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

места установки датчика определяется целью испытаний с уче­ том конструктивных особенностей системы.

Место установки датчика в выбранном участке системы с це­ лью уменьшения дополнительной погрешности должно иметь прямые участки трубопровода: перед датчиком — длиной 10 диа­ метров трубопровода, после датчика — 5 диаметров. Внутренний диаметр препарируемого трубопровода должен быть равен внут-

о г ч в 8 г, с

Рис. 4.7. Осциллограмма работы блока питания с насосами пере­ менной производительности при выпуске шасси:

/—давление начала уборки шасси; 2—давление за насосом; 3, 4—давление в магистралях выпуска основной и передней ног шасси; 5—давление в ма­ гистрали уборки передней ноги шасси; ^--давление в магистрали уборки основной ноги шасси; 7—давление в конце уборки шасси; 8—давление при перестановке крана шасси в положение «Нейтрально»

реннёму диаметру датчика расхода. В случае невозможности вы­ полнить эти условия требуется тарировка датчика непосредствен­ но с участком трубопровода, в котором он устанавливается.

При одновременном измерении в одной точке гидросистемы трех основных параметров — давления, температуры и расхода рабочей жидкости — используется специальный комбинирован^ ный датчик аппаратуры.

явления участков гидросистем с экстремальными значениями температуры, проверки длительности температурных режимов, сравнения полученных при испытаниях температурных характе­ ристик с допускаемыми по техническим требованиям на систему, ее агрегаты и рабочую жидкость.

161

При выборе точек гидросистем для замера температуры сле­ дует учитывать, что наиболее теплонапряженными участками гидросистем являются участки насосов и агрегатов, расположен­ ных вблизи двигателей, форсажных камер, удлинительных труб. При выборе точек замера температуры следует предварительно определить наиболее чувствительные к температурным воздей­ ствиям участки и агрегаты гидросистем (насосы, гидроаккуму­ ляторы с резиновыми мембранами, шланги и т. п.).

Рис. 4. 8. Осциллограмма изменения давлении в системе при запуске двигателя

Если необходимо определить температуру малотеплопровод­ ных тел, следует измерять температуру металлических деталей, соприкасающихся с ними, и температуру в отсеках, где они рас­ положены.

Температурный режим гидросистем определяется при выпол­ нений полета по типовому для испытываемого самолета профи­ лю полета, а также при наиболее неблагоприятных для работы гидросистем условиях с точки зрения ее теплонапряженности:

—при наборе высоты от взлета до практического потолка в режиме максимальной скороподъемности;

—при разгоне до максимальной скорости на высотах, близ­ ких к практическому потолку;

—при горизонтальных полетах на высотах, близких к прак­ тическому потолку, с максимальной продолжительностью рабо­ ты двигателей на форсажном режиме;

—при длительных полетах на низких высотах, в условиях высоких температур окружающего воздуха.

При испытании гидросистем вертолета температурный режим определяется также на режиме висения у земли.

На рис. 4. 9 приведены результаты обработки осциллограмм с записью температуры рабочей жидкости в четырех полетах. Температура жидкости достигает максимального значения 60—

162

62° С через 20—22 мин после взлета самолета. Повышение тем­ пературы вызвано работой потребителей гидросистемы (шасси, закрылков, стабилизатора).

В дальнейшем полете продолжительностью более 40 мин тем­ пература жидкости постепенно снижается, достигая со временем исходного значения. Вторичное, менее значительное, повышение температуры наблюдается при работе потребителей перед посад­ кой самолета.

В р е м я п о л е т а , мин

Рис. 4.9. Экспериментальные зависимости температуры t рабочей жидкости от времени для четырех полетов

Для измерения температуры используются термоэлектриче­ ские термометры (датчики), электрические термометры сопро­ тивления и термопары. В труднодоступных местах для контроля предельных значений температур поверхностей агрегатов и окру­ жающего воздуха в зоне их расположения применяются плавкие термосвидетели и специальные индикаторные краски, изменяю­ щие свой цвет в зависимости от температуры.

Для максимального уплотнения информации при регистрации температур в различных точках гидросистем сигналы от датчи­ ков температур заводятся на записывающую аппаратуру (осцил­ лограф, магнитный накопитель), через коммутирующее устрой­ ство.

Записи температур гидросистем должны быть синхронизиро­ ваны по времени с записью параметров полета (высоты, скоро­ сти) и параметров, регистрирующих режим работы двигателей.

