© 2008 Eaton Corporation. All rights reserved.

© 2008 Eaton Corporation. All rights reserved. Aircraft Hydraulic System Raiymkhanuly Nurzhan

2 Purpose • Гидравлическая система самолета состоит из основной системы с насосами постоянной производительности и аварийной системы с насосом регулируемой производительности. В качестве резервного аварийного источника давления в систему вмонтирован ручной насос ( АН-26)

3 • Основная система предназначена для уборки и выпуска шасси, поворота колес переднего шасси, торможения колес основного шасси, выпуска и уборки закрылков, привода стеклоочистителей, аварийного включения золотников флюгирования воздушных винтов и останова двигателей, открытия и закрытия аварийного люка, отката-наката и подъема-опускания рампы грузового люка. Кроме этого, гидросистемой осуществляется управление механизмом ленты перепуска воздуха вспомогательной силовой установки.

4 • Аварийная система используется для выпуска закрылков, аварийного торможения колес, открытия аварийного люка экипажа и аварийного управления откатом и накатом рампы при выходе из строя основной системы или при неработающих двигателях. При необходимости насос аварийной системы может быть включен в основную систему и использован для управления потребителей основной системы.

5 Introduction As airplanes grow in size, so do the forces needed to move the flight controls … thus the need to transmit larger amount of power Ram Air Turbine Pump Hydraulic Storage/Conditioning Engine Pump. Electric Generator. Electric Motorpump Flight Control Actuators. Air Turbine Pump Hydraulic system transmits and controls power from engine to flight control actuators 2 Pilot inputs are transmitted to remote actuators and amplified 1 3 Pilot commands move actuators with little effort 4 Hydraulic power is generated mechanically, electrically and pneumatically 5 Pilot Inputs

6 Introduction • Aircraft’s Maximum Take-Off Weight (MTOW) drives aerodynamic forces that drive control surface size and loading • A 380 – 1. 25 million lb MTOW – extensive use of hydraulics • Cessna 172 – 2500 lb MTOW – no hydraulics – all manual

7 Example of Flight Controls (A 320) REF: A 320 FLIGHT CREW OPERATING MANUAL CHAPTER 1. 27 — FLIGHT CONTROLS PRIMARY SECONDARY

8 Why use Hydraulics? • Effective and efficient method of power amplification • Small control effort results in a large power output • Precise control of load rate, position and magnitude • Infinitely variable rotary or linear motion control • Adjustable limits / reversible direction / fast response • Ability to handle multiple loads simultaneously • Independently in parallel or sequenced in series • Smooth, vibration free power output • Little impact from load variation • Hydraulic fluid transmission medium • Removes heat generated by internal losses • Serves as lubricant to increase component life

9 HYDR. MOTOR TORQUE TUBE GEARBOXTypical Users of Hydraulic Power • Landing gear • Extension, retraction, locking, steering, braking • Primary flight controls • Rudder, elevator, aileron, active (multi-function) spoiler • Secondary flight controls • high lift (flap / slat), horizontal stabilizer, spoiler, thrust reverser • Utility systems • Cargo handling, doors, ramps, emergency electrical power generation Flap Drive. Spoiler Actuator Landing Gear Nosewheel Steering

10 Sources of Hydraulic Power Ram Air Turbine AC Electric Motorpump Maintenance-free Accumulator. Engine Driven Pump • Mechanical • Engine Driven Pump (EDP) — primary hydraulic power source, mounted directly to engines on special gearbox pads • Power Transfer Unit – mechanically transfers hydraulic power between systems • Electrical • Pump attached to electric motors, either AC or DC • Generally used as backup or as auxiliary power • Electric driven powerpack used for powering actuation zones • Used for ground check-out or actuating doors when engines are not running Pneumatic • Bleed Air turbine driven pump used for backup power • Ram Air Turbine driven pump deployed when all engines are inoperative and uses ram air to drive the pump • Accumulator provides high transient power by releasing stored energy, also used for emergency and parking brake Power Transfer Unit

11 • Аварийная авиационная турбина (англ. ram air turbine, RAT) — небольшой пропеллер с электрическим генератором и/или гидравлическим насосом, предназначенный для аварийного электропитания самолётов и поддержания давления в гидравлической системе бустерного управления.

