Основные направления совершенствования ГС.

Главным путем улучшения массовых и объемных характеристик гидросистем является переход на повышенные уровни рабочих давлений. Существуют оптимальные уровни рабочих давлений, при которых минимизируются массы и объем агрегатов гидросистем. Эти уровни для конструкционных материалов с повышенными характеристиками находятся в пределах 40–50 МПа (при минимизации массы) и 40–80 МПа (при минимизации объемов). Именно на такие уровни номинального рабочего давления проектируются перспективные гидросистемы. Перспективные гидросистемы будут работать на переменном рабочем давлении, соответствующем требуемому (как максимально потребному для одного из приводов).

Стендовыми и летными испытаниями гидросистем управления ЛА подтвержден принцип целесообразности использования перегрузочных режимов работы силовых приводов на повышенных (по сравнению с установленными максимальными эксплуатационными уровнями) рабочих давлениях. Широкое внедрение этого принципа в практику проектирования гидросистем позволит существенно уменьшить их массу, объем, потребляемые и выходные мощности.

Создание ряда новых гидроприводов (вращательного типа) с учетом особенностей их компоновки (необходимость вписаться в объем крыла, располагая привод по оси поворота рулевой поверхности) позволяет превзойти наиболее распространенные приводы линейного возвратно-поступательного типа (цилиндр) по массовым и габаритным характеристикам. В таком моментном гидроцилиндре, называемом также квадрантом, вал совершает возвратно-поворотное движение относительно корпуса на угол, меньший 360°.

 

Использование микропроцессоров для управления режимами работы как гидронасосов, так и гидроприводов позволяет оптимизировать их работу, уменьшить их массу, объем, потребляемые и выходные мощности.

Гидропривод (без учета трубопроводов) имеет весьма низкую интенсивность отказов. Интенсивность отказов именно трубопроводов достаточно высока и с увеличением рабочего давления, естественно, возрастет. В связи с повышением номинального рабочего давления в проектируемых гидросистемах весьма перспективным является создание силовых гидроприводов, в которых силовой гидроцилиндр имеет собственный встроенный гидробак, гидронасос и гидроаккумулятор (новое – хорошо забытое старое, АРМ Ил-76). Такой гидропривод полностью автономен, получает энергию от электросети самолета, что позволяет отказаться от централизованной силовой гидравлической системы и передачи жидкости под высоким давлением по трубопроводам.

Знакопеременный характер нагрузок на аэродинамические управляющие поверхности ЛА определяет целесообразность установки рекуператоров энергии (от лат. recuperator – снова получающий, возвращающий) в электромеханических и гидромеханических силовых приводах. Устройства рекуперации энергии предусмотрены в создаваемых электромеханических приводах. Гидроприводы могут работать в режимах рекуперации энергии в гидрогазовых аккумуляторах при оснащении их дополнительными устройствами управления.

Структуры всех энергетических систем аналогичны. Первичным источником энергии на самолете является двигатель, преобразующий химическую энергию находящегося на борту топлива в тепловую и механическую (вращение турбины и компрессора).

 

 

Отбирая с помощью механической трансмиссии часть энергии от двигателя на электрогенератор, гидронасос или пневматический компрессор, получают электроэнергию, гидравлическую или пневматическую энергии, соответственно. Пневматическую энергию (энергию сжатого газа) можно получить, отбирая часть воздуха из зоны компрессора двигателя, например, в систему СКВ или на наддув гидробаков.

Источниками энергии для работы систем самолета при отказе двигателей могут служить - вспомогательная силовая установка, ветродвигатели, работающие от набегающего потока, панели солнечных батарей, всевозможные аккумуляторы энергии (электрические, гидро– и пневмоаккумуляторы, инерционные – например, массивный вращающийся маховик).

 

Принцип действия гидравлической системы. Определения

Гидравлическая система объемного типа, т.е. в системе входной элемент – гидроцилиндр с поршнем 1 (рис. 1) связан с выходным гидроцилиндром с поршнем 2 перемещающимися внутри системы объёмами жидкости, в результате чего

 

h₂ = h₁d₁²/d₂²,

 

где h₁ (h₂) – соответственно, перемещение поршня 1 (2);

d₁ (d₂) – соответственно, диаметр поршня 1 (2).

