что такое азс в самолете
Дозаправка в воздухе. Как все это начиналось (15 фото + 2 видео)
начало
А сейчас вплотную поговорим о дозаправке в воздухе. Это и есть та самая вторая возможность увеличения дальности. И, действительно,самолет может держаться в воздухе и выполнять при этом поставленную задачу, пока работают его двигатели. А они будут работать, пока есть на борту топливо (при условии, конечно, их полной исправности). То есть формально самолет может находиться в воздухе неограниченно долго, главное, чтобы экипаж, им управляющий, был работоспособен.
У принципа пополнения топлива на борту путем дозаправки в воздухе есть еще одна очень важная положительная особенность. Дело в том, что в характеристиках любого самолета есть такой параметр, как максимальная взлетная масса. Это такая максимальная масса летательного аппарата при которой он может безопасно осуществить взлет.
Так как в суммарную массу любого воздушного судна входит как топливо на его борту, так и груз в его грузовых отсеках (а равно и боеприпасы), то здесь открывается возможность для определенного комбинирования.
Если есть возможность дозаправки в воздухе, то вполне можно взлететь с меньшим количеством топлива (к тому же используя более короткую дистанцию для взлета :-)), но с большей полезной нагрузкой, а потом уже в полете нужное топливо получить от заправщика. В этом случае, естественно, эффективность боевого применения повышается.
Первые неуклюжие попытки «дозаправки» были сделаны еще в 1912 году. Другим словом и без кавычек эти действия не назовешь, потому что первоначально это была просто передача канистр с бензином с одного аэроплана на другой.
Однако уже в 20-е годы была опробована и проведена успешная дозаправка топливом через шланг перекинутый с самолета на самолет. Топливо переливалось просто под влиянием гравитации.. Именно переливалось, потому что об ускоренной перекачке тогда речь не велась, да и сам процесс иной раз мог выглядеть достаточно комично :-). Ведь зачастую подаваемый шланг с заправочным пистолетом надо было ловить вручную и вручную же вставлять его в заправочную горловину.Впервые такого рода операция была выполнено 27 июня 1923 года. Заправка происходила с крыла на крыло между двумя самолетами Airco DH.4 принадлежашими USAF ( американские военно-воздушные силы, тогда еще называвшиеся по-другому :-)). Экипаж – военные летчики Virgil Hine и Frank W. Seifert. И американцы не остановились на достигнутом.
Уже в августе этого же года, с 27-го по 28-е, на тех же самолетах Airco DH.4 был установлен рекорд продолжительности полета (экипаж – военные летчики Lowell Smith и John Paul Richter). Заправляемый самолет оставался в воздухе 37 часов 15 минут, при этом было проведено девять дозаправок, перекачано 687 галлонов топлива и 38 литров масла для двигателя.
Самолет Airco DeHavilland DH 4В
5 октября того же года тот же экипаж на самолете Airco DH.4 выполнил успешный перелет из городка Sumas в штате Вашингтон до San Diego ( Калифорния) с двумя дозаправками в воздухе, тем самым доказывая практическую ценность воздушной дозаправки.Дальше – больше :-)… В январе 1929 года американские военные летчики на самолете Question Mark (Вопросительный знак), который был специально подготовленной модификацией военно-транспортного Atlantic-Fokker С-2А, в результате использования дозаправки в воздухе продержались в полете над Лос-Анджелесом более 150 часов.
Atlantic-Fokker С-2А, на базе которого был сделан Question Mark
Дозаправка Atlantic-Fokker C-2A «Question Mark» от транспортного Douglas C-1. Хорошо виден помост для обслуживания двигателя в полете.
Военный транспортник Douglas C-1
Летчики Dale Jackson и Forest O’Brine на самолете Curtiss Robin используя всю ту же ручную примитивную дозаправку продержались в воздухе без посадки с 13 по 30 июля 1929 года (то есть 420 часов и 17 минут). Полет проходил над аэродромом Lambert Field, город St-Louis, штат Missouri.В период с 11 июня по 4 июля 1930 года братья brothers John, Kenneth, Albert, и Walter Hunter используя два самолета Stinson SM-1 Detroiter (один как заправщик другой, как заправляемый) продержались в воздухе 553 часа 40 минут над аэродромом Sky Harbor Airport возле местечка Northbrook севернее Чикаго.
