаточные устройства этих средств должны быть исправными и чистыми, крышки фильтров и заливные горловины опломбированными в установленном порядке. Перед допуском к заправке ВС средства подлежат контрольному осмотру специалистами службы ГСМ.

Раньше существовало два способа заправки: открытый и закрытый (под давлением), но от первого постепенно отказались в пользу чистоты топлива и скорости заправки.

Как и к топливным системам воздушных судов, в АП-25 имеются требования к системам заправки топлива закрытого типа:

Раздел E, 25.979 «Система заправки топливом под давлением»:

К системам заправки баков топливом под давлением относится следующее:

a) Каждое соединение трубопроводов системы подачи топлива должно иметь средства, предотвращающие утечки опасных количеств топлива из системы в случае отказа впускного клапана.

b) Должны быть предусмотрены средства автоматического закрытия, предотвращающие заполнение каждого бака топливом в количестве, большем, чем установлено для данного бака. Эти средства должны:

1) Допускать проверку правильности закрытия перед каждой заправкой бака топливом; и

2) У каждого места заправки обеспечивать индикацию отказа средств закрытия с целью прекращения подачи топлива при максимальном количестве заправляемого топлива, установленного для данного бака.

c) Должны быть предусмотрены средства для предотвращения повреждения топливной системы в случае отказа средств автоматического закрытия, предписанных в пункте (b) данного параграфа.

d) Система заправки самолета топливом под давлением (за исключением топливных баков и их дренажа) должна выдерживать нагрузку, которая вдвое больше нагрузки, создаваемой при максимальных давлениях, в том числе при пульсациях, которые могут иметь место во время заправки. Должно быть определено максимальное давление пульсаций для любой комбинации случайного или преднамеренного закрытия топливных кранов.

e) Самолетная система слива топлива (за исключением топливных баков и их дренажа) должна выдерживать нагрузку, которая вдвое больше нагрузки, создаваемой при максимально допустимом давлении слива (положительном или отрицательном) в самолетном топливном соединительном штуцере.

контроль качество топливо воздушный судно

2.3 Требования к топливозаправщикам

Для заправки применяют топливозаправщик или стационарную систему централизованной заправки самолетов (ЦЗС).

ТЗ представляет собой специальный автомобиль, на котором установлено заправочное оборудование. К достоинствам ТЗ относится маневренность, способность доставлять топливо различного сорта со склада к ЛА независимо от его типа и месторасположения на территории аэропорта.

Система ЦЗС представляет собой трубопроводную сеть подачи топлива от хранилища к месту заправки ЛА. По сравнению с ТЗ система ЦЗС обладает способностью одновременно и непрерывно заправлять несколько ЛА с меньшей трудоемкостью из-за сокращения числа перекачек топлива и с более высокой производительностью. К недостатку системы ЦЗС относится возможность заправки только одним сортом топлива и только на специально оборудованных местах стоянок ЛА.

В соответствии с ГОСТ Р 18.12.01-2015 (введен 01.04.2016) к топливозаправщикам воздушных судов предъявляются следующие требования:

1) Требования назначения:

· АТЗ (ТЗА) предназначен для транспортирования, кратковременного хранения и заправки ВС отфильтрованным и обезвоженным авиатопливом для реактивных двигателей ТС-1, РТ, авиатопливом для газотурбинных двигателей Джет А-1 (JET A-1), авиационным бензином в чистом виде или с дозированным введением специальных жидкостей ПВКЖ типа "И" и типа "И-М" на аэродромах, вертодромах и посадочных площадках.

· АТЗ (ТЗА) подлежит сертификации в соответствии с перечнем НАТ, применение которой в аэропортовой деятельности допускается при наличии сертификата соответствия.

2) Требования соответствия продукции действующим нормативным документам:

· АТЗ (ТЗА) должен соответствовать требованиям межгосударственных и национальных стандартов.

· Комплектующие изделия, входящие в состав АТЗ (ТЗА), и порядок их применения должны соответствовать ГОСТ 2.124.

