Тепловой баланс гидросистемы

Поскольку энергия, теряемая в гидросистеме, превращается в теплоту, тем­пература жидкости повышается и при известных условиях может достигнуть недопустимых значений.. При повышении температуры понижается вязкость масла, что сопровождается повышением утечек и прогресси­рующим повышением температуры за счет потери энергии при утечках. По­мимо этого повышенные температуры нежелательны также вследствие повы­шения при этом окисления масла, сопровождающегося дальнейшим пониже­нием вязкости и образованием смол и различных осадков.

Учитывая это, необходимо, чтобы в гидросистеме был установлен соответ­ствующий тепловой баланс, определяемый равенством притока и отвода (эва­куации) теплоты., В тех случаях, когда температура масла превышает допу­стимую, следует применять воздушное или водяное охлаждение. Практически приемлемой температурой масла в гидросистеме является 50—60° С.

Приближенно можно считать, что в систему поступает в единицу времени количество теплоты, эквивалентное разности полной (приводной) мощности насоса и полезной мощности (эффективной мощности на валу гидромотора или на штоке силового цилиндра). Если в течение какого-то отрезка времени полезная работа не производится, то в теплоту превращается в единицу вре­мени вся приводная мощность насоса..

В соответствии с указанным теряемая в гидросистеме мощность опреде­лится из выражения

Nпот = Nпод (1-η)

где N_noa — подводимая мощность (приводная мощность насоса);

η — полный к. п. д. установки (системы).

Мощности N nom эквивалентен поток теплоты (количество теплоты в еди­ницу времени)

A= Nпот = Nпод (1-η)

В единицах СИ если N выражена в ваттах, то единица потока теплоты А — ватт (вm).

Во многих случаях (при дроссельном регулировании) используемая потребителями гидравлическая энергия практически близка к нулю, а следо­вательно, вся работа гидравлической установки превращается в теплоту.

Повышение температуры жидкости при продавливании ее через дроссель­ные щели можно приближенно определить, приравняв энергию, отдаваемую вытекающей из щели жидкостью в объеме V, энергии, расходуемой на нагрев жидкости этого объема (не учитывая, что часть выделившейся теплоты ухо­дит из системы вследствие теплоотдачи):

V Δp = VρcΔt,

где

V —г объем жидкости, протекающей через щель;

Δp ~ потеря (перепад) давления в щели;

ρ — плотность жидкости (для минеральных масел ρ = 900 кг/м³).

с — удельная теплоемкость жидкости [для масел с = 1,9 кдж/(кг ⁰)];

Δt= t — t₀ — повышение температуры жидкости; здесь t и t_e — искомая и начальная температура жидкости.

Приняв для распространенных минеральных масел р = 900 кГ/м³ и с= 1,9 кдж/(кг ⁰) нагрев масла можно определить как:

Δt = 0,058 Δp,

где Δp — перепад давления в кГ/см*.

Из этого выражения следует, что при дросселировании масла под давле­нием от 100 кГ/см² до атмосферного температура его повышается за один проход через дроссель примерно на 6° С.

При известных режимах работы гидросистемы потребуется применить для обеспечения заданных температурных условий охлаждающие устройства, которые применяются, как правило, при длительной работе гидроуста­новок мощностью 20—30 л. с., хотя в ряде случаев эти устройства приме­няются при меньших мощностях.

В большинстве охлаждающих устройств (теплообменников) гидросистем в качестве охлаждающей среды используют воздух или топливо

Лекция 5

1.22 ГП управления рулевыми плоскостями ЛА.

1.23 Рулевые и сервоприводы СУ ЛА.

1.24 Обратимые и необратимые следящие ГП. ГП механизации и изменения геометрии крыла.

Системы управления самолетов. Привод рулевых поверхностей самолета пред­ставляет одно из звеньев в замкнутом контуре управления самолета. Всего в контуре можно выделить три основных звена:

1) командное (или управляющее) звено, которым может быть летчик; автоматическая система управления и стабилизации, систе­ма автоматизации управления при пилотировании самолета летчи­ком и т. д.;

2) передающее звено, которым является привод рулевых поверх­ностей самолета;

3) управляемое звено или объект управления — самолет.

Привод рулевых поверхностей самолета в общем случае состоит из следующих основных частей:

а) блоков связи — устройств, с помощью которых привод соеди­няется с системами и устройствами формирования командных сиг­налов управления;

б) дистанционной передачи — устройства, обеспечивающего пе­редачу командного сигнала на расстояние от блоков связи до руле­вых поверхностей;

в) исполнительных механизмов — устройств, осуществляющих с усилением или без усиления по мощности преобразование команд­ных сигналов в механическое перемещение, которое сообщается рулевым поверхностям управления;

г) системы энергоснабжения, обеспечивающей энергией (элект­рической, гидравлической, пневматической или механической) уст­ройства и элементы приводов.

В СУ рулевыми поверхностями самолетов могут использоваться механический, электромеханический, гидромеханический и электрогидромеханический приводы. Основное применение в приводах рулевых поверхностей совре­менных самолетов нашли гидравлические следящие приводы.

Примене­ние в СУ рулями самолета гидравлических следящих приводов по­зволило снизить физическую нагрузку на летчика и преодолеть недопустимые с точки зрения управляемости самолета изменения усилий на рычагах управления от аэродинамических сил на руле при переходе самолета на сверхзвуковые скорости полета. Современный следящий гидравлический рулевой привод (ГРП) СУ самолетов яв­ляется одним из основных ее устройств и определяет структуру всей системы, ее органов управления и компоновку на ЛА.

Гидромеханический привод рулевой поверхности представляет собой совокупность механического привода е гидравлическим следя­щим приводом, имеющим механическое управление (см. рис. 6.1).

