На пассажирских самолётах общая длина воздухопроводов СКВ достигает нескольких сот метров, а масса – 500 .600 кг, что составляет 40 .50 % массы всей системы. Воздухопроводы СКВ располагаются в гондолах двигателей, центроплане, проходят по пассажирским салонам, кабине экипажа. Трубы диаметром от 4 до 200 мм обеспечивают транспортировку воздуха с температурами от –40 до +600 °С и давлением до 2,6 МПа.
В основе проектирования воздухопровода лежат следующие положения:
- минимальный вес и высокая надёжность в эксплуатации в течение всего технического ресурса самолёта;
- геометрические размеры (диаметр и конфигурация) должны обеспечивать допустимое гидравлическое сопротивление;
- применение современных технологий при изготовлении (автоматическая сварка, цельнотянутые трубы и т.п.) и монтаже (взаимозаменяемость отдельных участков); обеспечение компенсации температурных расширений и деформаций мест крепления на ЛА, герметичности воздухопровода.
Воздухопроводы изготавливаются из алюминиевых сплавов АМг или АМц, из стали Х18Н9Т, титановых сплавов ОТ4 или из армированных неметаллических материалов.
Весь воздухопровод можно условно разбить на три участка, как показано в табл. 2.
Для обеспечения минимальных масс труб желательно повышать скорость движения воздуха, но это приводит к росту гидравлического сопротивления, повышению шумов и вибраций воздухопроводов. На основании опыта эксплуатации можно рекомендовать следующие предельные скорости движения воздуха в воздухопроводах:
- внутри кабин для пассажирских самолётов 15 .20 м/с, для маневренных – до 30 м/с;
- вне кабин до 100 м/с;
- во вспомогательных устройствах (для продува ВВТ, загрузки ТХ) на отдельных режимах полёта до 300 м/с и выше.
На воздухопровод воздействуют нагрузки, обусловленные внутренним давлением, монтажными и температурными деформациями, сосредоточенными массами (стыки труб, агрегаты), знакопеременными нагрузками при пульсации движущейся среды, вибрациями и т.п. Толщина стенок труб выбирается из прочностных расчётов по допустимому напряжению материалов при максимальной эксплуатационной температуре стенки.
Таблица 2. Характеристики участков магистрали СКВ
|
Участок системы | |||
|
Параметр |
от компрессора до первичного узла охлаждения |
от ВВТ до ТХ |
от ТХ до кабин и внутри кабин |
|
Температура, °С |
150 .600 |
50 .200 |
–40 .+15 |
|
Давление, МПа |
0,2 .2,6 |
0.2 .0.9 |
0,20 .0,04 |
|
Материал |
Х18Н9Т |
ОТ4, АМг |
АМг, АМц, неметаллы |
Для применяемых в СКВ воздухопроводов с учётом их диаметров и материалов, температур и давлений воздуха толщина стенки трубы в основном определяется технологией изготовления воздухопровода, в частности возможностями сварки. Исходя из этого толщина стенки для воздухопровода из стали Х18Н9Т составляет 0,6 .0,8 мм, из титанового сплава ОТ4 – 0,8 .1 мм, из алюминиевых сплавов – 1 .1,2 мм.
Монтажные напряжения в воздухопроводах часто возникают из-за неточности изготовления патрубков. Для их компенсации применяются технологические компенсаторы в виде сильфонов, специальные фланцевые стыки или прорезиненные муфты. В полёте при прохождении по воздухопроводам горячего воздуха они разогреваются до 500 .600 °С и удлиняются. Удлинения, приходящиеся на каждый метр длины трубопровода, для стальных труб достигают 1,74 мм, для труб из титанового сплава – 0,96 мм, для труб из алюминиевого сплава – 2,5 мм на каждые 100 °С нагрева. Поэтому в конструкциях должны быть предусмотрены температурные компенсаторы.