 

 

 

Здесь гидроцилиндр с поршнем 1 играет роль насоса, а гидроцилиндр с поршнем 2 исполнительного устройства. Как известно из курса гидравлики, давление за насосом определяется величиной нагрузки и сопротивлением сети. Без учёта потерь энергии в сети имеем (p – давление; F₁₍₂₎- усилие на поршне 1 (2), соответственно)

 

p = 4F₂/π d₂², F₁ = pπ d₁²/4 и F₁ = F₂d₁²/d₂².

 

В случае несжимаемой жидкости объём W, вышедший из гидроцилиндра 1, перемещается в гидроцилиндр 2 и расход Q определяется следующим образом (V₁, V₂ – скорость перемещения поршня 1 (2), t-время)

 

Q = W/t = V₁π d₁²/4 = V₂π d₂²/4

и

V₂ = 4Q/ π d₂².

 

Для вращательного движения выходного звена угловая скорость Ω определяется

 

Ω = Q/q,

 

здесь q- удельный расход на один радиан поворота.

 

Гидравлическая система ЛА состоит из следующих элементов:

- источников энергии;

- коммуникаций - трубопроводов с гидравлическими агрегатами (элементами систем, рассмотренными во второй части курса гидравлики);

- потребителей, т.е. исполнительных механизмов, непосредственно связанных с объектом управления.

Система управляется или от сигналов пилота или автоматической системы управления.

Таким образом, типовая гидравлическая система ЛА состоит из блоков питания и функциональных подсистем. Блок питания содержит насосы, создающие давление в системе, гидробаки для размещения рабочей жидкости, фильтры и другие необходимые гидравлические агрегаты.

Функциональные подсистемы – это части гидравлической системы, обслуживающие конкретных потребителей (исполнительные устройства). Функциональные подсистемы подключаются к блокам питания через клапан включения-отключения.

По характеру контакта рабочей жидкости в гидробаке с газом или отсутствием такового, системы делятся на:

- системы открытого типа, когда есть непосредственный контакт жидкости с воздухом, например, наддув гидробаков осуществляется от системы СКВ ЛА;

- системы закрытого типа, когда контакта жидкости с воздухом нет (боевые самолёты, Суперджет 100 и др.);

- системы полузакрытого типа, когда объём над жидкостью в баке заполнен инертным газом (азотом). Примером такой системы может служить гидросистема самолёта Ту-144, находящаяся в сложных температурных условиях из-за аэродинамического нагрева. Системой полузакрытого типа является также система самолёта ТУ-204 по основной системе наддува. Азот снижает пожароопасность системы и исключает контакт рабочей жидкости с воздухом, который может вызывать её деструкцию.

Гидравлические системы дозвуковых транспортных самолётов обычно открытого типа, что упрощает конструкцию системы наддува и снижает вес.

Гидросистема может быть централизованной, обслуживающей ряд потребителей, или автономной – обслуживающей один потребитель.

Гидросистемы также могут быть:

-основными, обслуживающими потребителей в нормальных условиях полёта;

-резервными, работающими как основная и имеющими возможность при необходимости подключаться к другим потребителям;

-аварийными, работающими лишь в аварийных ситуациях.

Для обеспечения надёжности и безопасности полётов в нормальных условиях ряд гидросистем могут одновременно обслуживать одних и тех же потребителей. Такие гидросистемы называются кратными.

Источниками гидравлической энергии на самолетах являются гидронасосы. В настоящее время отработаны, выпускаются серийно и эксплуатируются насосы с удельной подачей от 2 до 56 см³/об, выходным давлением до 280 кгс/см², частотами вращения до 12000 об/мин, мощностью до 160 кВт и подачей до 350 л/мин. КПД насосов достигают: объемный – 0, 97, общий – 0, 8, энергоотдача – 7 кВт/кгс, ресурсы – десятки тысяч часов для гражданских самолетов. Сравнительный анализ российских гидромашин и зарубежных фирм (Vicers, Parker and Abex и др.) показывает, что отечественные насосы и их зарубежные аналоги находятся практически на одном уровне.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. DSM-IV-TR: Основные характеристики.
2. I. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАПИСАНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
3. I.1. Основные предпосылки и механизмы развития речевой деятельности
4. II. Основные задачи управления персоналом.
5. II. Основные принципы создания ИС и ИТ управления.
6. III. Основные идеологические течения в истории гражданского права. Идеализм и позитивизм
7. III. Основные учебники, учебные пособия, словари и хрестоматии.
8. IV. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ.
9. IV. Основные условия культуры
10. XIV. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ.
11. А. Основные отличия вирусов от других живых организмов.
12. Активный счет 01 «Основные средства»