книги из ГПНТБ / Матвеенко, А. М. Расчет и испытания гидравлических систем летательных аппаратов

Необходимо помнить, что расход каждого насоса определя­ ется точкой пересечения его характеристики с характеристикой питаемой им сети. Сопротивление же этой сети определяется не только потерями в трубопроводах, но и потерями на золот­ нике. Поэтому синхронность перемещения золотников всех камер гидроусилителя (с точки зрения их гидравлического сопротивле­ ния) будет иметь решающее значение.

Рассмотрим наиболее характерные режимы работы многока­ мерных гидроусилителей.

Р е ж и м 1. Производительность насосов, сопротивления тру­ бопроводов и регулировка золотников одинаковы. Характеристи­ ки насосов, потерь в сети и величины располагаемых давлений даны на рис. 2. 66. В этом случае перепады давления на порш­ нях гидроусилителей равны и действуют в направлении движе­ ния поршня. Система полностью синхронизирована.

сос III системы имеет меньшую производительность. Характери­ стики насосов, потерь в сети и величины располагаемых давле­ ний даны иа рис. 2. 67, на котором выделены три характерные области работы гидроусилителей.

Область I. При расходах через усилитель от 0 до Qi во всех камерах гидроусилителя будут наблюдаться только положитель­ ные перепады давления и все они будут суммироваться, преодо­ левая внешнюю нагрузку. Величина внешней нагрузки в этом случае изменяется в пределах от Rmах до Ri. Когда внешняя на­ грузка по величине становится равной Ru то перепад давления

систем.

Область 11. Характеризуется тем, что часть перепада давле­ ния камер А и В тратится на преодоление вредного сопротив­ ления в камере (из суммы положительных перепадов давления рА и рв вычитается перепад давления рв в камере D, направ­ ленный в обратную сторону (см. рис. 2.67). Величина внешней нагрузки в этом случае изменяется в пределах от Ri до /?а-

Область III. Характеризуется тем, что в системе III в линии нагнетания происходит разрыв потока даже при противодейст­ вующей нагрузке на шток гидроусилителя.

Р е ж и м 3. Производительность насосов одинакова, харак­ теристика сети и регулировка золотников систем 1 и II одинако­ вы, а сопротивление сети системы III из-за неправильной регу­ лировки золотников больше, чем сопротивление систем I и II. Характеристики насосов, потерь в сети и величины располагае­ мых давлений даны на рис. 2. 68, на котором выделены три ха­ рактерные области работы гидроусилителей.

Область I. Характеризуется тем, что во всех камерах гидро­ усилителя будут наблюдаться только положительные перепады

о

ю

Г л а в а 3

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

«

3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Взависимости от целевого назначения испытания можно ус­ ловно разделить на научно-исследовательские, опытные и серий­ ные (рис. 3. 1).

Рис. 3. 1. Виды и цели испытаний

Научно-исследовательские испытания обычно предшествуют всем другим видам испытаний. Цели этих испытаний могут быть различными, но их главная задача сводится к изучению и ана­ лизу происходящих в агрегатах или системе явлений и процес­ сов, определению различных характеристик, а также к изуче­ нию факторов, влияющих на надежность и долговечность си­ стем и элементов.

Проведение научно-исследовательских испытаний является обязательным условием при разработке принципиально новых конструкций агрегатов и узлов гидравлических систем. Такие испытания, как правило, проводятся в научно-исследовательских

104

институтах, лабораториях высших учебных заведений и опытно­ конструкторских организациях.

Результаты научно-исследовательских испытаний дают воз­ можность уточнить и дополнить выдвинутые теоретические по­ ложения и методы расчета, определить предельные рабочие па­ раметры и характеристики изделия, области его целесообразно­ го применения. На основе проведения таких испытаний могут быть также разработаны технические требования на проектируе­ мые агрегаты и системы.

Испытания опытных изделий (опытные испытания) представ­ ляют собой второй этап в создании новых конструкций. Целью этих испытаний является отработка и доводка новых агрегатов и систем. В процессе этих испытаний используются результаты, полученные при научно-исследовательских испытаниях.

Доводочные испытания включают отработку агрегатов и от­ дельных узлов систем, проводимую в лабораторных условиях, и отработку собранной гидравлической системы на опытной ма­ шине. При проведении таких испытаний стараются воспроизве­ сти реальные условия работы агрегатов, которые можно ожидать в процессе длительной эксплуатации машины.

После окончания опытных испытаний, как правило, удается оценить совершенство конструкции агрегатов и узлов, проверить правильность выбора материалов и технологии изготовления, определить предварительный срок службы тех или иных агрега­ тов, довести параметры и характеристики агрегатов и системы до обусловленных в технических требованиях. Зачастую при этом возникает необходимость в проведении специальных испы­ таний по программам, учитывающим те или иные условия эк­ сплуатации, например, низкие или высокие температуры окру­ жающей среды.

В период проведения опытных испытаний могут обнаружить­ ся отдельные недостатки конструкции, а также неисправности, которые устраняются до поступления изделий в серийное произ­ водство.

Серийные испытания проводятся на заводах-изготовителях. Каждый выпускаемый заводом агрегат проходит сдаточные ис­ пытания. При этом проверяются основные его параметры, соот­ ветствие их техническим требованиям и правильность сборки аг­ регата.

В процессе контрольных испытаний, которые, как правило, проводятся выборочно, более детально проверяются вес и ха­ рактеристики агрегатов и систем. Периодичность этих испыта­ ний и их объем зависит от назначения изделий и в ряде случаев согласовывается с заказчиком.