3) Функциональные требования:

· АТЗ (ТЗА) должен обеспечивать:

- фильтрацию авиатоплива от механических примесей и отделение свободной (эмульсионной) воды с заданными значениями;

- визуальный контроль объема принятого и хранящегося авиатоплива в цистерне АТЗ (ТЗА) и/или в каждой ее секции, учет выданного количества авиатоплива на заправку ВС;

- отбор проб и контроль качества авиатоплива (со сбором и локализацией остатков) из контрольных точек и из отстойных зон для визуального, инструментального (с использованием ПОЗ-Т) и лабораторного анализа;

- контроль режимов работы и безопасности функционирования оборудования;

- измерение фактического давления в системе заправки АТЗ (ТЗА);

- измерение перепада давлений на элементах фильтра-водоотделителя;

- контроль выдачи авиатоплива на заправку ВС по максимально допустимой производительности фильтров-водоотделителей;

- предотвращение гидроударов, защиту от гидроударов и превышения давления в трубопроводах системы заправки;

- сбор и локализацию возможных проливов авиатоплива и ПВКЖ;

- наполнение цистерны и/или ее секций сторонним или собственным насосом нижним наливом (закрытым способом);

- транспортирование авиатоплива к местам заправки ВС;

- заправку ВС авиатопливом открытым и/или закрытым способом;

- проверку раздаточных рукавов на избыточное давление (без их демонтажа);

- дозированное введение ПВКЖ в авиатопливо после фильтра-водоотделителя при заправке ВС;

- отбор проб и контроль качества ПВКЖ (со сбором и локализацией остатков проб и проливов);

- налив ПВКЖ в расходно-контрольный резервуар ПВКЖ через быстроразъемные беспроливные соединения с использованием насосов с ручным или механическим приводом;

- автоматическое прекращение налива ПВКЖ в контрольно-расходный резервуар при достижении уровня номинальной вместимости с включением сигнализации (при необходимости);

- предварительную фильтрацию ПВКЖ от механических примесей при приеме в расходно-контрольный резервуар, с тонкостью фильтрации не выше 15 мкм;

- фильтрацию ПВКЖ от механических примесей перед подачей ее дозатором в поток авиатоплива после фильтра-водоотделителя, с тонкостью фильтрации от 5 до 8 мкм;

- слив ПВКЖ из расходно-контрольного резервуара;

- осушку воздуха при реверсивном импульсном дыхании расходно-контрольного резервуара через патрон узла дыхания, оснащенный огнепреградителем;

- сброс избыточного давления основного потока авиатоплива в цистерну.

· Номенклатура функциональных параметров, обязательная для реализации в конструкции АТЗ (ТЗА), должна быть согласована заказчиком с организацией-изготовителем в договоре (контракте) на разработку, изготовление и поставку продукции.



3. Виды топлив, применяемых на современных воздушных судах

Расход авиатоплива - важнейшая составляющая летно-технических характеристик (ЛТХ) воздушного судна. Чем он ниже, тем эффективнее эксплуатация машины и меньше финансовые затраты на ее обслуживание. Также большое значение имеет то, каким топливом заправляется конкретная модель и как именно осуществляется процедура. Вопрос с горючим намного сложнее, чем могло бы показаться, на первый взгляд.

Работники инженерно-авиационной службы (ИАС) несут непосредственную ответственность за проверку соответствия качества топлива требованиям нормативной документации, подготовку баков воздушных судов к приему авиатоплив (слив и контроль отстоя).

3.1 Требования к горючему для авиации

Выбирая топливо для летательного аппарата, нужно учитывать выдвигаемые к нему требования. Их нарушение может привести к ускоренному износу или повреждению авиационных двигателей, а также повышает риск появления сложных, аварийных и катастрофических ситуаций. Основные положения о характеристиках горючего закреплены законодательно, но многие самолеты имеют особенности, из-за которых выбирать топливо нужно тщательнее.

Базовые требования к топливу:

· должно соответствовать требованиям силовой установки воздушного судна и не превышать ни одно из установленных производителем значений;

· в составе запрещено наличие какого-либо количества поверхностно-активных или химических веществ, снижающих его качественные свойства;

· должно обладать термоокислительной стабильностью, достигающей минимальных значений, указанных изготовителем;

· присутствие антиокислительных, антистатических или других присадок, добавленных для улучшения характеристик топлива, не может превышать установленные нормативы;

· октановое число авиационного бензина в бедной смеси не должно быть ниже 91, сортность в богатой смеси - 115.

