Материал: Модернизация топливной системы воздушного судна BOEING 767 с целью повышения надежности

Разрешительные баки расположены на концах крыльев, между нервюрой 31 и нервюрой 34. Обеспечивают сброс опасных паров, и служат дренажными баками топливной системы.

Топливо из расширительных баков сливается в центральный бак, через дренажные патрубки и обратные клапана. Обратные клапана установлены в центральном баке.

Вентиляционный ковш на нижней поверхности крыла создает положительное давление во время паллета. Пары топлива из разрешительного бака выходят наружу через пламегаситель и вентиляционные отверстия. Клапан предельного давления расположенный в расширительном баке, обеспечивает сброс давления, если вентиляционный ковш засорен.

Каждый крыльевой бак имеет два вентиляционных канала. Поплавковый клапан предотвращает попадание топлива вентиляционный канал. Вторичный вентиляционный канал не имеет клапанов свободно сообщается с разрешительным баком. Этот канал предотвращает образования избыточного давления в случае проблем топливной системы.

Третий канал предназначен для вентиляции центрального бака. Каждый отсек центрального бака соединен с противоположным разрешительным баком. Это обеспечивает правильную вентиляцию центрального бака.

Два патрубка соединяют внешние секции центрального бака. Один патрубок расположен в передней верхней части центральной секции. Этот патрубок соединяет между собой внешние секции центрального бака. Второй патрубок расположен в задней нижней чести, и позволяет свободное перетекание топлива между внешними секциями.

Вентиляция сухого отсека центрального бака осуществляется при помощи патрубка соединяющего сухой отсек с атмосферой. Патрубок расположен в передней части отсека, и выведен с левой стороны фюзеляжа.

3. Доработка топливной системы путем установки Onboard Inert Gas Generation System

.1 Общие сведения

Рейс 800 авиакомпании Trans World Airlines <https://ru.wikipedia.org/wiki/Trans_World_Airlines> был плановым международным пассажирским рейсом из аэропорта Джона Кеннеди <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82_%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%94%D0%B6%D0%BE%D0%BD%D0%B0_%D0%9A%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B4%D0%B8> (Нью-Йорк <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%8C%D1%8E-%D0%99%D0%BE%D1%80%D0%BA>, США <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%A8%D0%90>) в аэропорт Леонардо да Винчи <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82_%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%9B%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%BE_%D0%B4%D0%B0_%D0%92%D0%B8%D0%BD%D1%87%D0%B8> (Рим <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B8%D0%BC>, Италия <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%8F>) с промежуточной посадкой в аэропорту Шарля де Голля <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82_%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D0%A8%D0%B0%D1%80%D0%BB%D1%8F_%D0%B4%D0%B5_%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D1%8F> (Париж <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B6>, Франция <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F>).17 июля <https://ru.wikipedia.org/wiki/17_%D0%B8%D1%8E%D0%BB%D1%8F> 1996 года <https://ru.wikipedia.org/wiki/1996_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> около 20:31 EDT <https://ru.wikipedia.org/wiki/EDT> (18 июля <https://ru.wikipedia.org/wiki/18_%D0%B8%D1%8E%D0%BB%D1%8F> 00:31 UTC <https://ru.wikipedia.org/wiki/UTC>), самолёт -Boeing 747131 <https://ru.wikipedia.org/wiki/Boeing_747> (бортовой номер N93119), летевший по маршруту, взорвался в воздухе и упал в Атлантический океан <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BE%D0%BA%D0%B5%D0%B0%D0%BD> около East Moriches, штат Нью-Йорк <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%8C%D1%8E-%D0%99%D0%BE%D1%80%D0%BA_(%D1%88%D1%82%D0%B0%D1%82)>. Все 230 человек, находившихся на борту (два пилота <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%91%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA>, два бортинженера <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80>, 14 бортпроводников <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA>, 212 пассажиров), погибли, а самолет был разрушен. Это произошло через 12 минут после вылета самолёта из Нью-Йорка.