Подготовка к рекордному полету в Сант-Луисе.
Топливо для самолетов: как и чем заправляют воздушные судна
Каждый день в мире выполняется более 100 тысяч авиарейсов. В год мировая авиация потребляет около 300 млн тонн топлива. Эти цифры прекрасно отражают масштаб и сложность системы авиатопливообеспечения. Системы, от надежной работы которой во многом зависит безопасность миллионов людей, пользующихся авиатранспортом
Чем заправляют самолеты
Топливо для самолетов бывает двух видов. Поршневые двигатели, которыми оборудуются небольшие самолеты и вертолеты, работают на бензине — так же, как и автомобильные моторы. Правда, по составу такое топливо несколько отличается от автомобильного. Газотурбинные двигатели (турбореактивные и турбовинтовые), которыми сегодня оснащены практически все коммерческие воздушные суда, потребляют топливо для реактивных двигателей, которое также называют авиакеросином.
Основная марка авиакеросина, которым в России заправляют почти все пассажирские, транспортные и военные дозвуковые самолеты и большую часть вертолетов — ТС-1 — топливо сернистое. Оно вырабатывается из нефти с высоким содержанием серы.
В Европе основа системы авиатопливообеспечения — керосин Jet A-1. Он считается более экологичным как раз за счет меньшего содержания серы — при его производстве прямогонная керосино-легроиновая фракция полностью проходит процедуру гидроочистки. Российский авиакеросин — это смесь гидроочищеного и неочищенного прямогонного дистиллятов. В целом же это аналоги — более того, отечественный продукт может использоваться при гораздо более низких температурах, чем «Джет». ТС-1 сегодня наравне с Jet A-1 включен в международные документы и руководства по эксплуатации не только самолетов российского производства, но и лайнеров семейств Airbus и Boeing (правда, только выполняющих полеты по России). Но это авиакеросин для гражданской авиации, не предназначенный для сверхзвуковых самолетов.
Основное авиатопливо для сверхзвуковой авиации — РТ. При его производстве с помощью гидроочистки из нефтяного дистиллята удаляются агрессивные, а также нестабильные соединения, содержащие серу, азот и кислород. При этом повышается термическая стабильность топлива, что крайне важно при полетах на сверхзвуковых скоростях, когда за счет трения о воздух нагревается весь корпус самолета, а вместе с ним и топливо в баках.
Разумеется, РТ, обладающее такими характеристиками, можно использовать и в обычных воздушных судах вместо ТС-1. Для самых же скоростных самолетов применяется авиакеросин Т-6, обладающий еще большей термостабильностью и повышенной плотностью.
Что касается авиабензина, то это, по сути, автомобильное моторное топливо, но с улучшенными свойствами, влияющими на надежность работы двигателя. Именно потребность в повышении детонационной стойкости, октанового числа, сортности, обеспечивающих запас динамических характеристик и надежности, заставляет производителей авиабензина добавлять в него тетраэтилсвинец (этилировать). Из-за токсичности эта присадка давно запрещена при производстве автомобильного бензина, но двигатель самолета работает в гораздо более напряженном режиме, а создать неэтилированный авиабензин, не уступающий по характеристикам этилированному, октановое число которого превышает пока не удалось никому.
При этом самым современным и совершенным самолетам и вертолетам с поршневыми двигателями нужен авиабензин с повышенным октановым числом — не меньше 100. Поэтому разработкой экологичных аналогов этилированного авиабензина 100LL (одна из самых востребованных марок в мире) сегодня занимаются ведущие производители и научные центры во всем мире. В том числе подобная программа существует и у «Газпром нефти».
100 тысяч авиарейсов выполняется в мире каждый день
Заправка в крыло
Правильная организация заправки даже одного воздушного судна — процесс сложный и при этом очень ответственный. Инцидентов и катастроф, причиной которых стала некачественно организованная заправка, к сожалению, в истории мировой авиации произошло немало. Достаточно вспомнить аварию 2000 года, когда у Ту-154 авиакомпании «Сибирь», летевшего из Краснодара, при посадке в Новосибирске отказали все три двигателя. Как показало расследование, топливные насосы просто забило частицами эпоксидного покрытия, кустарно нанесенного на внутренние стенки топливозаправщика умельцами одного из краснодарских ремонтных предприятий. Но если в этом случае благодаря профессионализму пилотов обошлось без жертв, то в Иркутске при падении гигантского транспортника Ан-124 на жилые дома в 1997 году погибли 72 человека. Одна из версий причины отказа трех двигателей «Руслана» из четырех — превышение содержания воды в авиационном топливе, которое привело к образованию кристаллов льда, забивших топливные фильтры. Чтобы такого не случалось, весь процесс заправки очень жестко регламентирован, а само топливо проходит несколько проверок качества на пути от нефтеперерабатывающего завода до бака самолета.
Первый этап — выходной контроль на самом НПЗ. Однако качественные характеристики керосина могут измениться при его перевозке в случае несоблюдения всех правил транспортировки. Поэтому при приеме керосина на топливозаправочном комплексе (ТЗК), вне зависимости от того, каким путем оно пришло с завода: по трубе, как в аэропортах московского авиаузла или санкт-петербургском Пулково; железнодорожным или автомобильным транспортом, как это происходит в большинстве воздушных гаваней страны, или, тем более, если керосин проделал долгий путь, включающий и наземные и водные маршруты, как при доставке в отдаленные точки, такие как Чукотка, — обязательно проводится входной контроль. Из каждой партии берутся пробы для лабораторных исследований, а также арбитражная проба, которую сразу опечатывают и хранят на случай возникновения разногласий в оценке качества у разных участников процесса топливообеспечения. Само топливо при закачке в приемные резервуары ТЗК проходит через фильтры с тонкостью фильтрации не более 15 мкм.
Заправляют самолеты двумя способами. В крупных современных аэропортах перрон соединен с ТЗК системой центральной заправки, а на самолетных стоянках установлены топливные гидранты. Из них керосин в баки воздушного судна перекачивается через специальные заправочные агрегаты (ЗА). Однако пока все же более распространен другой способ — с помощью цистерн—топливозаправщиков (ТЗ). В свою очередь в ТЗ керосин наливается на пунктах налива — складских или перронных. В зависимости от размера цистерны топливозаправщик может вместить до 60 тысяч литров керосина.
Перед началом закачки топливо еще раз проверяют, правда, без использования лабораторий. Керосин сливается из резервуаров ТЗ в прозрачную банку, и визуально определяется наличие в нем воды, кристаллов льда или осадка. Также проверяется и наличие воды в баках самолета перед заправкой и после нее. Перед подсоединением рукава топливозаправщика к горловине бака и само воздушное судно, и ТЗ обязательно заземляются. В истории бывали случаи, когда разряды статического электричества воспламеняли топливо и вызывали серьезные пожары. Для обеспечения безопасности людей самолеты практически всегда заправляются до посадки в них пассажиров.
Где хранится керосин
Объем топливных баков самого крупного и вместительного до последнего времени пассажирского лайнера Boeing-747 достигает 241 140 л (у последних модификаций). Это позволяет залить около 200 тонн топлива. Более привычные ближне- и среднемагистральные Boeing-737 и Airbus A-320 могут принять по
В большинстве самолетов топливо размещается в крыльях и баке, расположенном в центральной части самолета. На некоторых моделях еще один бак есть в хвосте или стабилизаторе — для утяжеления задней части самолета и облегчения взлета, а также для регулировки центровки самолета в полете.
Сначала топливо вырабатывается из внутренних отсеков крыла, затем из концевых. Однако непосредственно к двигателям керосин поступает только из одного бака — расходного (как правило, центрального), куда перекачивается изо всех остальных емкостей.
