- •Методическое пособие
- •Раздел 2 Системы электроснабжения летательных аппаратов
- •Источники электрической энергии
- •Авиационные генераторы постоянного тока
- •Регулирование напряжения самолетных генераторов постоянного тока
- •Угольный регулятор напряжения
- •Параллельная работа генераторов
- •Защита генераторов постоянного тока
- •Автоматы защиты от перенапряжений (азп).
- •Авиационные генераторы переменного тока
- •Регулирование напряжения и защита генераторов переменного тока
- •Авиационные аккумуляторные батареи
- •Авиационные кислотные аккумуляторы.
- •Авиационные серебряно-цинковые аккумуляторы
- •Авиационные никель-кадмиевые аккумуляторы
- •Авиационные преобразователи электроэнергии
- •Статические преобразователи
- •Элементы электрических сетей
- •Аппаратура защиты.
- •Аппаратура управления.
- •Аппаратура защиты от помех.
- •Система электроснабжения спзсзб40
- •Авиационный электропривод
- •Авиационные электродвигатели постоянного тока
- •Авиационные электродвигатели переменного тока
- •Электромеханизмы постоянного и переменного токов
- •Двухфазные асинхронные двигатели.
- •Элементы авиационных электромеханизмов
- •Преобразователи движений.
- •Управление электроприводами
- •Применение электропривода на самолетах
- •Световое электрооборудование
- •Освещение пассажирских салонов
- •Оcвещение кабин экипажа
- •Внутренняя световая сигнализация
- •Наружное освещение
- •Наружная световая сигнализация
- •Электрическое зажигание в авиационных двигателях
- •Раздел 3 Системы обеспечивающих работу двигателей летательных аппаратов Приборы контроля авиационных двигателей
- •Авиационные манометры
- •Механические манометры
- •Электромеханические дистанционные манометры пружинного типа
- •Авиационные термометры
- •Биметаллические термометры
- •Электрические термометры сопротивления
- •Термометр сопротивления унифицированный туэ-48
- •Электрический моторный индикатор эми-зртис
- •Термоэлектрические термометры
- •Термометр цилиндров термоэлектрический тцт-13
- •Термометр газов тг-2а
- •Сдвоенная измерительная аппаратура 2иа-7а
- •Авиационные измерители частоты вращения
- •Методы измерения частоты вращения:
- •Магнитоиндукционные тахометры
- •Магнитоиндукционный тахометр типа итэ-1т
- •Магнитоиндукционный тахометр типа итэ-2т
- •Тахометрическая сигнальная аппаратура
- •Измерение количества топлива и масла
- •Поплавковые топливомеры.
- •Электроемкостные топливомеры
- •Измерение расхода топлива
- •Методы измерения расхода
- •Конструкция расходомера
- •Измерители вибрации
- •Топливные системы самолетов
- •Порядок выработки топлива и центровка самолета
- •Система подачи топлива к двигателям
- •Система перекачки топлива
- •Системы перекачки со струйными насосами
- •Система дренажа наддува топливных баков
- •Система заправки топливом
- •Системы слива топлива
- •Топливные баки
- •Топливные насосы
- •Система маслопитания и ее основные данные
- •Авиационные масла и их характеристики
- •Раздел 4 Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов
- •Электромагнитные волны
- •Колебательные системы
- •Радиопередающее устройство
- •Радиоприемное устройство
- •Общие сведения о принципах радиолокации
- •Радиоэлектронное оборудование, установленное на самолете
- •Радиоаппаратура связи.
- •Радиоаппаратура самолетовождения
- •Антенные устройства
- •Антенные обтекатели
- •Радиоаппаратура связи Система коротковолновой радиосвязи
- •Радиостанция «Микрон»
- •Комплект и размещение на самолете
- •Система ультракоротковолновой радиосвязи
- •Радиостанция «Баклан-20»
- •Связная аварийно-спасательная радиостанция р-855 ум
- •Система внутрисамолетной связи
- •Самолетное переговорное устройство
- •Радиоаппаратура оповещения и развлечения пассажиров
- •Комплект и размещение на самолете
- •Бортовой магнитофон «Арфа-мб»
- •Бортовое средство сбора звуковой информации «марс-бм»
- •Радиоаппаратура самолетовождения
- •Радиотехническая система ближней навигации рсбн-2са
- •Радиотехническая система ближней навигации и посадки самолетов курс мп-70
- •Самолетный дальномер сд-75
- •Доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса дисс-013
- •Метеонавигационная радиолокационная станция «гроза м-154»
- •Радиовысотомер рв-5м
- •Ответчик 6202
- •Авиагарнитура гсш-а-18
- •Система ссо
- •Переносной электромегафон 5-пэм-1
- •Оглавление
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«Новосибирский авиационный технический колледж»
Методическое пособие
Оборудование бортовых систем
для специальности 160203 «Производство летательных аппаратов»
ЧАСТЬ I
2008
Раздел 1.