Пока эксперты из National Transportation Safety Board (NTSB) добирались на место катастрофы, прибыв туда на следующий день, много предположений было сделано о том, что взрыв является террористическим актом <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B0%D0%BA%D1%82>. В свете этого Федеральное бюро расследований <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B1%D1%8E%D1%80%D0%BE_%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9> (ФБР) начало параллельное расследование катастрофы. 18 ноября <https://ru.wikipedia.org/wiki/18_%D0%BD%D0%BE%D1%8F%D0%B1%D1%80%D1%8F> 1997 года <https://ru.wikipedia.org/wiki/1997_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> было объявлено, что не найдено никаких доказательств преступного деяния, и NTSB продолжило расследование в одиночку.

Расследование NTSB закончилось принятием окончательного отчёта 23 августа <https://ru.wikipedia.org/wiki/23_%D0%B0%D0%B2%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0> 2000 года <https://ru.wikipedia.org/wiki/2000_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>. В нём было заключено, что вероятной причиной катастрофы было:

Взрыв центрального топливного бака, в результате воспламенения горючей смеси топлива и воздуха в баке. Причиной воспламенения, наиболее вероятно, явилось замыкание проводов вне топливного бака, в результате которого на провода, ведущие к системе измерения уровня топлива внутри бака было подано нештатное высокое напряжение.

Во время расследования эксперты NTSB принимали во внимание вероятность того, что бомба или ракета привела к несчастному случаю, но, никакие из признаков разрушения, характерных для взрыва бомбы или ракеты не были найдены, ни на какой-либо восстановленной части.

Рейс 800 авиакомпании TWA готовился к вылету из JFK в CDG около 19:00, но самолёт был задержан более чем на час из-за неполадок наземного оборудования и неправильной загрузки багажа. После того, как подтвердили, что багаж соответствует владельцу, экипаж корабля приготовился к вылету, и самолёт покинул выход около 20:02.

Данные, записанные на бортовые самописцы <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B5%D1%86> показывают нормальный взлёт из JFK около 20:19. Рейс 800 вскоре получил серию указаний о наборе высоты и изменении курса по мере того как он набирал крейсерскую высоту. Последняя радиосвязь с самолётом состоялась в 20:30, когда экипаж получил и подтвердил указание от бостонского центра управления воздушным движением о наборе высоты в 15000 футов. Рейс 800 был в процессе набора высоты в тот момент, когда оба самописца прекратили запись в 20:31:12. В это же самое время самолет был последний раз зафиксирован радаром Федеральной администрации по авиации <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B0%D0%B4%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BF%D0%BE_%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8>, расположенным в Тревосе, штат Пенсильвания <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_(%D1%88%D1%82%D0%B0%D1%82)>.

Данные речевого и параметрического бортовых самописцев

На речевом самописце не было обнаружено ничего необычного до 20:29:15, когда капитан сказал:

В 20:31 капитан Boeing 737 <https://ru.wikipedia.org/wiki/Boeing_737> авиакомпании Eastwind Airlines <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Eastwind_Airlines&action=edit&redlink=1> первым доложил бостонскому центру управления воздушным движением, что он «видел здесь взрыв, впереди нас… около 16,000 футов или что-то около того, он просто упал вниз в воду». В это же время многие диспетчерские пункты в Нью-Йорке <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%8C%D1%8E-%D0%99%D0%BE%D1%80%D0%BA> и на Лонг-Айленде <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%BD%D0%B3-%D0%90%D0%B9%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B4> получили доклады о взрыве от других пилотов в этом районе. Другие свидетели на земле или в океане позже подтвердили, что они видели или слышали взрывы, сопровождаемые облаком пламени над океаном, а также наблюдали обломки, некоторые из которых горели, падая в воду. Около одной трети свидетелей показали, что они видели светящуюся полосу, движущуюся вверх в небо к точке, где появился огненный шар.