Эксплуатационные испытания носят длительный характер и проводятся совместно с эксплуатирующими организациями.

В последние годы в связи с повышенным вниманием к вопро­ сам надежности и долговечности различных технических изде-

105

\

лип уделяется серьезное внимание длительным испытаниям для определения фактического ресурса изделий. В связи с этим воз­ растает роль ускоренных и форсированных испытаний гидравли­ ческих агрегатов.

В настоящей главе будут рассмотрены испытания функцио­ нальных гидравлических систем на примере системы управле­ ния наземным движением самолетов на пробеге с целью опре­ деления их эффективности н эксплуатационной надежности. Сле­ дует отметить, что лабораторные испытания типовых агрегатов

иузлов гидросистем рассмотрены в работах Т. М. Башты [5, 8]

иА. А. Комарова [15], испытания трубопроводов и их соедине­ нии описаны в работах В. М. Сапожникова [25] и А. А. Комаро­ ва [16], уплотнений — в работах М. В. Раздолина [24] и Л. А. Кон­

дакова [14], систем фильтрации — в книге П. Н. Белянина и Ж. С. Черненко [2].

3.2. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НАЗЕМНЫМ ДВИЖЕНИЕМ САМОЛЕТА НА ПРОБЕГЕ

Исследование и отработка гидравлических систем летатель­ ных аппаратов часто приближается к исследовательской работе, ■проведение которой непосредственно на летательном аппарате бывает весьма затруднительно и неэкономично.

По различным причинам очень часто невозможно провести натурныеиспытания гидравлических систем летательных аппа- ’ ратов и требуется их замена стендовыми испытаниями в лабо­ раторных1 условиях. Такая необходимость возникает тогда, ког­ да длительные натурные испытания ограничиваются внешними условиями (например, метеорологическими), когда создание от­ дельных режимов работы системы в натурных условиях неже­ лательно или опасно, или когда натурные испытания связаны с большими материальными затратами.

Стендовые испытания должны обеспечить работу исследуе- |мой системы в режимах, близких к натурным, для этого необхо­ димо на испытательных стендах иметь специальные системы за­ грузки, воспроизводящие эквивалентные нагрузки на исследуе­ мую систему. При таких исследованиях все большее применение находят различные средства вычислительной техники, наиболь­ шее распространение среди которых получили аналоговые моде­ лирующие машины. Современные моделирующие машины позво­ ляют точно имитировать все типы основных нелинейностей и различные виды входных сигналов, создавая тем самым воз­ можности для быстрого решения задач, которые во многих слу­ чаях не могут быть решены аналитически. Кроме того, примене­ ние моделирующих машин позволяет оперировать при расчетах дифференциальными уравнениями высоких порядков, учитывать

106

большое число возмущающих факторов, более точно и тонко описывать физические процессы, происходящие в исследуемой системе.

Комплексное моделирование гидравлических систем

управления наземным движением самолетов

Сущность моделирования, как известно, заключается в за­ мене всей системы или ее некоторых элементов моделью, свой­ ства которой соответствуют свойствам системы или ее отдель­ ных йастей. Тогда в модели возникают процессы, аналогичные процессам реальной системы. Эти процессы можно наблюдать,

расширяет.диапазон получаемых результатов, особенно в гид­ равлических системах, работа которых описывается нелиней­ ными уравнениями, затрудняющими подробный математический анализ системы. С помощью комплексного моделирования могут быть исследованы любые автоматические и полуавтоматические гидравлические системы ЛА.

На рис. 3. 2 приведена блок-схема систем управления назем­ ным движением самолета (систем управления поворотом перед­ ней ноги шасси и систем автоматического торможения). Эти си­ стемы во многом предопределяют безопасность одного из наи­ более сложных и ответственных этапов полета — посадки; от этих систем требуются высокое быстродействие, автоматизация и безотказность в работе.

107

бирается на моделирующей машине, точно имитирующей все типы основных нелинейностей и различные виды входных сигна­ лов для решения системы уравнений. Так образуются модели самолета при его движении по ВПП и модели тормозных колес и эластичных шин.

Поскольку в комплексном стенде заложены натурные гид­ равлические системы торможения и управления поворотом пе­ редней ноги самолета, то необходимо создавать полную имита-

Рис. 3. 4. Схема сил, действующих на самолет при его движении по ВПП с торможением и разво­ ротом

цию процесса затормаживания колеса с реализацией боковых сил, действующих на колеса при развороте. Для этого необхо­ димы электрогидравлические блоки (модели датчиков растормаживания и загрузки колес), позволяющие согласовывать работу электромоделирующей машины (модели самолета) с работой натурной гидравлической системы (экспериментальной установ­ кой). Такие блоки согласования модели с установкой должны обладать быстродействием, большими рабочими частотами, ши­ роким интервалом изменения нагрузок, надежностью и безот­ казностью в работе.

Перейдем к подробному описанию отдельных этапов метода моделирования, начиная с составления дифференциальных уравнений движения самолета на ВПП, анализа динамики ра­ боты тормозных колес и эластичных шин, решения системы урав-

109

нений на моделирующих машинах до программы и результатов испытаний систем управления наземным движением самолета на комплексных стендах.

Прежде чем перейти к составлению и анализу системы урав­ нений, описывающей управляемое движение самолета на ВПП, рассмотрим схему сил, действующих на самолет при его дви­ жении с торможением и разворотом (рис. 3.4). Введем следую­ щие основные условные обозначения:

G — вес самолета;

У — подъемная сила;

Q — сила лобового сопротивления; Р — сила тяги двигателей;

— ---- угловая скорость поворота самолета;

по