Министерство образования и науки Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный технический университет

Н.Г. Уразбахтина

Основы теории элетроприводов

летательных аппаратов

Уфа 2011

Министерство образования и науки Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный технический университет

Н.Г. Уразбахтина

Основы теории элетроприводов

летательных аппаратов

Уфа 2011

УДК [629. 73.064](07)

ББК [39.52] (Я73)

Э455

Рецензенты: Директор – Гл. конструктор НКТБ «Вихрь»,

канд. техн. наук, доцент А. А. Шуляк

Вед. конструктор ОКБ ФГУП УАП, канд. техн. наук,

доцент В. Н. Рынгач

Уразбахтина Н. Г.

У Основы теории электроприводов летательных аппаратов: учеб.   пособие / Н. Г. Уразбахтина – Уфа: УГАТУ, 2012.– 114с.

    ISBN

Рассматриваются

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 140600 – Электромеханика, электроэнергетика и электротехнологии.

Табл. 4. Ил. 58. Библиогр.: 10 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. Рогинская Л. Э.

УДК [629. 73.064](07)

ББК [39.52] (Я73)

ISBN 978-5-86911-748-9                      Уфимский государственный

а виационный технический университет, 2011

Оглавление

Введение…
1. Электропривод летательных аппаратов
1.1. Классификация электроприводов летательных аппаратов
Вопросы для самоконтроля
3. Обобщенная электрическая машина
3.1. Линейные преобразования обобщенной машины
3.2. Механические характеристики обобщенной машины
4. Асинхронный электромеханический преобразователь4
.4.1. Математическое описание процессов электромеханического преобразования в асинхронном двигателе
4.2. Статические характеристики асинхронного электромеханического преобразователя при питании от источника тока
4.3. Режим динамического торможения асинхронного двигателя
4.4. Динамические свойства асинхронного двигателя
5. Синхронный электромеханический преобразователь
5.1. Электромеханическое преобразование в синхронном двигателе
5.2. Угловая характеристика синхронного двигателя
5.3. Динамические свойства синхронного двигателя
6. Электромеханический преобразователь постоянного тока
6.1. Математическое описание процессов преобразования энергии в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением 6.2. Механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
7. Обобщенная электромеханическая система с линеаризованной механической характеристикой
7.1. Динамические свойства электропривода с линейной механической характеристикой
7.2. Динамика электропривода с синхронным двигателем

Введение

На современных летательных аппаратах имеется большое количество исполнительных механизмов и агрегатов, работа которых связана с затратами механической энергии. Приведение их в действие и управление их движением по заданному закону обеспечивается приводом, который, в общем случае, представляет собой механическую систему, состоящую из двигателя, преобразующего исходную энергию в механическую, аппаратуру защиты и управления этим двигателем и передаточного устройства, осуществляющего передачу механической энергии от двигателя к исполнительному элементу (ИЭ) – рабочему органу [1].

Приводы исполнительных механизмов ЛА и, прежде всего, самолетов всегда имели важное значение на всех этапах становления и развития авиационной техники. При зарождении авиации, когда самолеты оснащались незначительным количеством механизмов, требовавших сравнительно небольших усилий для приведения их в действие, применялся ручной механический привод. В процессе совершенствования ЛА, увеличения их размеров и скорости полета на смену ручному механическому приводу пришел энергетический привод – пневматический, гидравлический, электрический, различаемый видом энергии, используемой для работы двигателя. В дальнейшем выбор типов приводов определялся сравнениями их масс, быстродействия и надежности, удобствами получения необходимого вида энергии и условиями эксплуатации.

Пневматический привод проще и легче других типов приводов, в частности гидравлического, так как не требует запаса жидкости и наличия обратного трубопровода, его работа не зависит от окружающей температуры [1]. Однако пневматический привод, для создания больших усилий, требует наличия компрессора больших размеров, что снижает КПД установки и увеличивает ее удельную массу. Серьезным недостатком этого привода является его инерционность, проявляющаяся в запаздывании отработки поступившей команды из-за сжимаемости используемых в качестве рабо­чего тела газов. В настоящее время пневматический привод находит ограниченное применение: на ряде самолетов – в системах управления реверсом тяги газотурбинного двигателя, торможения колес шасси, выпуска и сброса тормозного парашюта, управления откидной частью фонаря и т.п.; и на некоторых типах беспилотных ЛА – в системах управления рулевыми поверхностями, для быстрого разгона маховика с электрическим генератором на валу и т.п. Энергетическим источником для пневматического привода являются компрес­сор авиационного двигателя, баллонные или пиротехнические газовые системы.

Гидравлический привод хорошо воспринимает пере­грузки, отличается высокой степенью устойчивости к внешним нагрузкам, потребляет относительно небольшую мощность при большом создаваемом моменте, проще по конструкции при передаче больших мощностей с выходными скоростями, необходимыми для привода рулевых поверхностей. При использовании в мощных и высокодинамичных системах быстродействие и массогабаритные характеристики гидропривода выше, чем у других видов приводов. Это обусловило его широкое применение в качестве силового в системах ручного (директорного) и автоматического управления аэродинамическими поверхностями, в механизмах изменения стреловидности крыла многорежимных самолетов, управления положением створок воздухозаборников, уборки и выпуска взлетно-посадочной механизации и шасси, управления дверьми и т.п. Тем не менее, опыт эксплуатации гидроприводов выявил и ряд существенных недостатков среди которых – большая уязвимость, трудности при эксплуатации, связанные с агрессивностью и пожароопасностью используемых гидрожидкостей, а также обеспечением герметичности в условиях вибрации и изменения температуры по длине трубопровода. Энергетические потери в системах гидропривода, которые достигают нескольких киловатт и имеют место даже при нулевой скорости управляемого агрегата, требуют создания постоянного давления с помощью насоса и поддержания соответствующего температурного режима. Расширение функций управления элементами ЛА с помощью гидропривода связано с увеличением разветвленности гидравлических линий и их массы, для снижения которой требуется повышение давления рабочей жидкости в гидросистем, что приводит к уменьшению надежности и сниже­нию эксплуатационных качеств.

По сравнению с рассмотренными выше электрический привод имеет ряд преимуществ, вытекающих из общих достоинств электрической энергии. В частности электропривод отличается универсальностью применения, легко может быть автоматизирован, не требует сложной и громоздкой системы трубопроводов и ее герметизации, менее подвержен влияниям температуры и давления окружающей среды, обладает меньшей уязвимостью. На борту ЛА электропривод может использоваться как в качестве основного, силового элемента для приведения в действие различных агрегатов и механизмов, так и в качестве вспомогательного устройства, например в системах гидравлического (пневматического) привода для управления клапанами или задвижками, регулирующими поступление жидкости (газа) в систему.

Данное учебное пособие является первой книгой по электроприводам ЛА и включает в себя сведения о назначении и составе электропривода ЛА, классификацию его и основные теоретические сведения об электроприводах, в частности механику приводов и основы теории для исследования электроприводов ЛА.