В 20:30 самописец зафиксировал указание бостонского центра управления воздушным движением рейсу 800 о наборе и поддержании высоты 15000 футов, сопровождаемое приказом капитана «набор высоты» и подтверждением указания. В 20:30 бортинженер сказал, что необходимая мощность установлена. В 20:30:42 самописец записал звук механического движения в кабине самолёта, в 20:31:03 - неразборчивое слово, и в 20:31:05 звук похожий на «разрушение записывающей ленты». Запись неожиданно закончилась в 20:31:12. Спектральный анализ звука выявил два необычных звука в последнюю секунду записи на канале капитанского микрофона, где был записан короткий 400 Гц звук (электрическая система самолета работает на частоте 400 Гц). Другие электрические фоновые шумы, записанные на этом канале, прекратились во время двух кратковременных событий за 0,73 и 0,68 секунды до конца плёнки. Остальные каналы речевого самописца были записаны без необычных звуков. Последней записью на всех каналах речевого самописца был очень короткий и громкий звук за 0,117 до конца плёнки. Запись прекратилась в 20:31:12 из-за отсутствия электричества, в то же самое время, когда радар последний раз зафиксировал самолёт.

Громкий звук в конце записи самописца рейса 800 был сравнен с похожими шумами, на самописцах других Boeing-747 (Pan Am 103 <https://ru.wikipedia.org/wiki/Pan_Am_103> и Air India 182 <https://ru.wikipedia.org/wiki/Air_India_182>), которые были разрушены в результате срабатывания бомбы в переднем грузовом отсеке.

Расшифрованные данные параметрического самописца, характерные для нормального полета самолёта с набором высоты, неожиданно прерваны из-за прекращения подачи электрического напряжения.

Тщательный анализ распределения обломков, найденных повреждений, следов сажи и возгорания, - всё это внесло вклад в понимание последовательности событий во время крушения самолёта. В начале катастрофы не было пожара, он возник в результате разрушения конструкции самолёта и топливных баков.

В 1997 году Совет Национальной Транспортной безопасности (NTSB) пришел к выводу, что взрыв самолета компании TWA произошел в результате короткого замыкания в центральном баке, и воспламенения топливовоздушной смеси.

С 1996 года по причине короткого замыкания в центральном баке, и воспламенения топливовоздушной смеси произошло три авиакатастрофы и четыре летных происшествия. Вследствие этого остро встает вопрос безопасности полетов( а безопасность полетов является главной задачей любой авиакомпании), решением данного вопроса может являться модернизация топливной системы путем установки системы нейтрального газа.

На самолетах советского и зарубежного производства широко применяются системы нейтрального газа. Эти системы обеспечивают тушение пожара внутри центрального бака и препятствуют его возникновению при вынужденной посадки самолета с невыпущенными шасси. На борту самолета расположены огнетушители заполненные углекислым газом. Перед вынужденной посадкой с невыпущенными шасси необходимо включать включатель на панели бортинженера. В этом случае взрывается пиропатрон в огнетушителе, и разрушается мембрана. И после чего углекислый газ по трубопроводам подается в топливный бак через жаклеры.

Но такие системы эффективны только в вынужденных условиях. У них много недостатков, например, большие габариты, высокая масса и не обеспечивают необходимую безопасность топливных баков на протяжении всего полета.

В 2005 была разработана бортовая система нейтрального газа. Которая смогла удовлетворить требование Федеральное управление гражданской авиации. Технология «фактически устраняет возможность воспламенения топливовоздушной смеси в топливном баке, путем заполнения надтопливного пространства нейтральным газом, таким как азот.

Военные использовали системы инвертирования на протяжении десятилетий, чтобы снизить вероятность возникновения пожаров от пулевых воздействий. Но такие системы стоят дорого, очень тяжелые, занимают много места, и требуют широкой наземной поддержки, что делают их непрактичными для большинства коммерческих самолетов.

