Обеспечение безотказности электро-гидроэнергетического комплекса системы электрогидравлических рулевых приводов

В настоящее время большинство магистральных и региональных пассажирских самолётов имеет два маршевых двигателя, и каждый из них принципиально может отказать, поэтому одним из условий построения энергетического комплекса пассажирского самолёта должно быть наличие минимум трёх централизованных гидросистем. В случае отказа любого из двух маршевых двигателей должна быть обеспечена возможность передачи энергии от одного генерирующего гидравлическую энергию устройства, к другому генерирующему энергию устройству. Поэтому, на современных пассажирских самолётах основные источники гидравлической энергии (насосы) получают механическую энергию, как от маршевых двигателей, так и от электродвигателей переменного тока. Такое разделение первичных источников энергии обеспечивает большую гибкость подключения резервов при выходе из строя какой-либо гидросистемы. В качестве примера рассмотрим структуру гидравлического комплекса пассажирского самолёта, обеспечивающего гидравлической и электрической энергией систему, состоящую из трёх гидросистем. В качестве потребителей гидравлической энергии для простоты рисунка рассмотрим только систему трёх электрогидравлических рулевых приводов (ЭГРП) односекционного руля направления, который является наиболее критичным к отказам органом управления полётом самолёта, поскольку не имеет функционального резерва. Структура этого гидроэнергетического комплекса показана на рис.8.1.

Рис.8.1

Схема фрагмента гидрокомплекса обеспечивающего гидравлической энергией системы электрогидравлических приводов руля направления. На этом рисунке приняты следующие обозначения: ЭС1-2 – электрическая система переменного тока; 2- гидротрансформатор; 3 – клапаны включения; 4 – насос; 5 – насос; 6 – электромотор переменного тока; 7 – гидроаккумулятор; 8 - гидромотор; 9 – клапан; 10 – гидромотор; 11 – генератор напряжения постоянного тока; 12 – электромотор переменного тока; 13 – насос; ГС1,2,3 – гидравлические системы; АБ – электрический аккумулятор; ЭГРП – электрогидравлический рулевой привод.

Основными источниками гидравлической энергии в первой и второй гидросистемах используется постоянно работающие насосы переменной производительности, получающие энергию непосредственно от маршевых двигателей. Резервным источником гидравлической энергии для первой гидросистемы является гидротрансформатор (гидроагрегат «мотор-насос») - 2, который передаёт часть гидроэнергии из второй гидросистемы в первую при остановке левого маршевого двигателя. Этот процесс передачи гидроэнергии из одной гидросистемы в другую обратим.

При остановке правого маршевого двигателя указанный выше гидротрансформатор может передавать гидроэнергию из первой гидросистемы во вторую. Таким образом, между двумя основными гидросистемами, имеющими механический привод от маршевых двигателей реализуется структурное резервирование гидросистем методом замещения. При этом при остановке любого маршевого двигателя самолёта обе основные гидросистемы обеспечивают рулевые приводы гидроэнергией (возможно в меньшем по сравнению с номинальным режимом объёме). Дополнительным источником гидравлической энергии во второй гидросистеме является насос 5 с электроприводом от сети переменного тока 6. Основным источником гидравлической энергии в третьей гидросистеме является электропривод, получающий электроэнергию от сети переменного тока.

Третья гидравлическая система механически не связана с маршевыми двигателями самолёта. Основным источником гидравлической энергии этой системы является насос 13 с электроприводом 12, получающим энергию от сети переменного тока. Аварийным источником гидроэнергии в этой системе является гидротурбинный агрегат, в котором установлен насос 14 с приводом от турбины 15, выдвигаемой в набегающий поток воздуха. Будем далее называть это устройство турбонасосным агрегатом (ТНА). При этом обеспечивается уровень энергоснабжения достаточный для управления самолетом и посадки с выпущенным шасси.

Наличие напряжения постоянного тока для энергопитания электронных блоков управления и контроля электрогидравлическими приводов, а также подсистем СДУ является жизненно важным фактором для обеспечения безотказности управления. Электропитание электронных компонентов системы дистанционного управления рулевыми приводами является важнейшим фактором обеспечения безотказности управления. Поэтому вводится специальная аварийная подсистема электропитания с напряжением постоянного тока, обеспечивающая электроэнергией электронные блоки САУ при отказе штатных источников электроэнергии. Для этого вводится специальная аварийная подсистема, обеспечивающая электроэнергией электронные блоки и подсистемы при их отказе. Аварийная система энергопитания (устройства 8.9,10,11) состоит из аварийного генератора постоянного тока 11, который может приводиться в действие с помощью клапанов 9 либо от гидросистемы №1 с помощью гидродвигателя 8, либо от гидросистемы №3 с помощью гидромотора 10 Переключение этих систем осуществляется клапанами 9.

Поскольку гидросистема №1 связана с гидросистемой №2 гидропередачей энергии потока рабочей жидкости 2, то аварийный генератор напряжения постоянного тока 11 приводится в действие от любой из трёх гидросистем. При остановке всех маршевых двигателей механическая энергия, необходимая для вращения генератора 11, может передаваться от турбонасосного агрегата (ТНА) 15 через насос 14 и гидродвигатель 10.

На каждый маршевый двигатель устанавливаются по одному генератору переменного тока. Генераторы работают в нормальном режиме, как два независимых энергетических канала системы электропитания. В случае отказа какого-либо из генераторов происходит автоматическое подключение распределительных шин отказавшего генератора к распределительным шинам исправного генератора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ю.Г. Оболенский, С.А. Ермаков, Р.В. Сухоруков. Введение в проектирование систем авиационных рулевых приводов.//Учебное пособие, 342 с.//. М. – ГУП «Окр.г. ЮЗАО» 2011 г.

2. Надёжность в технике. Термины и определения. ГОСТ 27.002-83. Государственный комитет СССР по стандартам. М. 1983.

3. Надежность объёмных гидроприводов и их элементов. / Беленков Ю.А., Нейман В.Г., СеливановМ.П., Точилин Ю.В../ М. Машиностроение 1977.

4. Сырицын Т.А. Эксплуатация и надёжность гидро- и пневмоприводов. М., «Машиностроение», 1990.

5. Авиационные правила. Часть 25. Общие требования лётной годности самолёта при отказах функциональных систем. М. Издание МАК РФ.1994.

6. Редько П.Г. Повышение безотказности и улучшение характеристик электрогидравлических следящих приводов. М., «Янус-К», 2002.

7. Белевитин Б.В., Ермаков С.А. Схемотехническое проектирование авиационных рулевых гидроприводов с резервированием. М., изд. МАИ, 1992.

8. Оболенский Ю.Г. Управление полетом маневренных самолетов. М., филиал Воениздата, 2007.

9. Константинов С.В., Редько П.Г., Ермаков С.А. //Учебное пособие. Электрогидравлические рулевые приводы систем управления полетом маневренных самолетов. М., «Янус-К», 2006.

Дата добавления: 2014-01-04