Для определения температуры рабочей жидкости использу­ ются датчики сопротивления. Отличительной особенностью этих датчиков является наличие силового герметичного кожуха, за­ щищающего чувствительный элемент от непосредственного со­

163

прикосновения с жидкостью (трубчатый корпус). Для монтажа' датчиков температур в трубопроводах (баках) систем в необхо­ димых местах должны быть установлены специальные переход­ ники («карманы»). Переходник должен быть таким, чтобы конец датчика температуры доходил до продольной оси трубопровода и омывался рабочей жидкостью, температура которой изме­ ряется.

t,°C

Рис. 4. 10.- Графики изменения температуры в различ­ ных участках системы:

/—на входе в холодильник: 2—за дросселем постоянного расхода; 3—на входе в насос; 4—на выходе из холодильни­ ка; 5 -jb баке основной системы; 6—в сливной магистрали бустеров

Температура рабочей жидкости замеряется также косвенным путем, путем измерения температуры поверхности трубки, в ко­ торой циркулирует жидкость. В этом случае температура изме­ ряется специально наклеиваемыми датчиками сопротивления, предназначенными для измерения температуры поверхностей аг­ регатов. Для измерения следует выбирать участки трубопровода с хорошим перемешиванием потока, т. е. при наличии местных сопротивлений (угольников, поворота и др.) на входе в трубо­ провод.

Температура рабочей жидкости определяется, как' правило,

вследующих точках систем:

—в баках систем;

—на выходе из насосов;

—на входе в гидроусилители или на выходе из них;

—у агрегатов, находящихся в теплонапряженных отсеках

самолета.

При наличии в гидросистемах радиаторов температура ра­ бочей жидкости должна измеряться на входе в радиатор и на выходе из него. Другие точки замера выбираются исходя из кон­ структивных особенностей самолета и систем.

На рис. 4. 10 приведены графики изменения температуры в различных участках гидросистемы самолета. Температура воз­ духа у земли ра/вна 25° С. На высоте 10000 м температура

164

во всех точках замера снижается, достигая минимальной величи­ ны 12° С в сливной магистрали бустеров системы -управления самолетом. Температура жидкости в баке при этом 30° С.

На рис. 4.11 показаны графики, характеризующие измене­ ние температуры рабочей жидкости в баке гидросистемы двух­ моторного пассажирского самолета с негерметической кабиной при полете у земли при различных (низких) температурах на­ ружного воздуха. Как видно из рисунка, в течение первого часа

щего воздуха — 5—10° С

полета температура возрастает, а в дальнейшем стабилизируется. При длительном полете (более 4 ч) и температуре наружного воздуха —45-:— 48° С температура жидкости не превышает

12° С.

Температура агрегатов гидросистем определяется на тех же режимах полета, на которых измеряется температура рабочей жидкости, т. е. в наиболее теплонапряженных условиях. Распо­ ложение датчиков температуры, а также их тип определяются в зависимости от конструктивных особенностей агрегатов, систе­ мы и самолета. Температура агрегатов замеряется с помощью датчиков сопротивления или термопар.

Датчики сопротивления, выполненные в виде плоских пакетов или плоских проволочных решеток, накладываются или наклеи­ ваются на поверхность агрегата и изолируются от влияния внеш­ ней среды, как правило, несколькими слоями стеклоткани, а за­ тем обмоткой теплостойкой лентой. Изоляция должна перекры­ вать площадь поверхности, занятую датчиком. Теплоизолирую­ щее устройство не должно закрывать значительную часть поверхности агрегата, чтобы не повлиять на его температурный

режим.

Температура окружающего воздуха в зоне расположения аг­ регатов гидросистем определяется для выявления факторов,

165

влияющих на температурный режим систем. Температура окру­ жающего воздуха в зоне расположения агрегатов гидросистем замеряется с помощью перечисленных ранее датчиков.

Если замерять необходимо лишь максимальные значения температур, то могут быть использованы плавкие термосвидете­ ли, устанавливаемые в различных отсеках в зоне расположения гидроагрегатов.