Для того чтобы предотвратить снижение давления при расходе топлива и прекращения его подачи в топливную систему, все баки сообщаются с атмосферой с помощью специальных дренажных баков в концевой части крыла. Попадающий в них забортный воздух замещает объем израсходованного горючего.
Топливо по бакам на современных лайнерах распределяется автоматически с помощью бортового компьютера. Соблюдение баланса крайне важно, так как влияет на центровку самолета, нарушение которой может привести к самым печальным последствиям, вплоть до катастрофы. Контролировать же процесс заправки и скорректировать его в случае необходимости можно со специальной панели, расположенной рядом с местом подсоединения рукава.
Сам оператор топливозаправщика в процессе заправки держит в руке специальный прибор контроля Deadman, кнопку которого необходимо нажимать через определенные промежутки времени. Если этого не происходит, заправка прекращается — система воспринимает пропуск в нажатии как нештатную ситуацию. Как только заданное количество керосина попало в баки, автоматика отключает подачу топлива, и заполняются документы, фиксирующие результаты заправки.
Автоматизация по всем направлениям
Постоянно автоматизируется не только сам процесс того, как заправляют самолеты. Именно в этом направлении развивается и вся система авиатопливообеспечения. Уже сегодня клиенты лидеров мирового рынка в этом сегменте могут в онлайн-режиме заказать заправку своего самолета в любом аэропорту присутствия топливного оператора. Такую схему развивает, например, Air Total International, свою интегрированную облачную систему управления топливозаправкой создает и Air BP, причем делает он это совместно с глобальным центром планирования полетов RocketRoute, в платформу которого интегрируются данные о топливозаправочной сети по всему миру.
В этом же направлении двигается «Газпромнефть-Аэро» в рамках реализации программы «Цифровой ТЗК».
241 тыс. л — объем топливных баков одного из самых крупных и вместительных в настоящее время пассажирских лайнеров Boeing-747
Сам процесс заправки по такой схеме выглядит как кадр из фантастического фильма. К лайнеру на стоянке подъезжает ТЗ, пилот, как на обычной АЗС, платит за топливо пластиковой картой с помощью мобильного терминала, которым оборудован топливозаправщик. Водитель ТЗ с планшета оформляет и распечатывает документы, подтверждающие факт заправки для пилота — уже через 10 минут в офис авиакомпании приходят необходимые финансовые документы, а баки самолета заполняются топливом.
Наличие такой системы, очевидно, повышает конкурентоспособность топливных операторов, так как значительно упрощает и оптимизирует процесс планирования полетов их клиентам — авиакомпаниям.
Зеленый керосин
Еще одно направление развития авиатопливного рынка совпадает с вектором движения рынка автомобильного — это снижение уровня вредных выбросов в атмосферу. Главная технология здесь — создание более чистого топлива, в первую очередь за счет разработки и использования биокомпонентов.
На сегодня процедуру сертификации прошли несколько технологий производства авиационного биотоплива. Биокеросин производят из биомассы с помощью процесса Фишера — Тропша*, из растительного масла, создают горючее для самолетов и на основе этилового спирта. Биокомпоненты в разных пропорциях (максимум 50×50) смешиваются с обычным авиакеросином, что позволяет сократить объем выбросов углекислого газа в атмосферу почти на 50 %. При этом конечный продукт по химическому составу эквивалентен традиционному авиатопливу, и его применение не влияет на эксплуатационные характеристики самолетов.
Одним из первых коммерческие заправки биотопливом начал аэропорт норвежского Осло, а пионером в использовании экологичного керосина стала немецкая Lufthansa. Использование биотоплива одобрено Федеральной авиационной администрацией США (FAA), им уже заправляют свои самолеты в США несколько десятков авиакомпаний.
Но у развития этого направления есть одно но — производство биотоплива пока слишком дорого, поэтому сегодня, во времена низких цен на нефть, оно не может на равных конкурировать с обычным «Джетом», а тем более с ТС-1.