Горючее, используемое на авиации для полетов над территориями с очень холодным климатом, должно вырабатываться с температурой плавления кристаллов ниже 600. Этот параметр определяется индивидуально с учетом среднестатистических погодных условий в регионе.

3.2 Виды авиатоплив

То, на каком топливе летает воздушное судно, зависит от его характеристик. Всего применяется два вида: авиакеросин или авиационный бензин. В большинстве случаев используется керосин, называющийся также реактивным топливом.

Авиакеросин

Воздушные суда заправляют специальным керосином, представляющим собой жидкие фракции, полученные путем перегонки из малосернистых и сернистых видов нефти. В составе допускается присутствие некоторого объема бензиновых элементов.

Российский авиационный керосин бывает нескольких видов. Для дозвуковых пассажирских лайнеров (например, Ил-86, Ил-62, Ту204, Ил-114 и др.) применяется Т-1, ТС-1 или Т-2. Более технически продвинутые сверхзвуковые самолеты (например, Ту-144) требуют тяжелого топлива. К таким относятся: Т-6 и Т-8В. Также существует горючее РТ, применяющееся для Су-27, Ту-22 и некоторых других самолетов.

ТС-1 и РТ - топлива отечественного производства - являются взаимозаменяемыми.

ТС-1 - является прямогонной лигроино-керосиновой фракцией, полученной из сернистой нефти, выкипающей в интервале температур от 150 до 250. Его плотность при 20 не менее 775 кг/м³, кинематическая вязкость при 20 не ниже 1,25 мм²/с. Обладает удовлетворительными противоизносными свойствами, хорошей прокачиваемостью в области отрицательных температур.

Понижение конца кипения ТС-1 по сравнению с РT (280) связано с тем, что в его хвостовых фракциях концентрируется значительное количество высокоплавких парафиновых углеводородов и сернистых соединений.

Высокоплавкие парафиновые углеводороды повышают температуру начала кристаллизации. В зависимости от содержания парафиновых углеводородов вырабатывают:

· ТC-1 с температурой кристаллизации -60 (для применения в районах крайнего севера);

· ТС-1 с температурой начала кристаллизации -55 (для применения в остальных климатических районах государств содружества).

В последние годы вырабатывают ТС-1 с температурой кристаллизации -50 (для применения в климатических районах, где наружная температура воздуха не ниже -45).

Сернистые соединения вызывают коррозию любых металлов и сплавов, поэтому в топливе ТС-1 они ограничиваются. Массовая доля серы не превышает 0,25%, а содержание меркаптановой серы допускается не более 0,005%.

РТ получают из нефти различных месторождений по технологи прямой перегонки с применением процессов гидроочистки и добавлением присадок, улучшающих термическую стабильность и противоизносные свойства топлива.

В процессе производства РT прямогонные дистилляты подвергают гидроочистке. При этом в топливе снижается содержание массовой доли серы до 0,1%, в том числе массовая доля меркаптановой серы понижается до 0,001%. Уменьшается количество непредельных углеводородов, смолистых веществ. Также улучшается химическая и термическая стабильность топлива. В топливе уменьшено количество ароматических углеводородов до 18,5%, поэтому склонность РТ к нагарообразованию ниже, чем у ТС-1.

Для улучшения противоизносных свойств добавляют присадки: ионол в количестве 0,003-0,004% и нефтяные кислоты в количестве 0,002- 0,04%.

В связи с дефицитом данных присадок в последнее время налажено производство РТ с присадками хайтек-580 в количестве 0,0025% и агидол в количестве 0,0031%.

Авиационный бензин

Второе топливо для самолетов - авиационный бензин. Его применяют для высоконагруженных поршневых моторов внутреннего сгорания. При производстве он получается из прямой перегонки нефти с добавкой высококачественных компонентов и присадок или без нее. Главными качествами бензина выступают: детонационная стойкость, фракционный состав и химическая стабильность.