В результате испытаний гидросистемы при определении ее температурного режима должно быть установлено, что на всех установившихся и переходных режимах полета самолета и ра­ боты двигателей не происходит недопустимого повышения тем­ ператур по сравнению с заданными на агрегаты системы и рабо­ чую жидкость. В процессе испытаний выявляются зависимости характеристик гидросистемы от температуры окружающего воз­

тоспособность гидросистем и их надежность в значительной сте­ пени зависят от свойств применяемой рабочей жидкости. Рабо­ чая жидкость, залитая в гидравлическую систему, в процессе ее работы подвергается изменениям вследствие дросселирования, насыщения воздухом, контакта с различными материалами дета­ лей агрегатов, воздействия температуры, механических приме­ сей, радиации и других факторов; в нее может попасть влага (через систему наддува или дренажа), пыль. При длительной работе жидкости под высоким давлением, особенно в условиях дросселирования через узкие щели в агрегатах и прокачки насо­ сами , снижаются вязкость и смазывающие свойства жидкости. Процесс уменьшения вязкости объясняется происходящими мо­ лекулярно-структурными изменениями в жидкости (разрыв слож­ ных молекул на более мелкие) при механическом воздействии на нее.

При повышении температуры рабочей жидкости интенсив­ ность окисления рабочей жидкости увеличивается. Поэтому изме­ нения рабочей жидкости при испытаниях должны строго контро­ лироваться при изменении ее температуры.

Наличие воздуха в рабочей жидкости приводит к ускоренно­ му ее окислению, увеличивает вспениваемость жидкости, резко ухудшает работу насосов и снижает их производительность, по­ вышает упругость рабочей жидкости, что может вызвать замед­ ление срабатывания исполнительных механизмов и неустойчи­ вость работы системы управления самолетом.

Если в рабочую жидкость попадает вода, то это приводит к ее вспениванию и, как следствие, выбросу жидкости в дренаж.

166

8)

Рис. 4.13. Зависимости времени выпуска закрылков на 45° от температуры рабочей жидкости:

/—'в полете; 2—на земле; 'ф —после дли­ тельной стоянки на земле

Имеющиеся в жидкости механические примеси (продукты изно­ са деталей агрегатов, частицы металла, резина, пыль, песок и т. п.) ускоряют износ агрегатов, окисляют рабочую жидкость, увеличивают усилия страгивания золотников гидроусилителей, кранов, резко снижают надежность работы всех гидросистем.

В процессе испытаний гидросистем рабочую жидкость следу­ ет периодически направлять на лабораторный анализ, чтобы оп­ ределить вязкость, содержание механических примесей и воды, цвет и прозрачность.

Отбор проб рабочей жидкости для лабораторных анализов рекомендуется производить из баков гидросистем не реже чем через каждые 10—15 полетов самолета, и не позже чем через 5 мин после выключения двигателей (для исключения осажде­ ния механических примесей из рабочей жидкости). Для этой цели могут быть использованы краны для слива рабочей жидко­ сти из баков или бортовые штуцера для подключения наземной гидроустановки. Проба берется в количестве не менее 0,5 л. Непосредственно перед отбором пробы необходимо слить в от­ дельную емкость часть рабочей жидкости, чтобы предотвратить попадание посторонних механических примесей в отбираемые пробы. Лабораторные анализы проб рабочей жидкости произ­ водятся в соответствии с действующими ГОСТами.

Оценка чистоты гидросистем производится по результатам лабораторного анализа отобранных из систем проб рабочей жидкости на содержание механических примесей. Содержание механических примесей определяется весовым и микроскопиче­ ским методами. Учитывая значительную трудоемкость микро­ скопического метода, определение содержания механических примесей по гранулометрическому составу в каждой из подси­ стем производится не менее двух раз за период испытаний: в на­ чале и в конце летных испытаний.

О п р е д е л е н и е в н е ш н е й и в н у т р е н н е й г е р м е т и ч ­ ности. Герметичность является одним из основных параметров гидросистем, обеспечивающих безотказность их работы в процес­ се эксплуатации самолета. Различают внешнюю и внутреннюю герметичность.

Внешняя герметичность гидросистем определяется по отсут­ ствию утечек рабочей жидкости из систем как при наличии дав­ ления, так и при отсутствии давления в системах. Она опреде­ ляется путем визуального наблюдения за агрегатами, трубопро­ водами, местами соединений агрегатов и трубопроводов, по от­ сутствию следов рабочей жидкости на деталях ^конструкции самолета, двигателей, на электропроводке (рабочая жидкость гидросистем имеет характерную окраску), по отсутствию запоте­ вания агрегатов и соединений гидросистем.

