Гидравлическая система самолета

Гидравлическая система самолета предназначена для управления механизмами и системами, которые отвечают за безопасность полета. На современных самолетах гидравлическая система имеет большое значение, наблюдается широкое использование гидроприводов рулевых поверхностей. Долговечность, живучесть и надежность гидросистемы обеспечивает совершенство конструкции агрегатов, многократное резервирование в качестве гидропривода источника энергии, автоматизация управления, контроль работы экипажа.

Использование гидроприводов на самолете вызвано относительно малыми размерами и габаритами, малой инерционностью и большим быстродействием исполнительных механизмов. Гидравлический аппарат имеет массу и габариты в размере 10% габаритов и массы электрического агрегата такой же мощности и назначения.

Гидравлические системы используют для управления рулями и стабилизатором, выпуска и уборки шасси просадочно-взлетной механизации, прочих потребителей.

Недостатком гидросистемы самолета является сравнительно большая масса рабочего тела, трубопроводов и агрегатов, зависимость их работы от температуры окружающего пространства. Повреждения трубопроводов и агрегатов, из-за чего теряется герметичность, могут послужить причиной выброса жидкости, а далее – отказов гидросистемы.

В большинстве самолетов рабочим телом гидросистемы является гидравлическое авиационное масло АМГ-10. Во  многом характер работы системы зависит от свойств этой жидкости.

Она нейтральна к дюралюминию и стали, а вязкость незначительно изменяется по температуре. Жидкость становится пожароопасной при достижении температуры 120°C. На самолете Ил-86 применяют негорючую взрывобезопасную жидкость на основе минеральных масел НГЖ-4, которая выдерживает температуру до 200°C.

Чаще всего на авиалайнерах используются гидросистемы с приводом от авиационных двигателей, с воздушным или электрическим приводом, имеющие в конструкции насосы переменной производительности.

Принцип работы гидравлической системы самолета

Гидросистема самолета состоит из двух частей:

• сеть источников давления – предназначена для аккумулирования энергии, создания рабочего давления, распределения по потребителям и размещения запаса жидкости, регулирования давления внутри системы;

• сеть потребителей – состоит из компонентов, каждый из которых предназначен для запуска определенного механизма.

Например, гидравлическая система современного самолета питает рабочей жидкостью:

• приводы механизации крыла и системы управления самолетом;

• сети выпуска-уборки шасси;

• механизмы поворота колес передней стойки;

• сети управления задним и передним грузолюком;

• сети управления стеклоочистителями;

• сети торможения колес.

Ко многим потребителям поступает энергия одновременно от нескольких гидросистем. При выходе из строя одной гидросистемы потребитель без проблем продолжает питаться ресурсами другой.

Рулевые поверхности на самолете управляются от максимально возможного числа установленных систем, а ответственные потребители (шасси, закрылки и т.д.) – как минимум от 2 гидравлических систем. Те потребители, которые работают только в положении самолета на земле, управляются одной гидросистемой.

Каждая гидросистема имеет, кроме основных насосов, резервные источники питания. Последние представлены гидротрансформаторами, турбонасосными установками и электроприводными насосными станциями.

Предназначение гидротрансформаторов заключается в создании давления в гидросистеме во время отказа основных насосов или отказа двигателя, используя энергию смежной гидросистемы. Передача мощности при этом с одной гидравлической системы в другую происходит без перехода рабочей жидкости.

Гидротрансформатор – это резервный агрегат, который состоит из двух нерегулируемых моторов-насосов.

В гидротрансформаторе каждый из моторов-насосов подсоединен к своей гидросистеме, их жидкости между собой не контактируют. Во время работы гидротрансформатора один из моторов-насосов работает в качестве гидромотора и вращает второй мотор-насос, создающий давление рабочей жидкости в системе питания.