Команда Федерального управления гражданской авиации во главе с инженером Ивором Томасом смогла разработать прототип системы ONBOARD INERT GAS GENERATION SYSTEM, который весит менее 200 фунтов. Система использует не большое количество воздуха от двигателей. Воздух проходит от двигателя по 1.5 дюймовой трубе к теплообменнику, который понижает температуру до 180 градусов Цельсия, при которой система наиболее эффективно отделяет азот и кислород.

Охлажденный воздух проходит через фильтр, который удаляет все, кроме мельчайших частиц грязи и масла, затем поступает в сердце системы, модуль разделения воздуха (Air Separation Module).Separation Module состоит из трех параллельных алюминиевых трубок, каждая около 40 см в длину и 20 см в диаметре. Трубки модуля заполнены волокном. Ширина одного волокна не более ширены человеческого волоса, это выглядит как веревка.

Сжатый воздух, поступающий Air Separation Module состоит из 78 процентов азота, 21процентов кислорода, и одного процента микроэлементов. Воздух на входе в модуль поступает в полую часть волокон, через стенки волокон проходит только кислород, азот пройти не может, в результате чего воздух выходящий из дальнего конца модуля состоит из 99.9 процентов азота. Топливные баки имеют вентиляционные отверстия, для выравнивания давления на разных высотах, азот постоянно подается в резервуар для вытеснения топливовоздушной смеси.

Испытания прототипа проводимые (FAA) Федеральное управление гражданской авиации показали что, азот быстро распределяется и заполняется все надтопливное пространство, поэтому ни каких вентиляторов не требуется для обеспечения циркуляции газа. Система работает в двух режимах; с низким расходом и высоким. На взлете, при наборе высоты, и крейсерском режиме, система работает в режиме низкой производительности. Во время снижения давление повышается, и больше наружного воздуха поступает в бак, повышается концентрация кислорода. Чтобы компенсировать это, OBIGGS переходит в режим высокой производительности, тем самым резко снижая концентрацию кислорода.

В таблице 3.1. показана производительность одного модуля разделения воздуха, на протяжении всего полета.

Таблица 3.1. производительность ASM

В таблице 3.2. показана зависимость показателей давления и концентрации кислорода на разных режимах работы системы OBIGGS.

Таблица 3.2. работа OBIGGS на разных режимах работы.

Авиакомпании и производители не обязаны принять прототип FAA. Компания BOEING объявила, что будит использовать свою собственную систему, которая основана на прототипе FAA.

3.2 Назначение системы нейтрального газа

Система нейтрального газа предназначена для предотвращения образования огнеопасных паров топлива в баках топливной системы путем снижения содержания кислорода в надтопливном пространстве.

Снижение содержания кислорода в надтопливном пространстве топливных баков осуществляется путём подачи обогащенного азотом воздуха в топливные баки.

3.3 Работа системы

Система использует отбор воздуха от двигателя и ВСУ (правого коллектора). Расход воздуха контролируется запорным клапаном, который регулируется автоматически при помощи блока управления.

Входной запорный клапан представляет собой клапан с электроприводом, который перекрывается когда в обмотке соленоида отсутствует ток, или же когда давление в системе опускается ниже 15 фунтов/дюйм2 . Данный элемент отключает систему, если давление отбираемого воздуха опустится ниже допустимых значений.

Рис. 3.1. запорный клапан

На входе в систему установлен датчик давления, который передает донные о температуре на блок управления исходя из этого, блок управления контролирует давление с помощью запорного клапана.

Запорный клапан выполняет две роли, контролирует давление в системе и является клапаном диактивации системы. Диаметр клапана 51 мм, в нейтральном положении клапан закрыт. Также клапан имеет ручное управление для диактивации и концевые выключатели открытого и закрытого положения. Запорный клапан поддерживает давление около 61 ±6 psig (5bar).

Далее отобранный воздух проходит через озоновый конвертор. Он преобразует поступающий химически активный озон в кислород, тем самым защищая от повреждения мембранный материал блока разделения воздуха. Содержание озона в воздухе снижает производительность модуля разделения воздуха (air separation unit).