ственно давления) на пружину ее жесткость будет увеличиваться. По­ вышение температуры жидкости (при р = const) приводит к увеличению коэффициента сжимаемости и соответственно к уменьшению жесткости. Так, например, для силиконовой жидкости № 4 (см. стр. 23) повышение температуры (при давлении 200 кГ/см2) с 30 до 60° С увеличивает ко­ эффициент сжимаемости с 70 • 10~6 до 85 - 10_6 кГ (см. также стр. 24). Кроме того, повышение температуры сопровождается термическим рас­ ширением жидкости, что при данном постоянном ее объеме приводит к увеличению жесткости пружины.

Учитывая сказанное, лучшей жидкостью для жидкостных аморти­ заторов и пружин является жидкость, которая имеет наиболее высокий коэффициент сжимаемости под давлением и минимальную зависимость его от температуры и давления, а также имеет малый коэффициент теп­ лового расширения. Практически в гидравлических пружинах, предназ­ наченных для работы в условиях широкого диапазона температур и нагрузок, применяются полисилоксановые жидкости, имеющие более стабильные, чем минеральные жид­ кости, характеристики вязкости от давления и температуры.

Следует отметить, что исполь­ зование жидкостной пружины в ка­ честве аккумулятора энергии долго­ временного действия нерациональ­ но, поскольку изменения объема жидкости под давлением близки (одного порядка) к изменениям, обусловленным тепловым расшире­ нием, поэтому характеристика тако­ го аккумулятора будет сильно за­ висеть от температуры.

Распространенные схемы жидкостных пружин

При обжатии пружины давление жидкости увеличивается, достигая в конце хода значения ртах, в соответствии с чем усилие повышается до ^пР max== Pmaxf• Усилие предварительной затяжки пружины Рпр обычно равно 30% максимального значения РПртахНаиболее ответственным у з л о м в этих устройствах являются уплотнения 4 внешних соединений,

303

ГЛАВА XV

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ (СЛЕДЯЩИЕ ПРИВОДЫ)

Гидравлические усилители или гидравлические следящие приводы нашли широкое применение в системах ручного и автоматического управленя современными скоростными самолетами и прочими летатель­ ными аппаратами в воздухе и на земле и в системах регулирования их силовых установок, а также в системах управления самолетными радио­ локационными установками и в вибрационных и динамических стендах, предназначенных для исследования систем управления и прочности лета­ тельных аппаратов.

Гидроусилитель системы управления полетом самолета должен обеспечивать перемещение руля, задаваемое пилотом через ручку управ­ ления, преодолевая при этом нагрузки от шарнирного момента руля и инерционного сопротивления массы присоединенных к нему узлов и развивая требуемые скорости и ускорения.

В большинстве случаев применения гидроусилителей (бустеров) в системе управления самолетом представляется возможным исключить рулевые машины, сигналы же автопилота вводятся непосредственно в сервоклапаны бустерного управления.

Важность функций, выполняемых гидравлическими усилителями, и

вособенности усилителями систем управления летательным аппаратом

вполете, предъявляет к ним чрезвычайно высокие требования по точно­ сти, быстродействию, устойчивости, жесткости характеристик, диапазону регулирования и температурному диапазону и по многим другим пара­ метрам.

Гидравлический усилитель представляет собой следящий силовой гидропривод, с помощью которого ведомому звену (выходу) сообщаются движения, согласованные с определенной точностью с перемещением входа (органа управления) при требуемом усилении выходной мощности (усилия или момента), получаемом путем использования энергии пода­ ваемой жидкости.

Степень усиления выходной мощности гидроусилителей по сравне­ нию с мощностью входа (коэффициент усиления по мощности) практи­ чески неограничена. Одновременно мощность входного сигнала может быть уменьшена до ничтожной величины. Так, например, мощность вход­ ного сигнала для управления электрогидравлическим распределителем гидроусилителя доведена до 0,5 вт и усилия, потребные для перемеще­ ния сервоклапанов управления, до 1—2 Г.