Конструктивно-технологическая характеристика бортовых систем летательных аппаратов
ВОЗДУШНЫЙ КОДЕКС РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Принят Государственной Думой 19 февраля 1997 года. Одобрен Советом Федерации 5 марта 1997г
Воздушное судно – летательный аппарат, поддерживаемый в атмосфере за счет взаимодействия с воздухом, отличного от взаимодействия с воздухом, отраженным от поверхности земли или воды.
Виды авиации
Авиация подразделяется на гражданскую, государственную и экспериментальную авиацию.
Гражданская авиация
1.Авиация, используемая в целях обеспечения потребностей граждан и экономики, относится к гражданской авиации.
2.Гражданская авиация, используемая для предоставления услуг (по осуществлению воздушных перевозок пассажиров, багажа, грузов, почты) и (или) выполнения авиационных работ, относится к коммерческой гражданской авиации.
3.Гражданская авиация, не используемая для осуществления коммерческих воздушных перевозок и выполнения авиационных работ, относится к авиации общего назначения.
Государственная авиация
1.Авиация, используемая для осуществления военной, пограничной, милицейской, таможенной и другой государственной службы, а также для выполнения мобилизационно-оборонных задач, относится к государственной авиации.
2.Использование государственной авиации в коммерческих целях осуществляется в порядке, установленном Правительством Российской Федерации.
Экспериментальная авиация
1.Авиация, используемая для проведения опытно-конструкторских, экспериментальных, научно-исследовательских работ, а также испытаний авиационной и другой техники, относится к экспериментальной авиации.
2.Использование экспериментальной авиации в коммерческих целях осуществляется в порядке, установленном Правительством Российской Федерации.
Агрегаты - это изделия, выполняющие однозначную функцию.
Система - совокупность агрегатов, соединенных между собой определенной связью и взаимодействующих в рамках единого решения какой -либо задачи.
Авиационные комплексы предназначены для выполнения широкого круга задач - транспортных, поисково-спасательных, исследовательских, сельскохозяйственных, военных. В состав авиационного комплекса входят: летательные аппараты, средства (наземные и бортовые) управления, комплекс связи и обслуживания, экипаж и пассажиры, обслуживающий и вспомогательный персонал.
ЛА включает:
1— планер;
2— силовую установку;
3— взлетно-посадочные устройства;
4— системы управления;
5— пилотажно-навигационное оборудование;
6— радиотехническое оборудование;
7— электротехническое оборудование;
8— системы жизнеобеспечения (высотное оборудование) и спасения;
9— энергосистемы (пневматические и гидравлические);
10—пассажирское бортовое или специальное оборудование.
История создания систем оборудования ЛА
В создании систем оборудования ЛА связана с именами выдающихся ученых России.
В 1875 г. Д. И. Менделеев предложил схему герметической кабины для защиты экипажа при полетах на больших высотах, а в 1888 г. он разработал способ хранения на борту воздушных шаров сжатых газов в стальных баллонах при давлении 10 — 12 МПа.
В 1898 г. К. Э. Циолковский обосновал необходимость и предложил схему автопилота в состав которого входил исполнительный привод руля.
В 1911 г. Г. Е. Котельников разработал, а в 1912 г. успешно испытал первый в мире ранцевый парашют для прыжков с самолета.
В 1913 г. в России четырехмоторный самолет "Илья Муромец" уже имел закрытую остекленную кабину с отоплением и освещением, оборудованную пилотажными приборами (компасами, кренометрами, указателями высот и скоростей полета), указателями контроля параметров двигателей, фотоаппаратами.
В 1918 г. был создан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), крупнейший центр авиационной науки мирового значения. В комиссию по созданию ЦАГИ входили Н. Е. Жуковский и А. Н. Туполев. По инициативе Н. Е. Жуковского в 1919 г. создается Московский авиационный техникум (в 1922 г. преобразованный в Военно-воздушную инженерную академию (ВВИА) им. проф. Н. Е. Жуковского), вводится аэродинамическая специализация на механическом факультете Московского высшего технического училища им. Н. Э. Баумана (на его базе в 1930 г. был создан Московский авиационный институт — МАИ).