Рис. 6.1. Система управления самолета с гидромеханическим приводом руля на­правления:

I — педали; 2 — устройство отключения механизма загрузки педалей; 3 — механизм загрузки педалей; 4 — механическая проводка; 5 — автопилот; б — рулевая машина; 7 — устройство включения и отключения рулевой машины; 8 — устройство переключения на аварийное управление; 9 — гидромеханический привод; 10 — аварийное управление; 11 —РН

Электрогидромеханический привод рулевой поверхности может быть выполнен в двух вариантах:

а) привод представляет собой совокупность механической проводки управления с электромеханическим и гидромеханическим следящи­ми приводами, при этом электромеханический следящий привод осуществляет управление рулевой поверхностью через гидравлический следящий привод;

б) привод представляет собой совокупность механической проводки с гидравлическими следящими приводами, имеющими как механи­ческое, так и электрическое (электрогидравлический следящий при­вод) управление.

Рис. 11.4. Система управления самолета с электрогидромеханическим приводом руля высоты:

1 — рычаг управления; 2 — индикатор положения РВ; 3 — механизм загрузки; 4 — механическая проводка; 5 — электрогидравлический привод; б — гидромеханический привод; 7 — датчик положения РВ; 8 — РВ; 9 — механический сумматор; 10 — датчик обратной связи; 11 — сумматор электрических сигналов; 12 — электрические связи; /З — автоматическая система управления и стабилизации

В приведенной на рис. 11.4 схеме электрогидромеханический привод рулевой поверхности в целом представляет собой привод основной СУ. Такой привод можно использовать в вариантах: электрогидрав­лический привод — для основной СУ, гидромеханический привод — для аварийной СУ, которая включается в работу при отказе основной системы.

Электродистанционные СУ (рис. 11.5) определяют новый этап в развитии систем управления. Можно ожидать, что они позволят обеспечить не только автоматическую компенсацию динамической неустойчивости самолета, но и контроль и ограничение вибраций кон­струкции самолета, перераспределение нагрузок на планер и т. д.

Таким образом, применение ГРП в СУ рулями самолетов обус­ловлено необходимостью решения следующих основных задач:

1) усиление по мощности командных сигналов для преодоления аэродинамических нагрузок, действующих на рулевые поверхности;

2) изоляция рычагов управления рулями от аэродинамических и

Рис. 11.5. Система управления самолета с электрогидравлическим приводом ста­билизатора:

I — рычаг управления; 2 — датчик положения рычагов управления и механизм загруз­ки; 3 — автоматическая система управления; 4 — электрические связи; 5 — сумматор электрических сигналов; б — электрогидравлический привод; 7 — стабилизатор; 8 — датчик обратной связи

вибрационных нагрузок, действующих на рулевые поверхности са­молета;

3) обеспечение отклонения рулевых поверхностей по суммарным командным сигналам летчика и систем автоматической стабилиза­ции, коррекции и ограничения предельных режимов полета для улучшения характеристик устойчивости и управляемости самолета и повышения безопасности полета;

4) увеличение жесткости, демпфирования и собственной частоты колебаний рулевых поверхностей для повышения их эффективности и обеспечения безопасности от рулевых форм флаттера;

5) уменьшение усилий на рычагах управления рулями.

По характеру выполняемых функций гидравлические следящие приводы СУ рулями самолета подразделяются на рулевые приводы и сервоприводы.

Рулевые приводы непосредственно или через механический при­вод соединены с рулевыми поверхностями и осуществляют механи­ческое управление ими по поступающим на привод командным сиг­налам с усилением последних по мощности, используя энергию рабочей жидкости.

Сервоприводы непосредственно или через механический привод соединены с рулевыми приводами и осуществляют механическое управление ими по поступающим на сервопривод командным сигна­лам с преобразованием и усилением последних по мощности, исполь­зуя энергию рабочей жидкости.

Рулевые приводы являются основными силовыми исполнитель­ными механизмами СУ, а сервоприводы — промежуточными (вспо­могательными) усилительными устройствами.

Основой для классификации гидравлических следящих приводов СУ рулями самолета является принцип действия основных элемен­тов привода, взаимодействующих с элементами СУ и источниками ее энергоснабжения (табл. 11.2).

На рис. 11.6 приведены схемы обратимого и необратимого приво­дов.

Рис. 11.6. Обратимый и необратимый гидравлические следящие приводы:

а — обратимый; б — необратимый; 1 — входное звено; 2 — сравнивающее устройство;

3 — выходное звено; Rвх — усилие на входном звене; Rнаг — внешняя нагрузка на привод; Rдв — усилие, развиваемое гидродвигателем

Обратимый привод — гидравлический следящий привод, у кото­рого усилие на выходном звене пропорционально усилию, приложен­ному к входному звену, и, наоборот, внешняя нагрузка, действующая на выходное звено такого привода, частично передается на его вы­ходное звено. Этим достигается возможность "чувствовать" управ­ление, т. е. ощущать различные усилия на рычаге управления само­летом в зависимости от угла отклонения рулевой поверхности, а также от скорости и высоты полета.

Необратимый привод — гидравлический следящий привод, у ко­торого гидродвигатель полностью воспринимает нагрузку, действу­ющую на его выходное звено; нагрузка с выходного звена на входное звено не передается. В этом случае в систему управления самолетом для имитации усилий на рычаге управления включается специаль­ный механизм загрузки

Лекция 6

1.25 ГС управления уборкой и выпуском шасси.

1.26 ГС управления поворотом передней опоры.

1.27 Системы автоматического торможения.

Дата добавления: 2014-01-20