Тема 11. Гидравлическая система

Общие сведения об энергетических системах самолета.

Для приведения в действие систем управления самолетом и двигателем, других систем и агрегатов на самолете используют различные виды энергии со значительными потребителями мощности. В зависимости от вида используемой энергии системы бывают гидравлические, газовые и электрические.

Каждая энергосистема обладает специфическими свойствами и имеет те или иные преимущества.

На современных самолетах важное значение имеет гидравлическая система, быстрое развитие и резкий рост мощностей которой объясняется широким использованием гидроприводов рулевых поверхностей.

Гидравлическая система самолета обеспечивает управление системами и механизмами, определяющими безопасность полета. Надежность, живучесть и долговечность гидросистемы достигается совершенством конструкции агрегатов, многократным резервированием, как источника энергии, так и гидроприводов, автоматизацией управления, контроля работы и информации экипажа. Применение гидравлических приводов на самолете вызвано сравнительно малыми массой и габаритами, большим быстродействием и малой инерционностью частей исполнительных механизмов (в отличие от электродвигателей). Масса и габариты гидравлического агрегата составляют примерно 10-20 процентов массы и габаритов электрического агрегата подобного назначения и той же мощности. Приводы гидравлической системы позволяют развивать значительные усилия при большом быстродействии, обеспечивают простую фиксацию промежуточных положений исполнительных механизмов. Гидравлические системы применяют для управления стабилизатором и рулями, для уборки и выпуска шасси, взлетно-посадочной механизации и других потребителей.

К недостаткам гидравлической системы можно отнести сравнительно большую массу агрегатов, трубопроводов и рабочего тела, зависимость работы агрегатов от окружающей температуры. Повреждения агрегатов и трубопроводов, связанные с потерей герметичности, могут привести к выбросу жидкости из гидросистемы, что приведет к отказам гидросистемы.

Рабочим телом гидросистемы на большинстве самолётов ГА является авиационное масло гидравлическое АМГ-10. Характер работы системы во многом определяется свойствами этой жидкости. Она нейтральна к стали и дюралюминию, а её вязкость изменяется по температуре незначительно. Однако она пожароопасная при температуре более 120 град. На самолёте Ил-86 используют взрывобезопасную негорючую жидкость из минеральных масел НГЖ-4, выдерживающую температуру до 200 град.

В газовых системах чаще всего используется энергия сжатых газов, находящихся в спе-циальных баллонах высокого давления. Работа в этих системах осуществляется за счет расширения сжатого газа (воздуха, азота и др.).

Система обладает малой массой трубопроводов и рабочего тела, высоким быстродействием при больших мощностях, независимостью от внешней температуры и пожаробезопасностью. Газовые силовые системы широко используются в качестве аварийных силовых систем и в агрегатах дополнительного управления (где необходимо достаточно большое быстродействие), например для перекладки створок реверса. Недостатки системы вызываются, в основном, большой сжимаемостью газов. Это приводит к взрывоопасности и большому запаздыванию. Поэтому эти системы не применяются там, где нужно точное отслеживание входного сигнала, так как жесткую фиксацию исполнительного механизма в промежуточном положении осуществить трудно.

Электрические системы обладают незначительной массой электропроводки и удобством ее монтажа, наименьшим запаздываем в передаче энергии, простотой формирования и передачи управляющего сигнала. Электрические системы широко используются в дистанционном управлении агрегатами и в автоматических системах при относительно малых мощностях исполнительных устройств, в рулевых машинках автопилотов, автоматах загрузки рычагов управления самолетом, управлении триммерами и др.

На воздушных судах гражданской авиации в настоящее время чаще всего применяются гидросистемы с насосами переменной производительности с приводом от авиадвигателей, с электрическим или воздушным приводом. Реже используются гидросистемы с насосами постоянной производительности.

Принцип работы гидросистемы.

Гидросистема самолета представляет собой сочетание двух частей: сети источников давления и сети потребителей. Сеть источников давления предназначена для создания рабочего давления, аккумулирования энергии, регулирования давления в системе, распределения по потребителям и размещения некоторого запаса жидкости. Сеть потребителей состоит из отдельных частей, каждая из которых предназначена для привода в действие какого-либо механизма. Например, гидравлический комплекс современного самолета предназначен для питания рабочей жидкостью:

- приводов системы управления самолетом и механизации крыла;

- сети уборки-выпуска шасси;

- механизмов поворота колес передней опоры;

- сети торможения колес;

- сети управления стеклоочистителями;

- сети управления передним и задним грузолюком;

Многие потребители питаются одновременно от нескольких гидросистем. Это повышает надежность их работы, так как при выходе из строя одной из систем потребитель продолжает получать питание от другой системы.