Последними используемыми в России были Б-91/115 и Б-95/130. Сейчас от них отказались, отдав предпочтение автомобильному бензину АИ-95. Его используют для легкомоторной авиации. Изредка также применяется Б-70, но только в качестве растворителя при проведении техобслуживания.

Также для самолётов с поршневыми двигателями (Ан-2, Ил-14, Як-18Т) применяются бензины марок Б-91/115 и Б-95/130, в обозначении которых первая цифра обозначает октановое число, вторая - сортность.

3.3 Специальные присадки для авиатоплива

Присадки - вещества, добавляемые в незначительных количествах к топливам для улучшения их эксплуатационных свойств. Они могут исключить негативное влияние внешних условий, стабилизировать работу двигателя и повысить срок службы самолета.

Присадки к топливам по своему назначению подразделяются на:

· антиоксиданты (антиокислители) - компенсируют сниженную химическую стабильность, предотвращая возможное окисление;

· противоводокристаллизационные - помогают исключить образование водных кристаллов, которые забивают топливные фильтры, приводя к остановке двигателей;

· антистатические - повышают электропроводность топлива, снижая накопление статического электричества, которое могло бы привести к взрыву;

· ингибиторы коррозии;

· улучшающие противоизносные свойства топлив - восстанавливают противоизносные свойства топлива, снижающиеся при проведении гидроочистки;

· деактиваторы металлов;

· биоцидные и др.

Известны также многофункциональные присадки, обладающие одновременно, например, противокоррозионными, антиокислительными и противоизносными свойствами. Сочетания положительных свойств обычно достигают разработкой композиции присадок-синергистов, воздействующих одно на другое в направлении усиления эффективности каждой отдельной присадки.

Биоцидные присадки. Применяют за рубежом в районах с тропическим и субтропическим климатом для подавления жизнедеятельности микроорганизмов. Биоцидные присадки стерилизуют водную фазу в топливе, наличие которой обусловливает развитие микроорганизмов. В качестве биоцидных присадок применяются присадки Biobor и Kathon ЕР. Биоцидным действием обладает также метилцеллозольв, представляющий собой компонент противоводокристаллизационной присадки.



4. Способы и система контроля качества топлива в процессе эксплуатации

Качество авиационного топлива отслеживается на всех этапах: от производства на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) до заправки в баки воздушных судов. На различных этапах ответственность за соответствие топлива заявленным требованиям лежит на разных участниках процессов производства топлива, транспортировки, подачи к авиадвигателям.

При подготовке авиатоплива к выдаче в системы ВС устанавливаются следующие виды контроля:

· входной;

· приемный;

· складской;

· аэродромный.

Входной контроль производится при приемке на склад авиапредприятия каждой партии авиатоплива, поступающей от изготовителя (поставщика) любым видом транспорта. Он предназначен для:

· установления соответствия поступающих транспортных средств и тары, а также количества находящегося в них продукта сопроводительной документации;

· оценки чистоты поступивших наливных авиатоплив.

По результатам входного контроля принимается решение о порядке приема на склад поступившего продукта, которое заносится в порезервуарный журнал и/или журнал передачи смен.

Приемный контроль наливных авиатоплив производится после окончания приема продукта и каждого долива резервуара продуктом другой партии.

Приемный контроль предназначен для:

· проверки марки продукта в данном резервуаре;

· исключения возможности вовлечения в технологический процесс подготовки некондиционного авиатоплива в результате смешения его в процессе транспортировки или приемки на склад с другими, не допущенными для смешения видами или марками авиатоплив или химическими веществами.

Приемный контроль включает определение физико-химических показателей авиатоплив и установление уровня его чистоты.

По результатам приемного контроля принимается решение о пригодности продукта в резервуаре к выдаче. Решение принимается на основании сопоставления полученных величин контролируемых показателей с данными паспорта изготовителя (поставщика), требованиями ГОСТ (ТУ) и настоящего Руководства.

Складской контроль производится через 6 месяцев хранения авиатоплив и авиамасел и через 3 месяца хранения ПВК жидкости в данном резервуаре.

Складской контроль предназначен для:

· определения уровня изменения параметров качества хранящегося продукта;

· подтверждения возможности при необходимости дальнейшего хранения или применения продукта.

Складской контроль включает определение физико-химических показателей авиаГСМ согласно приведенной ниже таблице и уровня его чистоты. По результатам складского контроля принимается решение о пригодности к хранению или выдаче продукта из данного резервуара на заправку.

При удовлетворительных результатах складского контроля делается отметка на действующем анализе пригодности с указанием даты проведения анализа. Изменившиеся величины показателей вносятся в соответствующие графы анализа пригодности.

Аэродромный контроль подтверждает подготовленность к выдаче на заправку пригодного к применению продукта из емкости конкретного заправочного средства и из расходного резервуара.

При удовлетворительных результатах аэродромного контроля оформляется контрольный талон по утвержденной форме. Он удостоверяет, что через данное заправочное средство разрешена выдача на заправку ВС определенной марки подготовленного авиатоплив.

При получении неудовлетворительных результатов периодических испытаний хотя бы по одному из показателей качества, испытания переходят в категорию приемосдаточных и проводятся для каждой партии до получения положительных результатов не менее двух раз подряд.

Также возможен контроль качества уже работавших авиатоплив. Он проводиться лабораторией ГСМ авиапредприятия в рамках своей компетенции в объеме показателей, методами исследования и периодичностью, установленными нормативно-технической документацией на ВС. По результатам контроля выдается анализ с установленными при исследовании параметрами на представленную пробу.



5. Современные системы контроля качества топлива

В настоящий момент специфические требования к качеству реактивных топлив диктуются жесткими условиями работы топливной системы (фильтры, форсунки, насосы и др.) двигателей реактивных самолетов и мощных вертолетов, для которых отказ двигателя (в том числе при повторных его запусках в воздухе) может повлечь крупные аварии с большими человеческими жертвами.

5.1 Лабораторный контроль

Оценка качества топлива производится на основании результатов испытаний, зафиксированных в протоколах испытательных лабораторий. Следовательно, деятельность последних должна отвечать самым жестким требованиям, лаборатории должны быстро реагировать на изменения технологий получения топлива, обновлять свой приборный парк и осваивать новые методы испытаний.

Испытательные лаборатории проводят исследования по определению показателей качества топлива, таких как

· плотность;

· содержание воды;

· содержание механических примесей;

· вязкость при 20, 50, 100;

· фракционный состав;

· кислотность;

· температура вспышки и др.

В Российской Федерации основополагающими нормативными документами, определяющими качество топлива, являются: технический регламент Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту», ГОСТы, стандарты организаций - производителей нефтепродуктов (СТО), спецификации покупателей нефтепродуктов и др.

В настоящее время лабораториями применяются такие сложные и современные анализаторы, как газовые хроматографы (ГХ), атомно-абсорбционные спектрометры (ААС), спектрометры с индуктивно связанной плазмой (ИСП). Без них невозможно определить присутствие и количество примесей, которые могут негативно влиять на эксплуатационные или экологические характеристики топлива.

Сера является природным компонентом сырой нефти, загрязняющим топливо, поэтому ее удаляют в процессе переработки. Присутствие серы в топливе снижает его производительность.

Контроль содержания серы осуществляют методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии с дисперсией по длине волны и методом ультрафиолетовой флуоресценции. Оба метода позволяют с большой точностью определить общее содержание серы, присутствующей в топливе в виде любых соединений. Каждый метод имеет свои ограничения, связанные также с особенностями анализируемого топлива, наличия в нем кислород-, галогенсодержащих соединений.

Вода в авиационном топливе оказывает самое пагубное влияние на его эксплуатационные свойства. Также она при замерзании способна забить фильтры и трубопроводы топливной системы, что может привести к авиационному происшествию.

В данный момент существуют следующие методы контроля воды в топливе:

Химические методы делятся на качественные и количественные методы. Качественные методы основаны на добавлении в нефтепродукт индикаторов (чаще всего соли). Количественные методы могут быть основаны на изменении объема газа, выделяемого при взаимодействии воды с некоторыми химическими веществами, либо на измерении количества тепла, выделяемого в ходе взаимодействия воды с некоторыми веществами.