Роль турбонасосных установок заключается в создании давления жидкости во время полета самолета при отказе двигателя определенной системы и для функционирования потребителей гидравлической системы при стоянке летательного аппарата на земле с выключенными двигателями. Турбонасосная установка – это гидравлический насос, который приводится в действие от работы воздушной турбины. Сжатый воздух для установки отбирается от одного из двигателей или ВСУ самолета. Насосные станции с электроприводом являются аварийным источником давления во время полета и питают потребителей при обслуживании самолета на земле.

Для предотвращения кавитации перед насосом в линии всасывания создают избыточное давление. С этой целью дренажную систему гидробака подключают к компрессору авиадвигателя, соединяют с системой кондиционирования или подключают к ней подкачивающие насосные станции.

На большинстве самолетов как основная используется гидравлическая система с насосами переменной производительности. В ней давление увеличивается за счет аксиальных роторно-плунжерных насосов. Чувствительный компонент автоматического насоса реагирует на смену величины давления в гидравлической системе и через сервомеханизм изменяет производительность насоса, ход плунжеров, положение наклонной шайбы. Почти постоянно насос способен производить подачу в широком диапазоне давлений. Достигнув определенного значения давления, близкого к рабочему в гидросистеме, срабатывает автоматический механизм, и производительность насоса уменьшается до минимальной, необходимой для его охлаждения и смазки. Охлаждение жидкости выполняется в радиаторе.

Когда давление жидкости понижается, автомат производит включение насоса на полную подачу. Если автоматическое устройство не работает, насос начинает функционировать с максимальной производительностью, когда через предохранительный клапан в бак сбрасывается избыточная жидкость.

Преимущество гидравлической системы с насосами переменной производительности заключается в плавной разгрузке насосов, уменьшающей гидроудары.

          Работа гидравлической системы с насосами постоянной производительности схожа с работой гидросистемы с насосами переменной производительности тем, что так же может направляться по 2-х магистралях:

1. магистраль, питающая потребителей;

2. магистраль, соединяющая линию высокого давления и гидробак.

Отличие от системы с насосами переменной производительности заключается в том, что жидкость не может одновременно двигаться в двух направлениях.

При зарядке гидроаккумулятора или работе потребителей жидкость из насоса через автомат разгрузки и фильтр поступает в систему на потребители и на зарядку аккумулятора. Когда давление повышается до предела рабочей величины, происходит переключение движения рабочей жидкости автоматом разгрузки в линию слива.

Основной недостаток гидросистем с насосами постоянной производительности –необходимость всегда работать с автоматом разгрузки. Такие системы недолговечны, ведь из-за неоднократных отключений-подключений насосов возникают дополнительные колебания.

Кроме использования автомата разгрузки, существуют другие схемы подключения насосов постоянной производительности. Их используют в основном в аварийных гидросистемах.

Силовые приводы по технологии изменения давления жидкости разделяются на:

• приводы, которые преобразуют давление жидкости в движение поршня в цилиндре;

• приводы, которые преобразуют энергию давления во вращение ротора.

Первые называют гидроцилиндрами, вторые – гидророторами.

Гидромоторы – роторно-плунжерный насос, к которому подходит под высоким давлением жидкость.

Гидроаккумулятор – шаровой или цилиндрический баллон. Его внутренние полости разделяются на части упругой резинотканевой мембраной или свободноплавающим поршнем. Верхние камеры гидроаккумуляторов заполнены азотом, нижние соединены с нагнетающей магистралью.

Давление рабочей жидкости смещает поршень вниз и сжимает азот, аккумулируя энергию. Расход энергии происходит при расширении азота, когда жидкость выталкивается в систему из гидроаккумулятора.
Функции гидроаккумулятора:

Другие компоненты самолета

• уменьшение колебаний давления жидкости, вызываемых работой гидроприводов, распределительных устройств, автомата разгрузки, насоса;

• кратковременное увеличение начальной мощности системы при включении гидропривода;

• при отказе насоса работает как аварийный источник энергии.