Каждая рулевая поверхность управляется от максимального количества гидросистем, имеющихся на самолёте, а ответственные потребители (закрылки, шасси и т.д.) - как минимум от двух гидросистем. Менее ответственные потребители и потребители, которые работают только на земле, управляются от одной гидросистемы.

В каждой гидросистеме кроме основных насосов предусмотрены резервные источники питания. В качестве таких используются гидротрансформаторы, установленные между гидросистемами, а также турбонасосные установки и электроприводные насосные станции. Гидротрансформаторы предназначены для создания давления в гидросистеме в случае отказа в ней основных насосов или при отказе двигателя за счет энергии смежной гидросистемы. При этом передача мощности из одной системы в другую происходит без обмена рабочей жидкостью.

Гидротрансформатор представляет собой резервный агрегат, состоящий из двух нерегулируемых моторовнасосов с одинаковым рабочим объемом, соединенных общим валом. Каждый из моторовнасосов гидротрансформатора подключен к своей системе и их жидкостные полости между собой не сообщаются. При работе гидротрансформатора один из моторовнасосов работает в режиме гидромотора и вращает второй мотор-насос, который и создает давление рабочей жидкости в питаемой системе. Турбонасосные установки предназначены для создания давления жидкости в полете при отказе двигателя соответствующей системы и для работы потребителей гидросистемы на земле при неработающих двигателях. Турбонасосная установка представляет собой гидравлический насос с приводом от воздушной турбины. Привод турбонасосной установки осуществляется сжатым воздухом, отбираемым от любого работающего двигателя или от ВСУ. Электроприводные насосные станции предназначены для питания потребителей при наземном обслуживании самолета и являются аварийным источником давления в полёте.

В целях предотвращения кавитации (кипения и разрыва потока жидкости) в линии всасывания перед насосом создают небольшое избыточное давление. Для этого дренажную систему гидробака соединяют с компрессором авиадвигателя, с системой кондиционирования воздуха или создают подпор с помощью подкачивающих насосных станций.

Гидросистема с насосами переменной производительности используется в качестве основной на большинстве самолетов гражданской авиации (см. рис. 4.1.). Повышение давления здесь создается аксиальными роторно-плунжерными насосами. Чувствительный элемент автоматического устройства насоса реагирует на изменение давления в гидросистеме и через сервомеханизм изменяет положение наклонной шайбы, ход плунжеров и производительность насоса. Подача насоса в широком диапазоне давлений остается почти постоянной. Только при достижении определенного давления, близкого к рабочему давлению гидросистемы, срабатывает автоматическое устройство и уменьшается производительность насоса до минимальной, которая необходима для его смазки и охлаждения. Этот расход жидкости поддерживается дросселем минимального расхода, а охлаждение жидкости происходит в радиаторе.

При понижении давления жидкости автомат включает насос на полную подачу. В случае отказа автоматического устройства насос переходит на работу с максимальной производительностью, а избыточная жидкость сбрасывается в бак через предохранительный клапан.

Преимуществом гидросистемы с насосами переменной производительности является плавная разгрузка насосов, что уменьшает гидроудары.

При работе гидросистемы с насосами постоянной производительности жидкость так же, как и в схеме работы гидросистемы с насосами переменной производительности, может быть направлена по двум магистралям: по магистрали, питающей потребители, и по магистрали, соединяющей линию высокого давления с гидробаком (см. рис. 4.2.). В отличие от схемы с насосами переменной производительности рабочая жидкость здесь не может поступать по двум направлениям одновременно.

При работе потребителей или зарядке гидроаккумулятора жидкость из насоса через фильтр и автомат разгрузки поступает на зарядку гидроаккумулятора и в систему на потребители. После повышения давления до верхнего предела рабочего давления автомат разгрузки переключает поток рабочей жидкости с линии высокого давления в линию слива. Направление потока рабочей жидкости будет следующим: от насоса жидкость под давлением, обусловленным сопротивлением магистрали, через фильтр, автомат разгрузки, гаситель гидроударов и фильтр попадает в гидробак.

Переключение насоса с холостого на рабочий ход происходит после снижения давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе (см. рис. 4.3.).

Существенным недостатком гидросистем с насосами постоянной производительности с приводом от авиадвигателя является необходимость совместной работы с автоматом разгрузки. В системе с автоматом разгрузки происходят дополнительные резкие колебания давления из-за неоднократных подключений-отключений насосов, что сокращает долговечность системы.