Из ядерно-физических методов могут применяться: радиометрия - основана на реакциях радиоактивного элемента, взаимодействующего с водой в авиаГСМ; ядерно-магнитный резонанс - основан на регистрации резонансного поглощения магнитной энергии ядрами водорода, входящего в состав воды.

Оптические методы в своей основе представляют собой измерение интенсивности поглощения света водой в любом диапазоне длин волн в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера, т.е. определение ослабления параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Электрохимические методы заключаются в измерении количества электричества, которое будет израсходовано на электрохимические процессы (количество электричества равно содержанию воды в топливе).

Контроль физическими методами осуществляется с применением лабораторных влагомеров. Влажность влагомерами определяют путем заполнения емкостного датчика пробой нефти, отобранной заранее (по объему). В результате определения находят влажность в % по объему (Wo6) и затем при необходимости вычисляют массовую концентрацию в %.

5.2 Аэродромный контроль

Кроме лабораторных анализов, большое значение имеет аэродромный контроль качества горюче-смазочных материалов. Аэродромный контроль должен производиться во всех без исключения аэропортах.

Аэродромный контроль включает в себя целый комплекс работ, которые проводятся на складе ГСМ, на стоянке спец авто транспорта, на летном поле у ВС, специальными службами ГСМ самостоятельно или с привлечением специалистов других служб (ССТ, АТБ).

Пригодность продукта к выдаче предусматривает наличие положи-тельного заключения в паспорте качества, положительного результата контроля уровня чистоты и проверки исправности и функционирования задействованного оборудования и технических средств.

Основными способами проверки топлива на воду и на механические примеси являются:

*индикатор качества топлива (ИКТ);

*визуальный метод.

ИКТ (в комплекте ПОЗ-Т) предназначен для экспресс-анализа авиационного топлива, находящегося в средствах транспортирования, хранения заправки, технологическом оборудовании на наличие в нем эмульсионной воды и механических примесей не определенных визуально.

ИКТ представляет собой два прямоугольных сложенных вместе листа аналитической ленты НЭЛ-4 или фильтрующего материала НЭЛ-4М, один белого цвета, второй - от светло-желтого до желтого (размером 50х25мм, по 10 штук уложены в пакет из полиэтиленовой пленки).

ИКТ работоспособны при температуре рабочей среды от минус 50 до плюс 50°С.

ПОЗ-Т состоит из следующих узлов:

*дозирующей части;

*датчика;

*механизма открытия/ закрытия датчика.

Определение наличия эмульсионной воды и механических примесей в авиационном топливе основано на изменении цвета индикатора при пропускании через него при помощи ПОЗ-Т пробы авиационного топлива объемом (50±2) смі. ИКТ реагирует на присутствие эмульсионной воды в пределах массовой доли от 0,001 до 0,003 % и механических примесей массовой доли от 0,0001 до 0,0002 %.

При проведении анализа топлива на наличие эмульсионной воды и механических примесей индикатор качества топлива помещают таким образом, чтобы поток анализируемого топлива проходил сначала через белый лист, а затем - через желтый.

При наличии эмульсионной воды на втором по ходу топлива листе индикатора образуются голубые пятна, по количеству и интенсивности окрашивания которых определяется степень обводненности топлива (соответственно).

Наличие механических примесей определяется путем сравнения отпечатков полученных на первом по ходу топлива листе (белом), с контрольным отпечатком, прилагаемым к ПОЗ-Т.

Для визуального способа проверки необходимо отобрать донную пробу топлива (после слива отстоя до однородного потока) в количестве не менее 0,5 дм3 в прозрачную стеклянную емкость.

Существую два метода проверки топлива визуально:

Первый метод

Визуальным осмотром проверяют наличие воды или механических примесей. Пробу просматривают на свету для выявления помутнения или отсутствия прозрачности. Затем пробу перемешивают вращательными движениями и осматривают на наличие механических примесей ниже воронки, образующейся при вращении.

Состояние топлива, установленное при визуальном осмотре, записывают как "чистое и прозрачное" или как "не являющееся чистым и прозрачным". Отмечают также, наблюдаются или не наблюдаются в нижней части воронки твердые частицы или вода.

...