В дальнейшем входом или входной величиной будем называть воз­ действие, сообщаемое измерителю рассогласования от задающего устройства (в данном случае ручке управления), и выходом или выход­

ной величиной — величину воздействия, развиваемого исполнительным органом (гидродвигателем). Любое намеренное входное перемещение будем называть сигналом, а случайные перемещения, вызванные, напри­ мер, давлением потока воздуха на руль самолета,— возмущением.

Общие вопросы применения гидроусилителей

Самолетный гидроусилитель (следящий гидропривод) состоит в основном из тех же элементов, что и рассмотренные выше гидропри­ воды (см. стр. 13), отличаясь от них лишь наличием обратной связи, охватывающей распределитель и гидродвигатель.

В гидросистемах пилотных летательных аппаратов в основном при­ меняют гидроусилители с жесткой обратной связью выхода с входом,

ччтчччч?

которые обладают высокой точностью слежения и устойчивостью против колебаний, а также малой зависимостью своих характеристик от каче­ ства изготовления управляющих элементов, от вязкости жидкости и от прочих факторов. Сравнительно реже применяются обратные связи по нагрузке, преодолеваемой исполнительным органом, а также по скоро­ сти перемещения его порншя. В системах автоматического управления летательными аппаратами и их узлами применяют гидроусилители с не­ жесткими обратными связями и со связями иных типов.

Жесткой обратной связью выхода со входом в общем случае назы­ вают элемент системы, соединяющий какое-либо звено системы с одним из предыдущих звеньев и замыкающий тем самым всю систему либо часть ее. В результате выход (исполнительный гидравлический двига­ тель) при помощи этой связи непрерывно сообщает входу (плунжеру распределительного золотника) движение, обратное тому, которое он получил от задающего устройства (от ручки управления самолетом), причем скорость реакции системы на рассогласование (ошибку) между входной и выходной величинами пропорциональна величине этого рас­ согласования.

Схема гидроусилителя с гидравлическим двигателем (силовым ци­ линдром) прямолинейного движения представлена на рис. 237, а. При перемещении тяги 2, связанной с ручкой управления, перемещается точка 1. Так как силы, противодействующие смещению плунжера 3 зо­ лотника, несравненно меньше соответствующих сил, действующих в си­

306

стеме силового поршня 4, то точка 6 может рассматриваться в начале движения тяги 2 как неподвижная, поэтому движение ее вызовет через рычаг 7 смещение плунжера 3 золотника. В результате этого жидкость поступит в соответствующую полость цилиндра 5, что вызовет переме­ щение его поршня 4, а следовательно, и точки 6 выхода на некоторый путь, пропорциональный отклонению тяги управления 2.

Если движение тяги 2 будет прекращено, движущийся поршень 4

лотника в противоположную сторону движение всех элементов регулирующего устройства будет происходить в обратном направлении.

Из приведенной схемы видно, что поршень гидроусилителя будет приходить в движение, когда смещение плунжера 3 золотника из сред-

него положения превысит некоторую величину h — t , определяемую

разностью в размерах длины h (см. рис. 237, в) пояска плунжера и ши­ рины t окна питания, которая называется перекрытием золотника. При

Рис. 239. Схема гидроусилителя с золотником, расположенным в корпусе (а) и в пор­ шне (б) силового цилиндра

перемещениях плунжера золотника в зоне этого перекрытия поршень силового цилиндра будет находиться в покое, в соответствии с чем эту зону обычно называют мертвой или зоной нечувствительности.

Минимальное значение перекрытия для качественных золотников составляет 0,005 мм и меньше вплоть до нулевого значения. К последним относятся распределители, втулка которых составлена из запрессован­ ных в корпус отдельных колец (рис. 238), выполненных с высокой точ­ ностью по ширине (порядка±0,002 мм).