Принцип действия гасителя гидроударов сводится к плавному увеличению проходного сечения (см. рис. 4.4.). Существуют и другие схемы участков источников давления с насосами постоянной производительности без автомата разгрузки. Это или схемы с переключением насоса с холостого на рабочий ход краном, сблокированным с краном включения потребителей, или схемы с электромагнитным реле давления, которое включает при необходимости привод гидравлического насоса. Такие варианты чаще используются в аварийных гидросистемах.

Силовые приводы по способу преобразования давления жидкости разделяются на приводы, в которых давление жидкости преобразуется в работу по перемещению поршня в цилиндре и приводы, в которых энергия давления преобразуется в работу, расходуемую на вращение ротора. В первом случае приводы называют гидроцилиндрами, во втором – гидромоторами.

Гидромоторы представляют собой обращенный роторно-плунжерный насос с наклонной шайбой, к которому подводится жидкость под высоким давлением. Гидроаккумулятор представляет собой цилиндрический или шаровой баллон, внутренние полости которого разделены на части свободноплавающим поршнем или упругой резинотканевой мембраной. Верхние полости гидроаккумуляторов заполняются азотом, а нижние соединяютcя с нагнетающей магистралью. Под давлением рабочей жидкости поршень смещается (мембрана прогибается) и сжимает азот, аккумулируя запас его энергии. Расходование энергии происходит, когда сжатый азот, расширяясь, выталкивает жидкость из гидроаккумулятора в систему.

Гидроаккумулятор выполняет несколько функций:

• уменьшает колебания давления жидкости, вызываемые работой насоса, автомата разгрузки, распределительных устройств и гидроприводов;

• кратковременно увеличивает при включении гидропривода начальную мощность системы;

• служит аварийным источником энергии при отказе насоса;

• быстродействие.

Основные и резервные источники давления гидросистемы.

Основными источниками давления в каждой гидросистеме самолета Ан-124-100 служат два насоса НП107 переменной подачи с приводом от соответствующего двигателя (см. рис. 2.1). Подача одного насоса на взлетном режиме составляет не меньше 150 л/мин при давлении до 195 кг/см2.

В каждой гидросистеме, кроме основных насосов предусмотрены резервные источники питания. В качестве таких используются гидротрансформаторы НС-53, установленные между 1ГС и 2ГС и между ЗГС и 4ГС, а также турбонасосные установки ТНУ-86А и элек-троприводные насосные станции НС55А-5, установленные во 2ГС и ЗГС.

Гидротрансформаторы предназначены для создания давления в гидросистеме в случае отказа в ней основных насосов или при отказе двигателя за счет энергии смежной гидросистемы. При этом передача мощности из одной системы в другую происходит без обмена рабочей жидкостью.

Гидротрансформатор представляет собой резервный агрегат, состоящий из двух нерегу-лируемых моторов-насосов с одинаковым рабочим объемом, соединенных общим валом. Каждый из моторов-насосов гидротрансформатора подключен к своей системе, и их жид-костные полости между собой не сообщаются. При работе гидротрансформатора один из моторов-насосов работает в режиме гидромотора и вращает второй мотор-насос, который и создает давление рабочей жидкости в питаемой системе.

Турбонасосные установки предназначены для создания давления жидкости в полете при отказе двигателя соответствующей системы и для работы потребителей гидросистемы на земле при неработающих двигателях. Турбонасосная установка представляет собой гидравлический насос с приводом от воздушной турбины. Привод турбонасосной установки осуществляется сжатымвоздухом, отбираемым от любого работающего двигателя или от ВСУ

Электроприводные насосные станции НС55А-5 предназначены только для питания маломощных потребителей при наземном обслуживании самолета и для подзарядки гидроаккумуляторов стояночного торможения. Питание электродвигателя осуществляется

Кроме того, имеется ручной гидравлический насос, используемый в аварийных случаях.

Потребители гидросистем и надежность их гидропитания.

Гидравлический комплекс самолета предназначен для питания рабочей жидкостью следующих потребителей (см. рис. 2.1.):

• приводов системы управления самолетом и механизации крыла;

• сети уборки-выпуска шасси;

• механизмов поворота колес передней опоры;

• сети торможения колес;

• сети управления стеклоочистителями;

• и др.

Надежность гидропитания потребителей обеспечивается тем, что каждая рулевая поверхность управляется от всех четырех гидросистем, тормоза работают от трех гидросис-тем, а ответственные потребители (закрылки, шасси и т.д.) - от двух гидросистем. Менее ответственные потребители и потребители, которые работают только на земле, управляются от одной гидросистемы.

Поиск по сайту: