Заправка топливных баков самолета

Описание комплексного демо-примера заправки топливных баков самолета

Расположение

\Demo\Теплогидравлика\Баки\Заправка топливных баков самолета\Модель заполнения.pak

Описание

В примере показана модель заполнения топливных баков. Пакет состоит из проекта теплогидравлики, содержащего расчетную технологическую схему и проекта автоматики, содержащего алгоритмы вычисления положения клапанов. При достижении заполнения каждого бака 98-99% от полного объема бака, соответствующий клапан закрывается. После закрытия всех клапанов на баки, закрывается общий клапан, подающий топливо в коллектор.

Обмен данными между проектом теплогидравлики и проектом автоматики осуществляется через базу сигналов.

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 0.033 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 пакета проектов «Модель заполнения», имеющий расширение pak. Выполните двойной щелчок левой кнопкой мыши по этому файлу. У вас откроется сразу три окна:

1) Схема теплогидравлики, на которой построена гидравлическая модель согласно исходным данным:



Рис. 1. Схема теплогидравлики

На схеме размещены баки, соединяющие их трубопроводы, внутренние узлы, отверстия в баках, 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.

2) Схема автоматики, на которой реализован алгоритм управления запорной арматурой:



Рис. 2. Схема автоматики

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. Блоки типа "интегратор с ограничением" моделируют исполнительный механизм арматуры (движение с постоянной скоростью от 0% до 100% или обратно).

3) Пакет проектов, который связывает модель теплогидравлики и модель автоматики в единый проект.



Рис. 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» (подчеркнуты на рисунке).

После запуска модели на расчет на схеме теплогидравлики можете наблюдать, как баки постепенно начали наполняться топливом. Расчетные уровни топлива в баках также выведены на график. Расходы по каждому трубопроводу вынесены на схему, для просмотра. В результате моделирования время полного заполнения баков составило около 460 секунд. Конечное время расчета в проекте теплогидравлике задано 600 секунд, после этого расчет останавливается автоматически.

Для получения более точного результата необходимо создание полноценной модели раздаточной системы ТЗ-22, более точное описание работы запорной арматуры и решение проблемы с отсутствием воздушников (замена баков на баки другого типа).

Прим.:
Данный демо-пример создавался в 2018 году, когда в теплогидравлике ещё не было баков другого типа.

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.

Используемые блоки