Полезные дополнения
Авиакеросин, как правило, не используется в чистом виде. Для улучшения его характеристик используются различные присадки. Основные из них:
Противодокристаллизационная (ПВК-жидкость): наиболее известная присадка этого типа — жидкость «И-М». При полете на большой высоте топливо охлаждается до очень низких температур (от −30°С до −45°С). В таких условиях вода, содержащаяся в топливе, кристаллизуется, частицы льда могут забить фильтры, и двигатель остановится. Присадки эффективно решают эту проблему.
Антистатическая: увеличивает электропроводность топлива, снижая при этом активность накопления статического электричества в топливной системе и, соответственно, риск возникновения пожара.
Антиокислительная: борется с окислением топлива и отложением смолистых образований в топливной системе и двигателе.
Противоизносная: увеличивает срок эксплуатации механизмов топливной системы.
* Процесс Фишера — Тропша — химическая реакция, происходящая в присутствии катализатора, в которой монооксид углерода (CO) и водород H2 преобразуются в различные жидкие углеводороды. Обычно используются катализаторы, содержащие железо и кобальт. Принципиальное значение этого процесса — производство синтетических углеводородов
Заправочные агрегатов системы ЦЗС и их виды
В этом разделе представлены основные типы заправочных агрегатов. Следует заметить, что главным узлом является модуль централизованной заправки. Существует всего несколько вариантов этого модуля. Он позволяет заправлять до 4 м 3 в минуту. Данное ограничение вводится по ряду причин: ограниченная скорость заправки и максимальная пропускная способность заправочного оборудования (гидроудары).Скорость заправки топливом ВС ограничивается по правилам безопасности. Топливо (ТС-1, ТС-2, A-1, Jet-A1 и др.) являются диэлектриками и могут накапливать заряд статического электричества во время протекания по шлангу и в момент заправки вызвать искру, которая может привести к воспламенению топлива и взрыву его паров.
Для современных топлив скорость заправки (протекания по шлангу топлива) составляет до 2 м/с. Топливной промышленностью был предложен путь решения проблемы: использовать в составе топлива специальные антистатические присадки. Использование присадок позволяет повысить скорость заправки топливом до 5 м/с. Такие присадки (например АСП-1/2/3) добавляют в топливо непосредственно перед продажей (доставкой) топлива с перерабатывающего завода-изготовителя в комплекс ГСМ аэропорта.
Система гидрантной заправки ВС (ЦЗСВС) представляет собой сложную систему трубопроводов и топливных магистралей с многим числом контрольных агрегатов и перекачивающих систем.
Общее строение централизованной системы заправки ВС представлена выше (Рис.№1). В данной работе, согласно заданию, будет рассмотрен заправочный агрегат.
Выше представлен общий вид заправочного агрегата системы ЦЗС (Рис.№2). Заправка происходит следующим образом: К самолету, стоящему на стоянке, оборудованной топливным гидрантом, подъезжает заправочный агрегат. Один рукав подключается к гидранту, который находится под перроном, закрытый люком. Далее раздаточный рукав подключается к соответствующему гнезду заправки ВС. Заправка может осуществляться как открытым, так и закрытым типом. Далее включается насос и начинается подача топлива на борт ВС. Как правило, на перронах размещается по две колонки, чтобы была возможность заправки всех видов ВС. Для варианта ГЗТ обеспечивающей двумя сортами топлива колонки устанавливаются на каждый сорт.
Наличие в колонке гидрантного регулятора типа РГ-03 позволяет автоматически поддерживать заданное давление на выходе из колонки и производить автоматическое перекрытие потока топлива при прохождении через колонку большего количества топлива, чем задано регулировкой, а также в аварийных случаях (при обрыве рукава на заправочном агрегате и др.).
Техническая характеристика гидрантного регулятора РГ-03
Диапазон настройки регулируемого давления, кгс/см 2
минимального 2, максимального 8
Пропускная способность, м 3 /ч
минимальная 30, максимальная 150
Максимальное давление, кгс/см 2
Гидрантный регулятор РГ-03 (рис. 4) является регулятором давления прямого действия, типа «после себя» с вертикальным потоком топлива и одновременно устройством, автоматически перекрывающим питающий трубопровод специальным клапаном, который перемещается энергией потока топлива при сверхдопустимых для него расходах. Он включает в себя три основных элемента: отсечной, регулирующий клапаны и распределительное устройство.
