ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ САМОЛЕТОВ

Общие положения и назначение гидравлических систем самолетов

В настоящее время в самолетах гидравлические системы в основном используются в силовых устройствах и приводах управления самолетом, для уборки и выпуска шасси, закрылков, аэродинамических тормозов; в управлении при рулежке самолета; для торможения колес шасси и в других устройствах, где требуется механизация работ (изменение стреловидности крыла, перестановка стабилизатора и т.п.).

В системах механизации и автоматизации управления ЛА число гидроприводов, питаемых от одного насоса, достигает 10...20 единиц, многие из них – следящие, электрогидравлические, с высоким быстродействием, промежуточным позиционированием.

Блок-схема гидросистемы представлена на рис. 5.1.

По принципу действия такие системы могут быть только объемного типа.

Основными агрегатами гидросистем являются:

- источники энергии – объемные насосы;

- приводы – возвратно-поступательные (цилиндры), вращательные (гидромоторы) и другие;

- направляющие гидроагрегаты, изменяющие направление потока рабочей жидкости путем полного открытия или закрытия рабочего проходного сечения. В гидросистемах ЛА направляющие гидроагрегаты имеют электроприводы для дистанционного управления;

- регулирующие гидроагрегаты, изменяющие давление, расход и направление рабочей жидкости путем частичного открытия рабочего проходного сечения;

- вспомогательные элементы гидроприводов – фильтры, приборы контроля давления и расхода, аккумуляторы, трубопроводы, баки, теплообменники.

Рис. 5.1. Блок-схема гидросистемы

В технической документации и описаниях гидросистем ЛА используются следующие термины и определения.

Общие определения.

Гидроагрегат – любое устройство, входящее в состав гидросистемы, выполняющее в ней самостоятельные функции, связанные с изменением характеристик рабочей жидкости (чистоты, температуры) и параметров потока (расхода, давления) или реагирующее на эти факторы.

Потребитель (гидропривод) – гидравлический агрегат, непосредственно соединенный с управляемым объектом и приводящий его в действие (гидроподъемники шасси, гидроусилители, гидроцилиндры элементов механизации крыла и т. д.).

Гидравлическая система – это совокупность устройств, обеспечивающих энергией потребители и управляющих режимами их работы, как от сигналов оператора, так и от сигналов автоматических систем управления полетом, двигателем, наземным движением и т. д.

Функциональная гидросистема (подсистема) – гидросистема или ее часть, относящаяся к обслуживанию конкретного потребителя. Функциональные системы делятся (по времени их работы на всех этапах полета) на системы непрерывного и эпизодического действия, а также (по принципу работы) на системы следящего и релейного типа.

Типы систем

Гидросистема открытого типа – это гидросистема, в которой имеется непосредственный контакт воздуха с рабочей жидкостью в баке.

Гидросистема закрытого типа – гидросистема, у которой рабочая жидкость в баке изолирована (например, эластичной мембраной) от контакта с воздушной (газовой) средой.

Гидросистема полузакрытого типа – гидросистема, у которой объем над жидкостью в гидробаке заполнен нейтральным газом (например, азотом) и контакт с окружающей атмосферой отсутствует.

Определение гидросистем по числу обслуживаемых потребителей

Централизованная гидросистема – гидросистема, обслуживающая группу потребителей.

Автономная гидросистема – гидросистема, обслуживающая один потребитель.

Определение гидросистем по характеру их взаимосвязей

Основная гидросистема – гидросистема, обслуживающая потребители в нормальном полете. Термин употребляется лишь в том случае, если для этих потребителей в гидрокомплексе имеется специальная аварийная или резервная система.

Резервная гидросистема – система, которая обслуживает ряд потребителей, как основная, и при необходимости может подключаться к другим потребителям (именно для них – она резервная).

Аварийная гидросистема – гидросистема, не функционирующая вне аварийных ситуаций.