12 • Аварийная турбина автоматически выпускается из специального отсека в корпусе при отказе основного и запасного источников электричества или отказе гидравлических систем. Раскручиваемая набегающим потоком воздуха, она способна вырабатывать электрический ток и/или создавать давление в гидросистемах для питания критически важных систем летательного аппарата.

13 • на Ту-154 её нет, а в случае отказа двигателей вращение генераторов и насосов гидросистемы осуществляется за счёт авторотации (под действием набегающего потока воздуха) ротора компрессора низкого давления в двигателях. Аварийных турбин нет также на турбовинтовых самолётах и вертолётах.

14 Aircraft Hydraulic Architectures Comparative Aircraft Weights Increasing Hydraulic System Complexity

15 Aircraft Hydraulic Architectures Example Block Diagrams – Airbus A 320/321 MTOW (A 321): 206, 000 lb Flight Controls: Hydraulic FBW Key Features • 3 independent systems • 2 main systems with EDP 1 main system also includes backup EMP & hand pump for cargo door 3 rd system has EMP and RAT pump • Bi-directional PTU to transfer power between primary systems without transferring fluid Safety / Redundancy • All primary flight controls have 3 independent channels • Engine-out take-off: PTU transfers power from Y to G system to retract LG • Rotorburst: Three systems sufficiently segregated • All Power-out: RAT pump powers Blue; LG extends by gravity Single-Aisle REF. : AIR 5005 (SAE)

16 Aircraft Hydraulic Architectures Example Block Diagrams – Boeing 777 LEFT SYSTEM Wide Body RIGHT SYSTEMCENTER SYSTEM MTOW (B 777 -300 ER): 660, 000 lb Flight Controls: Hydraulic FBW Key Features • 3 independent systems • 2 main systems with EDP + EMP each • 3 rd system with 2 EMPs, 2 engine bleed air-driven (engine bleed air) pumps, + RAT pump Safety / Redundancy • All primary flight controls have 3 independent channels • Engine-out take-off: One air driven pump and EMP available in system 3 to retract LG • Rotorburst: Three systems sufficiently segregated • All Power-out: RAT pump powers center system; LG extends by gravity REF. : AIR 5005 (SAE)

17 Fly-by-Wire (FBW) Systems Fly-by-Wire • Pilot input read by computers • Computer provides input to electrohydraulic flight control actuator • Control laws include • Enhanced logic to automate many functions • Artificial damping and stability • Flight Envelope Protection to prevent airframe from exceeding structural limits • Multiple computers and actuators provide sufficient redundancy – no manual reversion. Conventional Mechanical • Pilot input mechanically connected to flight control hydraulic servo-actuator by cables, linkages, bellcranks, etc. • Servo-actuator follows pilot command with high force output • Autopilot input mechanically summed • Manual reversion in case of loss of hydraulics or autopilot malfunction BOEING 757 AILERON SYSTEMPILOT INPUTS AUTOPILOT INPUTS LEFT WING RIGHT WING

18 • Гидравлическая система самолета состоит из основной, аварийной систем и системы ручного насоса. Источниками давления в них служат: • два гидравлических шестеренных насоса агр. 623 АН (основная система); гидроаккумулятор общей сети нагнетания (основная система); гидроаккумулятор тормозов (основная система); аварийная насосная станция НС-14 (аварийная система); ручной насос НР-01/1 (система ручного насоса).

19 • О сновная гидросистема обеспечивает: • выпуск и уборку шасси; • выпуск и уборку закрылков; • торможение колес основных опор шасси; • управление поворотом колес передней опоры шасси; • привод стеклоочистителей; • управление нижним аварийным люком; • аварийное флюгирование воздушных винтов и останов двигателей; • привод транспортера; • откат и накат рампы; • открытие и закрытие пороговых замков грузолюка; • открытие и закрытие боковых (бимсовых) замков грузолюка; • открытие замков рельса грузолюка.