Внешние утечки (внешняя негерметичность) не допускаются по соображениям пожарной безопасности, облегчения эксплуата­ ции, поддержания чистоты, удобства контроля. Незначительные

168

внешние утечки допускаются лишь по подвижным соединениям агрегатов гидросистем в количествах, не превышающих установ­ ленных норм, если в конструкции летательного аппарата преду­ смотрен организованный сбор или дренаж утечек.

Внутренняя герметичность определяется величиной падения давления в системе за определенный промежуток времени после создания давления в системе и отключения источника давления. Она характеризует величину утечек рабочей жидкости, перете­ кающей нз линий высокого давления, содержащих гидроаккуму­ ляторы, в линии слива по зазорам между отдельными деталями агрегатов гидросистем (насосов, гидромоторов, гидроусилителей, кранов управления, силовых цилиндров и др.).

Внутренние утечки в значительной мере влияют на время вы­ полнения рабочих операций (быстродействие) исполнительных механизмов гидросистем. При значительных внутренних утечках замедляются все операции механизмов, снижается к. п. д. систем, а в системах с автоматом разгрузки происходят частые вклю­ чения насосов на рабочий режим, что быстро выводит насосы из строя и «расшатывает» системы излишними колебаниями -давле­ ния. К резким нарушениям в работе гидросистем (ударам, пре­ кращению подачи жидкости насосами) может привести утечка сжатого газа из газовых полостей гидроаккумуляторов.

Герметичность гидросистем определяется не менее двух раз: в начале и в конце испытаний самолета. При испытании систем на герметичность фиксируется температура окружающего возду­ ха и рабочей жидкости. Для создания давления в системах ис­ пользуется предусмотренная инструкцией по эксплуатации и тех­ ническому обслуживанию наземная гидроустановка.

Перед определением внутренней герметичности гидросистем необходимо убедиться в нормальной начальной зарядке газо­ вых полостей гидроаккумуляторов для устранения влияния не­ правильной зарядки на результаты замера. Испытания гидроси­ стем на внутреннюю' герметичность производятся после предва­ рительного привода в действие включенных в системы механиз­ мов для устранения влияния облитерации зазоров (заращивания зазоров между деталями агрегатов молекулами жидкости), че­ рез которые происходит утечка рабочей жидкости.

Испытание на внутреннюю герметичность состоит в замере величины падения давления в системе за определенный проме­ жуток времени при бездействующих включенных в гидросистемы механизмах после прекращения работы насосов наземной гидро­ установки. Оценка внутренней герметичности гидросистем и от­ дельных их участков производится при различных положениях исполнительных механизмов (шасси, закрылков и т. п.) в соот­ ветствии с действующей инструкцией по эксплуатации и техни­ ческому обслуживанию самолета.

Время выдержки гидросистемы под давлением должно соот­ ветствовать техническим условиям на систему. Точность замера

169

давления — не менее ±4% максимального значения шкалы бор­ тового манометра. Время замеряется по бортовым часам. Во время определения внутренней герметичности участков гидроси­ стем, потребителей (исполнительных механизмов), управляемых электрогидравлическнми кранами, которые по принципу работы при обесточивании устанавливаются в нейтральное положение, должно быть постоянно подведено напряжение, так как при.обес­ точивании краны, устанавливаясь в нейтральное положение, отключают участки гидросистем (иногда вместе с подключенны­ ми гидроаккумуляторами) от магистрали высокого давления.

При обнаружении падения давления в системе выше норм, установленных техническими условиями, необходимо определить место негерметичности методом последовательного отключения участков систем, агрегатов или отдельных трубопроводов.

Одновременно с определением внутренней герметичности гидросистем производится определение герметичности систем поддавливания гидробака и газовых полостей гидроаккумулято­ ров. Для этого вместо крышки заливной горловины бака уста­ навливается технологическая пробка со штуцером для маномет­ ра из комплекта средств наземного обслуживания, подается давление азота (воздуха) в систему поддавливания и контроли­ руется падение давления за определенный промежуток времени. Для баков гидросистем, в которых предусмотрена только закры­ тая заправка, контрольный манометр для проверки давления поддавливания подсоединяется через специальный штуцер си­ стемы поддавливания.

Данные испытаний на герметичность заносятся в таблицу (табл. 4. 4) и сравниваются с данными технических требований (технических условий) на системы.

Т а б л и ц а 4. 4

А. П е р е д н а ч а л о м л е т н ы х и с п ы т а н и й

Б. В к о н ц е л е т н ы х и с п ы т а н и и

Определение герметичности газовых полостей гидроаккуму­ ляторов производится путем замера падения давления в гидроак­

170