Кратные гидросистемы – гидросистемы, которые в нормальном полете одновременно обслуживают резервированные потребители (другие потребители могут обслуживаться ими самостоятельно).

Независимая гидросистема – гидросистема, обслуживающая группу потребителей и не подключающаяся к другим независимым системам при ее отказе.

Гидравлические и газовые (пневматические) бортовые энергосистемы являются системами, как правило, замкнутого типа и представляются совокупностью устройств, обеспечивающих сообщение энергии жидкости или газу, передачу ее к потребителям с преобразованием в механическую работу.

Гидравлические и газовые системы должны надежно обеспечивать питание силовых приводов в любых условиях полета, обладать достаточной мощностью и минимальными потерями при передаче энергии от источника питания до потребителя. В гидравлических и газовых системах должны поддерживаться заданные значения давления и температуры при выполнении требований чистоты рабочего тела, герметичности, пожаробезопасности, живучести, технологичности и ремонтопригодности. Надежность работы таких систем обеспечивается конструктивно-технологическими и эксплуатационными мерами.

Далее рассмотрены отдельные агрегаты систем, их назначение, принцип действия, конструктивные схемы и характеристики.

Роторные насосы

К источникам питания гидросистем относятся объемные гидронасосы. Они преобразуют механическую энергию привода в энергию давления движущейся жидкости.

Принцип действия объемного насоса существенно отличается от принципа действия насоса лопастного.

Объемным насосом называется насос, в котором перемещение жидкости осуществляется путем ее вытеснения из рабочих камер.

Рабочая камера объемного насоса – это пространство, попеременно сообщающееся с приемной (всасывающей) полостью насоса при заполнении и с отдающей (напорной) полостью при вытеснении. В объемном насосе может быть одна или несколько рабочих камер.

Особенность объемного насоса заключается:

- в периодичности подачи определенного объема жидкости из всасывающего канала в напорный с одновременным повышением давления жидкости, поэтому подача объемного насоса всегда является неравномерной;

- приемная полость в них всегда герметически отделена от нагнетающей полости;

- обладают принципом самовсасывания.

Роторные насосы являются тем классом насосов, который в настоящее время нашел широкое применение в авиационной технике. Все эти насосы, различные в конструктивном отношении, имеют между собой много общего в рабочем процессе и в характеристиках. Упрощенная классификация роторных насосов представлена на рис. 5.2.

Рис 5.2. Классификация роторных насосов.

Роторные насосы, как и поршневые, относятся к числу объемных насосов. Однако процесс вытеснения жидкости в роторных насосах существенно отличается от процесса в поршневых насосах.

Для рабочего процесса роторных насосов характерным является, во-первых, перенос рабочих камер из приемной полости насоса в нагнетающую полость и, во-вторых, вращательное или более сложное (вращательно-поступательное) абсолютное движение вытеснителей.

Характерной особенностью всех роторных насосов, обусловленной их процессом вытеснения, является отсутствие клапанного распределения жидкости. В связи с отсутствием всасывающих и напорных клапанов, роторные насосы обладают свойством обратимости, т. е. способны работать в качестве гидродвигателей (гидромоторов), когда к ним подводится жидкость под давлением.

Роторные насосы являются значительно более быстроходными, чем поршневые, что также связано с отсутствием у них клапанного распределения. В настоящее время роторные насосы эксплуатируются с частотой вращения до 3000…5000 об/мин, а в отдельных случаях и более. Рабочий процесс каждого элемента роторного насоса складывается из следующих трех этапов:

1) заполнение рабочих камер жидкостью;

2) замыкание рабочих камер, т. е. изоляция от приемной и отдающей плоскостей насоса, и перенос их из приемной полости в отдающую;

3) вытеснение жидкости из рабочих камер.

В дальнейшем при рассмотрении основных разновидностей роторных насосов эти этапы рабочего процесса и другие особенности роторных насосов будут показаны на конкретных схемах.