В 1918 — 20 гг. заводами РСФСР было выпущено 558 самолетов и 237 двигателей.
В 20-е гг. были организованы отечественные конструкторские бюро по самолетостроению А. Н. Туполева, Н. Н. Поликарпова, Д. П. Григоровича.
К началу первой пятилетки (1929 г.) наша авиапромышленность полностью отказалась от копирования трофейных и лицензионных образцов и перешла на производство отечественных самолетов, моторов и оборудования к ним.
Военно-воздушные силы начали получать истребители И-3 и разведчики Р-5 Поликарпова, бомбардировщики ТБ-1, а затем и ТБ-3 Туполева.
В эти годы создаются Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ), Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ).
В 1933 — 37 гг. авиационная промышленность и наука бурно развивались. В самолетостроении окончательно определился переход к схеме моноплана. Для увеличения скорости полета возросла нагрузка на крыло (1400 — 1700 Н/м2 против 650 — 1000 Н/м2), что потребовало для сохранения взлетно-посадочных характеристик создания системы механизации крыла (управляемых щитков, закрылков, предкрылков) и торможения колес при пробеге.
Системы уборки-выпуска шасси позволили уменьшить сопротивление самолета на 20 — 25 %. Винты изменяемого шага с автоматически меняющимся углом атаки лопастей позволили увеличить скорость самолета на 7 — 10%, потолок на 18 — 20 %, тягу на взлете на 40 —45 %.
В 1936 — 38 гг. создаются гермокабины (ГК) советских самолетов как мягкие, так и жесткие (А. Я. Щербаков, Н. Н. Поликарпов, В. А. Чижевский).
Создаются совершенные самолеты И-15, И-16 (Поликарпова), ДБ-3 и АНТ-25 (Туполева). С 1940 г. создаются новые скоростные монопланы Як-1, МиГ-1, ЛаГГ-3, Ил-2, Пе-2, составившие основу военно-воздушных сил в годы Великой Отечественной войны.
После начала войны в кратчайшие сроки была произведена реорганизация и передислокация авиационной промышленности. Уже в 1942 г. наша авиационная промышленность превзошла германскую. В 1942 г. Германия выпустила 14,7 тыс. самолетов, СССР — 25,4 тыс.; в 1943 г. Германия — 25,3 тыс., СССР — 35 тыс.
Самолеты были просты по конструкции и построены из недефицитных материалов, что существенно облегчило их серийное производство в условиях военного времени. Советские самолеты (Ла-5, Ла-7, Як-1, Як-3, Як-9, МиГ-3, Пе-2, Ил-2, Ил-4, Ту-2) имели более высокое качество в отношении аэродинамики, массы, вооружения, чем немецкие.
В послевоенные годы были решены сложнейшие научно-технические задачи создания авиационной техники нового типа.
Резкое повышение скоростей полета потребовало разработки принципиально новых систем оборудования ЛА. Так, в конце 50-х гг. были созданы системы автоматического управления полетом, системы управления воздухозаборниками и реактивными соплами двигателей, автоматизированные системы торможения самолетов, системы изменения геометрии крыла, разработаны автоматы парирования крена при одностороннем отказе двигателя.
Во всех этих системах широко использовались электрогидравлические приводы как линейные, так и вращательные, питаемые автономными гидравлическими системами.
В этот же период была решена задача спасения летчиков при авариях на больших скоростях полета — появились первые катапультные кресла.
Освоение больших высот и скоростей стало возможно после создания и испытания систем жизнеобеспечения и спасения экипажей, систем кондиционирования воздуха, высотных скафандров, средств кислородного обеспечения, катапультных кресел летчиков. Первое катапультирование из самолета в нашей стране совершил испытатель Г. А. Кондрашов 24 06 1947 г.
Высокий уровень современного бортового оборудования достигнут благодаря самоотверженному труду нескольких поколений ученых и конструкторов, среди них С. М. Алексеев, Т. М. Башта, Г. И. Воронин, И. И. Зверев, Ф. Ф. Куприянов, Н. А. Лобанов, А. И. Привалов, М. П. Селиванов и др.
Бортовое оборудование ЛА составляет около 30% от общей массы самолета, а их стоимость — более 50% стоимости самолета.
Оборудование самолета это сложный технический комплекс, позволяющий выполнять поставленные задачи при любых условиях. Из существующих систем можно выделить основные группы, каждая из которых характеризуется определенным функциональным назначением.
Электрооборудование обеспечивает генерирование электроэнергии и ее распределение между потребителями. В его состав входят источники и преобразователи электроэнергии, система электроснабжения, светотехническое оборудование и самолетный электропривод, система запуска двигателей.
