ПАО «Яковлев» оформило патент на систему инертирования топливных баков (СИТБ) для самолётов. Авторами этой разработки стали инженеры, работающие над отечественным лайнером МС-213-300, созданным в рамках программы импортозамещения. Данная бортовая система обеспечивает защиту от взрыва и пожара внутри топливных отсеков воздушного судна.
Евгения Васильева
Фото: «Авиация России». Источник: OVERCLOCKERS.RU
Применение этого решения позволяет значительно понизить уровень кислорода в газовой подушке над горючим, удерживая его ниже значения, при котором возможно воспламенение. Такое снижение достигается путём вытеснения кислорода азотом или другим нейтральным газом. Если в топливном отсеке всё же возникнет источник огня, подобный подход исключает возгорание паров топлива.
Массовое использование СИТБ в пассажирской авиации началось после ряда серьёзных инцидентов с самолётами. В частности, в середине девяностых годов рейс TWA Flight 800 разбился из-за детонации паров горючего в центральном баке крыла.
Внедрение данной системы на МС-21-300 представляет собой значимый шаг в обеспечении безопасности отечественной авиационной техники. В отличие от зарубежных аналогов, которые часто требуют сложной настройки и калибровки под конкретные условия эксплуатации, российская разработка ориентирована на максимальную автономность и предсказуемость работы.
Это достигается за счёт использования барботажного принципа, который позволяет не только снижать концентрацию кислорода в газовой подушке, но и активно удалять растворённые в топливе газы, что особенно актуально при использовании авиационного керосина с высоким содержанием растворённого воздуха. Такой подход минимизирует риск образования взрывоопасных зон даже при длительных простоях самолёта на земле или при резких перепадах давления в баках.
Уникальное техническое решение
В отличие от классических вариантов СИТБ, в которых газ подаётся в верхнюю часть резервуара через распылители и распределяется в пространстве над жидкостью, в российской версии газ направляется под слой топлива. Для этого применяются барботажные коллекторы, установленные в нижней части каждого бака.
Такой коллектор — это устройство в форме трубы или ёмкости с большим числом мелких отверстий или сопел, которое служит для равномерного пропускания газа или пара сквозь толщу жидкости. Газ выходит из этих отверстий в виде пузырьков, поднимается через топливо и удаляет из него растворённый кислород, а также паровоздушную смесь, находящуюся над поверхностью горючего, в дренажную систему.
Блок выработки нейтрального газа размещён под баками центроплана. Далее газ перемещается по магистрали к бакам в крыльях и центроплане. Чтобы топливо не проникало в трубы, предусмотрен ниппель, действующий по схеме обратного клапана. Помимо этого, система автоматически создаёт газовый затвор, который обеспечивает движение газа только в одном направлении — от генератора к коллекторам.
Требуемая концентрация кислорода достигается ещё до включения основных двигателей. Благодаря интенсивному перемешиванию уровень кислорода оперативно становится одинаковым во всём объёме топливного бака. В описании патента также отмечается, что необходимость подобной защиты обоснована жёсткими нормами авиационных правил АП-25.
Надежность системы
Особое внимание в патенте уделено вопросам надёжности и отказоустойчивости системы. Ниппель, работающий по принципу обратного клапана, предотвращает обратный поток топлива в магистраль подачи газа, что исключает возможность загрязнения генератора и нарушения его работы.
Автоматический газовый затвор, создаваемый системой, служит дополнительным барьером, гарантирующим однонаправленное движение нейтрального газа.
Эти конструктивные решения позволяют системе работать без постоянного контроля со стороны экипажа и не требуют ручного вмешательства при изменении режимов полёта. В случае отказа одного из коллекторов или участка магистрали, остальные элементы продолжают выполнять свои функции, что соответствует высоким требованиям по безопасности, предъявляемым к гражданским воздушным судам.
Проведённые расчёты и испытания, описанные в патентной документации, подтверждают, что требуемая концентрация кислорода достигается за короткий промежуток времени, достаточный для подготовки самолёта к вылету.
Система начинает работать автоматически при запуске вспомогательной силовой установки или при подаче бортового питания, и уже через несколько минут уровень кислорода в газовых полостях всех баков опускается ниже порога воспламенения.
Это позволяет интегрировать СИТБ в общий цикл предполётной подготовки без задержек и дополнительных операций. Кроме того, интенсивное перемешивание, создаваемое барботажными коллекторами, нивелирует локальные перепады концентрации кислорода, что особенно важно при частично заполненных баках, когда объём газовой подушки может существенно варьироваться.
Преимущества решения и перспективы внедрения
Следует отметить, что конструкция барботажных коллекторов, расположенных в нижней части резервуаров, имеет ряд преимуществ перед классическими распылителями.
Во-первых, подача газа под слой топлива исключает возможность локального скопления нейтрального газа только в верхней части бака, что характерно для систем с верхним распределением.
Во-вторых, барботаж обеспечивает постоянное перемешивание топливной массы, что препятствует расслоению и образованию застойных зон с повышенной концентрацией кислорода.
В-третьих, поднимающиеся пузырьки азота эффективно вытесняют паровоздушную смесь в дренажную систему, создавая устойчивый поток, который не зависит от уровня топлива в баке. Это особенно важно для крыльевых баков, где геометрия и уровень горючего меняются в зависимости от угла тангажа и крена самолёта.
В перспективе применение данной технологии может быть распространено не только на МС-21-300, но и на другие типы отечественных самолётов, а также на модификации, работающие в условиях повышенной запылённости или высокой влажности, где риск накопления статического электричества и искрообразования возрастает.
Разработка инженеров ПАО «Яковлев» демонстрирует, что импортозамещение в авиастроении сопровождается не простым копированием зарубежных решений, а созданием более совершенных технических решений, учитывающих специфику российских условий эксплуатации и требования авиационных правил АП-25.
Это подчёркивает зрелость отечественной инженерной школы и её способность предлагать конкурентоспособные продукты на мировом рынке.
Еще статьи об успехах самолетостроения в РФ: Антон Алиханов рассказал о новом российском самолете «Байкал»; самолет X-65 для руления использует активную систему управления воздушным потоком, интегрированную в крыло; вместо лобового стекла — техническое зрение. Россия разрабатывает сверхзвуковой пассажирский самолет, который будет развивать скорость до 1 Маха.