5. Гидравлическая система самолета

Рис. 4.13. С хема работы рулей V-образного оперения:

а– как рулей высоты; б – как рулей направления

Важ ное значение имеет распо ложение частей хвостового оперения относительно крыла. При попадании горизонтального оперения в завихренную спутную струю крыла его эффективность сильно снижается, а возможность возн икновен ия опасн ых колебаний увеличивается. Поэтому горизонтальное оперение устанавливается так, чтобы оно не попадало в спутную струю крыла на основных реж имах полета, – приходится выносить на самый верх киля. Такая схема (Т-образное оперение) наиболее безопасна, но она приво дит к утяжелению конструкции киля.

5.ГИ ДРАВЛИЧЕСКАЯ СИ СТЕМА САМОЛ ЁТА

5.1.Общие сведения об энергетических систем ах самолета

Для приведения в действие подвижны элементов систем и агр гатов на самолете используют различные виды энергии. В зависимости от вида используемойэнергиисистемыбываютги дравлические, газовыеиэлектрические.

При менение гидравл ических приводов на самолете вызвано их сравнительно малыми габаритами и массой, большим быстродействием и малой инерционностью частей исполнительных механизмов (в отличие от электродвигателей), простой фиксацией пром ежуточ ных поло жений исполнительных механизмов (в отличие от воздушных приводов). Масса и габариты гидравлического агрегата составляют примерно 10-20 % массы и габаритов электрического агрегата подо бного назначения и той же мощности.

К недостаткам гидравлической системы можно отнести возможные повреждения агрегатов и трубопроводов, связанные с потерей герметичности, которые могут привести к выбросу жидкости из гидросистемы, что повлечет за собой отказ гидросистемы и ее потребителей.

Рабочим телом гидросистемы на большинстве самолётов ГА является авиационное масло гидравлическое АМГ-10. Однако оно пожароопасное при температуре более 120 °С. На самолёте Ил-86 используют негорючую жидкость НГЖ-4, выдерживающую температуру до 200 °С. Но эта жидкость – токсична.

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 сжимаемостью газов. Это приводит к взрывоопасности. Воздушные системы редко применяются там, где нужно точное отслеживание входного сигнала, т.к. жесткую фиксацию исполнительного механизма в промежуточном положении осуществить трудно.

Электрические системы обладают незначительной массой электропроводки и удобством ее монтажа, наименьшим запаздыванием 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.

5.2. 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.

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 и др.

Каждая рулевая поверхность управляется от максимального количества гидросистем, имеющихся на самолёте, а ответственные потребители (закрылки, шасси и т.д.) – как минимум от двух гидросистем. Это повышает надежность их работы, т.к. при выходе из строя одной из гидросистем потребитель продолжает получать питание от другой системы. 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. Иногда используются ручные гидронасосы.

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 моторов-насосов с о динаковым рабочим объемом, соединенных общим валом. Каждый из моторов-насосов гидротрансформатора подключен к своей системе и их жидкостн ые полости между собой не сообщаются. При работе гидротрансфо рматора один из моторов-насосов работает в режиме гидромотора и вращает второй мотор-насос, который и создает давлениерабочейжидкости вгидросистемес отказавшиминасосами.

Турбонасосны е 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, отбираемымотлю богоработающего двигателяилиот ВСУ.

Электрические насосные станции предназначены для п итания потребителей при назем ном обслуживании сам олета и являются аварийным источником давле ния в пол ёте.

Гидросистема с насосами переменной производительности используется в качестве основной на большинстве самолетов гражданской авиации (рис. 5.1). Повышение давления здесь создается аксиальными плунжерными н асосами переменной производительности.

Рис. 5.1. Принципиальная схема гидросистемы с насо сами пере менной производительности:

1 – гидроб ак; 2 – теп лообменник; 3 – дроссель; 4 – предохранительный клапан; 5, 6 – фильтры; 7 – насос

Конструкция и эксплуатация

воздушных судов для пилотов и

бортинженеров 5. Гидравлическая система самолета

При выключении потребителей и достижении определенного давления, близкого к рабочему давлению гидросистемы, срабатывает автоматическое устройство, и производ ительность насоса уменьшается д о минимальной, которая необходима для его смазки и охлаждения. Этот расход жидкости поддерж ивается дросселем мини мального расхода, а охлаждение жидкости происходит в теплообменнике.

При включении потребителе й и понижении давления жидкости насос перенастраивается на полную производительность.

Преимуществом гидросистемы с насосами пер еменно й производительности я вляется плавная р азгрузка насосов, что уменьшает гидроудары.