Радиоэлектронное оборудование подразделяется на радиосвязное, радионавигационное и радиолокационное.
Радиосвязное оборудование обеспечивает двухстороннюю внешнюю и внутреннюю связь.
Радионавигационное оборудование обеспечивает:
- информацией аппаратуру пилотажно-навигационного комплекса при автоматическом полете самолета по маршруту, выполнение предпосадочного маневра и захода на посадку;
- с помощью приборов экипаж самолета необходимой информацией при автоматическом и ручном управлении самолетом.
Радиолокационное оборудование обеспечивает:
-наблюдение на экране индикатора панораму пролетаемой местности,
метеообстановку впереди самолета, зон опасных грозовых очагов;
-передачу информации наземным службам УВД о координатах самолета, бортовом номере, высоте полета, запасе топлива и векторе путевой скорости, о госпринадлежности самолета.
Пилотажно-навигационное оборудование — вывод самолета в назначенный пункт по заданной траектории в строго установленное время.
Для этого необходимо знать его местонахождение, курс, высоту и скорость полета. Эти параметры измеряются аэронавигационным оборудованием.
Оборудование систем, обеспечивающих работу двигателей летательных аппаратов - приборы измеряющие параметры двигателя, сигнализаторы отклонения в работе двигателя, а также автоматическое изменение режимов работы.
Бортовые системы управления полетом летательных аппаратов позволяют управлять самолетом в ручном, автоматическом и автоматизированном режиме.
Высотное оборудование обеспечивает защиту организма человека от воздействия атмосферы больших высот. Наилучшим средством является герметическая кабина, оборудование которой позволяет автоматически регулировать давление, влажность, температуру и химический состав воздушной среды, а также контролировать изменение этих параметров во времени. К высотному оборудованию относятся также кислородные системы.
Защитное оборудование позволяет повысить регулярность выполнения полетов и их безопасность. С этой целью самолеты оснащаются противообледенительным и противопожарным оборудованием.
Аварийно-спасательное оборудование, защитное снаряжение и морские спасательные средства обеспечивают аварийное покидание экипажем борта самолета на всех режимах и высотах полета, включая взлет и посадку, защиту экипажа от скоростного напора, отрицательного воздействия атмосферы больших высот и перегрузок при покидании самолета. Морское спасательное снаряжение осуществляет спасание людей при аварийном покидании самолета над водным пространством или его вынужденной посадке на воду.
Средства контроля за работой оборудования бортовых систем (СОК, МСРП)
Условия, в которых эксплуатируются ЛА, можно разделить на внутренние и внешние.
Внешние условия зависят от окружающей воздушной среды, метеорологической обстановки, электромагнитных и световых излучений, возмущенности магнитного поля Земли, аномалий гравитационного поля Земли, электростатических полей, уровня ионизации атмосферы и космического пространства и т. п. Внешние условия меняются от различных случайных причин, вследствие чего появляются случайные возмущения и помехи в работе оборудования ЛА.
Большая часть оборудования, как правило, размещается внутри ЛА и его функционирование зависит от физических условий внутри кабин и отсеков.
Внутренние условия задаются при проектировании ЛА и его оборудования и поддерживаются в полете в необходимых пределах соответствующими автоматическими регуляторами.
Если же не приняты специальные меры, то климатические условия внутри ЛА могут изменяться в следующих пределах:
-температура воздуха от +50 до -60°С, а вблизи нагретых частей двигателя — до 100° С;
-давление воздуха в негерметизированных кабинах и отсеках— от 700—800 мм рт. ст. у поверхности Земли до 10-6 мм рт. ст. на высоте 200 км;
-плотность воздуха от 1,2250 до 3,6 10-10 кг/м3 при изменении высоты от 0 до 200 км;
-относительная влажность — от 0 до 100%.
Изменения температуры приводят к изменению механических и электрических параметров элементов устройств. Изменения давления и плотности влияют на отвод тепла от приборов, на свойства смазок в опорах, изменяют проводимость в воздушных зазорах конденсаторов. Избыток влажности вызывает усиленную коррозию металлов, является причиной появления конденсированной влаги и обледенения при низкой температуре.