В настоящее время в новых отечественных и зарубежных ГЗТ используются колонки различных модификаций в основном выпускаемых в Европе и США такими фирмами как «Зенит» и «Картер». типовая схема размещения оборудования в гидрантной колонке новой модификации (по рекомендациям IP) приведена на рис. 5.
В системе ЦЗС применяются передвижные и стационарные заправочные агрегаты. Использование передвижных заправочных агрегатов объясняется тем, что применение стационарных агрегатов требует большого количества дорогостоящего оборудования, коэффициент использования которого при многочисленных местах стоянок является невысоким. Поэтому в аэропортах с большим количеством стоянок самолетов на перроне применяются преимущественно передвижные заправочные агрегаты. Если число мест стоянок невелико, а коэффициент загрузки достаточно высок, целесообразно использовать стационарные пункты заправки самолетов топливом.
Выбор типа агрегата обосновывается технико-экономическим расчетом и зависит от интенсивности движения самолетов, типов обслуживаемых самолетов, продолжительности заправочных операций на местах стоянки, назначения мест стоянки, на которых производится заправка, количества мест стоянки обслуживаемых стационарными средствами заправки и имеющегося заправочного оборудования.
Количество стационарных агрегатов определяется по числу мест стоянок, обслуживаемых системой ЦЗС, из расчета один агрегат на каждое место стоянки. При необходимости допускается установка на одной стоянке двух агрегатов. Оборудование передвижных заправочных агрегатов монтируется на шасси автомобилей, прицепах и специальных тележках. Последние могут быть самоходными и прицепными.
В аэропорт ах с большой интенсивностью самолетовылетов используются агрегаты, смонтированные на автомобилях; прицепные агрегаты применяются в аэропортах с небольшой интенсивностью. Практически все заправочные агрегаты имеют одинаковую технологическую схему (рис.№6).
Передвижной заправочный агрегат присоединяется к гидрантной (присоединительной) колонке системы ЦЗС с помощью приемного рукава 2 диаметром 100 мм и длиной 7-7,5 м, а к бортовым заправочным штуцерам самолета – двумя или одним раздаточным рукавом 14. Присоединение приемного рукава к колонке и раздаточных рукавов при закрытой заправке к топливной системе самолета осуществляется с помощью быстроразъемных соединений 1 и 15. В качестве таких соединений на раздаточных рукавах используются наконечники для закрытой заправки типа ННЗ или изготовленные по нормали МАП 2561А. При открытой заправке на раздаточных рукавах вместо наконечников для закрытой заправки устанавливаются раздаточные краны типа РП-40. После присоединения рукавов устанавливают на счетчике-дозаторе 9 необходимую для заправки дозу топлива, открывают клапан гидрантной колонки и задвижку, установленную на входе в заправочный агрегат.
Топливо под избыточным давлением по рукаву 2 поступает в фильтр-водоотделитель 4, затем поток его распределяется по двум самостоятельным коммуникациям, на которых установлено одинаковое оборудование: регулятор давления 5, воздухоотделитель 6, счетчик-дозатор 9, регулятор расхода 11, трубка вентури 12 и раздаточный рукав 14. Коммуникации могут работать вместе- и раздельно.
При необходимости добавления к топливу антиобледенительной жидкости во время заправки открывается кран 8, и жидкость из бачка 7 начинает поступать к дозатору 10, который в заданном соотношении нагнетает жидкость в поток топлива, идущего на заправку. Как только через счетчик-дозатор пройдет заданное количество топлива на выдачу, счетчик автоматически прекращает заправку. После этого закрывается клапан гидрантной колонки и отсоединяются рукава заправочного агрегата.
На передвижных заправочных агрегатах устанавливаются специальные счетно-дозирующие устройства типа УСМТ, УСДТ и 86-3-02к. Требуемый режим подачи топлива при заправке обеспечивается с помощью регуляторов давления 5 и расхода 11.
1 – приемный рукав с наконечником; 2 – кожух; 3 – пульт управления; 4 – счетчик