При работе гидросистемы с насосами постоянной производительности жидкост ь так же, как и в схеме работы гидросистемы с насосами переменной производите льности, может быть направлена по двум магистралям: по магистрали, питающей потребители, и п о магистрали, соединяющей линию высокого давления с гидробаком (рис. 5.2).

Рис. 5.2 . Принципиальная схема гидросистемы с насосами постоянной производительности:

1 – гидробак; 2 – фильтр; 3 – гаситель гидроудара; 4 – гидроаккумулятор; 5 – автомат разгрузки; 6 – фильтр; 7 – насос

При работе потребителей жидкость из насоса через фильтр и автомат разгрузки поступает в систему на потребители. При выключении потребителей после п овышения давления автомат разгрузки переключает поток рабочей жидкости с линии высокого давления через гаситель гидроудара в линию слива. Переключение насоса с холостого на рабочий ход

происходит после снижения давления рабочей жидкости при включении потребителей.

Существенным недостатком гидросистем с насосами постоянной производительности является необходимость совместной работы с автоматом разгрузки. В системе с автоматом разгрузки происходят резкие колебания давления как в нагнетающей, так и в сливной магистралях, что сокращает долговечность системы.

Принцип действия гасителя гидроударов сводится к плавному увеличению проходного сечения (рис. 5.3).

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 (рис. 5.4), внутренние полости которого разделены на части свободноплавающим поршнем или упругой резинотканевой мембраной. Верхние полости гидроаккумуляторов заполняются азотом, а нижние соединяются 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 гидроаккум улятора в систе му.

Рис. 5.4. Схемы гидроаккумулятор ов:

а – с плавающим поршнем; б – с мембраной:

1 – обратный клапан; 2 – мембрана; 3 – стальной корпус; 4 – металлический гриб ок, предохраняющи й мембрану от вдав ливания в штуцер

5.3.Принцип работы гидронасоса переменной производ ительн ости

Разновиднос тью насоса аксиально-пл унжерного типа с клапанным распределением жидкости является насос НП-89, работающий по следующей схеме (рис. 5.5).

Рис. 5.5 . Гидронасос НП-89

Во время работы двигателя рессора (1) приводит во вращение наклонную шайбу (2). За счет скоса шайбы плунжеры (3) движутся возвратнопоступательно. Во время хода всасывания через всасывающие окна полости цилиндров (5) заполняются жидкостью. При обратном ходе каждого плунжера после перекрытия перепускного окна втулкой (4) жидкость вытесняется через обратный клапан (6) в полость нагнетания насоса (7) и далее в линию нагнетания гидросистемы (8).

Производительность насоса при данном числе оборотов зависит от величины рабочего хода плунжеров. Под величиной рабочего хода плунжера понимается его ход с момента перекрытия втулкой перепускного отверстия плунжера, т.к. только с этого момента начинается нагнетание жидкости.

Величина рабочего хода плунжеров в данном насосе зависит от давления жидкости в линии нагнетания, которое, в свою очередь, зависит от расхода жидкости потребителями. Давление жидкости в полости нагнетания действует на поршень регулятора производительности. При давлении жидкости меньшем 200 кг/см2 сила, действующая на поршень, меньше усилия пружины, и поршень занимает положение, обеспечивающее максимальную величину рабочего хода плунжеров, а следовательно, и максимальную производительность насоса.

При увеличении давления свыше 200 кг/см2 создается сила, преодолевающая упругость пружины, и по мере увеличения давления поршень начинает перемещаться влево. Вместе с поршнем влево перемещается подвижная гильза, перемещение которой приведет к уменьшению рабочего хода плунжеров, т.е. к уменьшению производительности насоса. При падении давления жидкости в линии нагнетания уменьшается сила, действующая на поршень, и под действием пружины поршень перемещает подвижную гильзу вправо, увеличивая рабочий ход плунжеров, а следовательно, и производительность насоса.

Рассмотрим принцип работы широко распространенной электронасосной ста нции НС-46 (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Электронасосная станция НС-46

Из полости нагнетани я жидкость под давлением подводится к золотнику регул ятора. П од действием давления жидкост и на торец золотн ика создается сила, нагружающая его пружину. Пока эта сила не может преодолеть упругость пружины – золотник неподвижен и давление жидкости к сервоцилиндру не подводится. Под действием пружины сервоцилиндра люлька с блоком цилиндров отклонена на наибольший угол, насос работает на режиме максимальной производи ельности. Когда с возрастанием давления жидкости на з олотник создается сила, способная преодолеть упругость пружин ы, золотник начинает перемещаться. При этом открывается