20 • Аварийная система обеспечивает: • аварийный выпуск закрылков; • аварийное торможение основных опор шасси; • аварийное открытие нижнего аварийного люка; • аварийный откат и накат рампы; • аварийное открытие и закрытие пороговых замков грузолюка; • аварийное открытие и закрытие боковых замков грузолюков; • подъем и опускание рампы; • питание через кран кольцевания основной гидросистемы. Система ручного насоса обеспечивает: открытие боковых замков, замков рельсов и порога; закрытие боковых замков и замков порога; подъем рампы; откат и накат рампы; дозаправку гидробака; питание через семипозиционный кран аварийной гидросистемы.

21 Все системы питаются из одного гидробака. Для повышения кавитационного запаса насосов и увеличения высотности гидросистемы осуществляется наддув гидробака воздухом, отбираемым из-за компрессоров двигателей.

22 • Основные данные • 1. Рабочая жидкость. . . . . АМГ-10 • 2. Давление в основной гидросистеме. . . . 120± 5… 155± 5 кг/см 2 • 3. Максимальное давление в аварийной гидросистеме. . . 160+15 кгс/см 2 • 4. Максимальное давление в системе ручного насоса. . . . 162… 167 кгс/см 2 • 5. Давление наддува гидробака. . . . 1± 0, 1 кгс/см 2 • 6. Давление зарядки гидроаккумуляторов: • общей сети нагнетания. . . . . 85± 5 кгс/см 2 • сети тормозов. . . . . . 60± 3 кгс/см 2 • 7. Общая емкость системы. . . . . 65 л

23 • два гидравлических насоса агр. 623 АН • предназначенные для создания рабочего давления в основной гидросистеме. Представляют собой шестеренные насосы высокого давления с гидравлической компенсацией торцевых зазоров шестерен. Производительность насоса при давлении 120… 150 кгс/см 2 составляет 16… 19, 5 л/мин, на режиме холостого хода из-за уменьшения внутренних перетеканий (увеличение КПД) – возрастает до 22… 23 л/мин. Установлены на коробках приводов двигателей, слева;

24 • автомат разгрузки гидронасосов ГА-77 Н предназначенный для переключения насосов на холостой режим работы при достижении давления в системе более 155± 5 кгс/см 2 и переключения насосов на рабочий режим, когда давление в системе упадет ниже 120± 5 кгс/см 2. В автомате разгрузки установлен обратный клапан, который исключает разрядку гидроаккумулятора общей сети при неработающих насосах. При отказе переключающей системы автомата разгрузки в работу вступает предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления в системе свыше 170+10 кгс/см 2. Автомат разгрузки установлен под правым зализом центроплана;

25 • электрогидравлический кран ГА-140 , предназначенный для перекрытия линии зарядки гидроаккумулятора общей сети во время уборки шасси. Является двухпозиционным электрогидравлическим краном с сервоуправлением. Установлен в хвостовой части левой мотогондолы двигателя; • гидроаккумулятор сети тормозов • предназначенный для накопления энергии, расходования ее в общей сети, а так же основного и аварийного торможения колес основных опор шасси, аварийного останова двигателей с флюгированием воздушных винтов и открытия нижнего аварийного люка

26 • A варийная насосная станция НС-14 15 , предназначенная для создания давления в аварийной гидросистеме. Представляет собой ротативно-поршневой насос переменной производительности с торцевым распределением рабочей жидкости. Привод насоса от электродвигателя МП-2500 постоянного тока через редуктор. Регулирование производительности насоса осуществляется изменением угла наклона блока цилиндров. Максимальное давление создаваемое насосом 210 кгс/см 2. Производительность насоса при давлении 170 кгс/см 2 составляет 8 л/мин. Насосная станция может включаться вручную (при проверке работоспособности) или автоматически при аварийном управлении выпуском закрылков, торможении, открытие нижнего аварийного люка, откатом, накатом и подъемом рампы. Питание электродвигателя станции осуществляется через предохранитель ИП-100 и контактор ТКС-201. Установлена слева под задним зализом центроплана;