Кроме климатических воздействий, на работу бортового оборудования ЛА влияют механические воздействия (вибрации, перегрузки). Механические воздействия могут изменяться в следующих пределах:
-линейные ускорения центра масс ЛА — до 5 g на пилотируемых ЛА и до нескольких сотен g— на беспилотных ЛА;
-вибрационные линейные ускорения в местах крепления приборов — от единиц до нескольких тысяч герц по частоте и от единиц до нескольких десятков g по ускорению;
-угловые ускорения, вызванные колебаниями ЛА вокруг центра масс, до нескольких десятков 1/с2;
-угловые ускорения, вызванные упругими изгибными и крутильными колебаниями конструкции ЛА, — до нескольких десятков герц по частоте и нескольких десятков 1/с2 по амплитуде.
Механические воздействия воспринимаются подвижными элементами приборов, вследствие чего возникают погрешности измерения, развиваются усталостные процессы и появляются поломки деталей.
При проектировании оборудования ЛА необходимо учитывать условия его работы, возможные последствия вредного влияния помех и разрабатывать меры по устранению влияния этих воздействий на работоспособность и технические характеристики бортового оборудования.
Установленное на самолетах оборудование работает в условиях, значительно отличающихся от наземных. Так, температура окружающей среды может изменяться от —60 до +60° С, а вблизи источников тепла (двигатели, обшивка самолета при сверхзвуковых полетах и т. д.) она может достигать +250° С и выше. В значительных пределах изменяются также плотность и влажность воздушной среды.
Изменение физических свойств окружающей среды оказывает влияние на работу оборудования самолета.
Колебания температурного режима среды вызывают изменения омического сопротивления проводов, электрической емкости аккумуляторных батарей, параметров радиоэлектронных элементов, вязкости смазочных материалов.
Изменение плотности и влажности среды влечет за собой ухудшение условий охлаждения и коммутации в электрических машинах и агрегатах, изменение механической прочности, габаритов и форм элементов оборудования.
Механические воздействия в виде вибраций, перегрузок и ударов, оказывают отрицательное влияние на работу оборудования которые могут явиться причиной разрушений агрегатов оборудования или их элементов, обрыва электропроводов, порчи электроизоляционных материалов, ложного срабатывания исполнительных устройств и т. д.
К оборудованию ЛА предъявляются многочисленные требования, которые условно можно разбить на четыре группы, — технические, эксплуатационные, производственно-технологические и экономические.
К техническим требованиям обычно относят такие, выполнение которых обеспечивает качество решения задач, поставленных перед полетом ЛА, например:
-точность и надежность работы не хуже заданных;
-срок службы (ресурс) — достаточный для выполнения задания;
-время подготовки к работе — минимальное и т. д.
Эксплуатационные требования предъявляются с целью обеспечения удобства и простоты эксплуатации оборудования при подготовке к полету и непосредственно в полете. К ним относятся:
-контролеспособность;
-возможность замены отдельных приборов при их отказе без дополнительной настройки и регулировки системы в целом;
-наличие блокировок, исключающих самовключение;
-невозможность неправильного подключения приборов;
-безопасность работы с приборами и другие.
Производственно-технологические требования должны обеспечить следующие характеристики оборудования:
-минимальные массу и габариты;
-минимальное потребление всех видов энергии;
-унификацию приборов;
-помехоустойчивость к влиянию внешних факторов и отсутствие влияния на соседние приборы и устройства;
-простоту изготовления.
Экономические требования определяют минимально возможную стоимость разработки, изготовления и эксплуатации оборудования « учетом удовлетворения всем другим требованиям.
К авиационному оборудованию предъявляются следующие требования:
-минимальные масса, габариты и стоимость;
-высокая надежность и безотказность функционирования систем и их элементов в течение установленного для них ресурса при температуре среды от +600 до —600 или +80°С и ее влажности до 100% в условиях эксплуатации самолетов с аэродромов или гидродромов;
-работоспособность оборудования и систем независимо от их положения в пространстве, возможных вибрационных и ударных динамических воздействий и режима полета самолета;
-высокая взрывобезопасность, огнестойкость и негорючесть агрегатов и материалов, применяемых для изготовления всех элементов системы;
-отсутствие или сведение к минимуму взаимного влияния как между отдельными агрегатами и системами электрооборудования, так и на остальное установленное оборудование при их одновременной работе;
-высокая точность измерения требуемых параметров и своевременное срабатывание исполнительных устройств по поступающим командам;
-максимальный уровень унификации и стандартизации систем электрооборудования, что позволяет расширить возможность его широкого применения без доработок на самолетах различного назначения и повысить ремонтоспособность;
-возможность выполнения автоматизированного контроля работоспособности установленного на борту оборудования при проведении предполетной подготовки и неавтоматизированного контроля систем и их элементов при регламентных работах.