Тема 1. Гидравлические системы Лекция 1 Общие вопросы устройства и действия гидравлических и газовых систем управления ЛА
Сравнение различных энергосистем ЛА по основным определяющим параметрам Величина параметра или свойство (качество) сравнения Параметр или свойство (качество) сравнения Электромеханическая система Гидравлическая система Газовая система 1. Структура энергосистемы Источник энергии – сети – устройства защиты – устройства управления – исполнительные механизмы 3∙ 108 В масле – 1∙ 103 В воздухе – 3, 3∙ 102 2. Скорость передачи импульса, В воде – 1, 45∙ 103 В водороде – 12, 6∙ 102 м/с В гелии – 9, 7∙ 102 3. Наиболее характерные отличия Эксплуатируются два типа систем – переменного и постоянного тока Проблемы: изоляция, коммутация, управление высоким напряжением, охлаждение 4. Силовая напряженность в эксплуатирующихся системах, МПа 1… 2 Эксплуатируются два типа систем – гидрообъёмные гидродинамические Проблемы: параметры рабочих тел, уплотнения, фильтрация и Модуль упругости: для минеральных жидкостей Е=(6… 18)∙ 102 МПа, для силиконовых жидкостей Е=2∙ 103… 3∙ 102 МПа, для сталей Е=2∙ 105 МПа; температурное расширение -4 1/град и 36∙ 10 -5 жидкости: 7∙ 10 1/град. Поэтому в замкнутых объёмах давление растет на 1, 1 МПа на 1°С Модуль упругости для газов при изометрическом процессе Е=р, при адиабатическом E=kp, где k=1, 41 15… 30 5… 35 5. Предельная (теоретически 4… 10 (постоянный ток, Для существующих Имеются диапазоны давлений, достижимая) силовая напряжение 270 В, магниты на конструкционных материалов: минимизирующие массу и объём напряженность, МПа основе самария кобальта) 40… 60 (минимизация масс); агрегатов 50… 90 (минимизация объёмов)
Параметр или свойство (качество) сравнения 6. Быстродействие: изменение тока (расхода) на выходе сети при скачкообразном изменении напряжения (давления) на входе время остановки двигателей после прекращения их питания, с Предельные угловые ускорения при разгоне, 1/с2 7. Массовая отдача: источников энергии, кг/к. Вт исполнительных механизмов, кг/к. Вт сетей, кг/(к. Вт∙м) аккумуляторов, кг/(Вт∙ч) 8. Общий КПД (максимальный) системы 9. Характеристики элементной базы (устройств управления, распределения, логики): предельные частоты, Гц рабочие циклы Величина параметра или свойство (качество) сравнения Электромеханическая система Гидравлическая система τэл: τгидр: τгаз=1: 3∙ 105: 106 Газовая система φэл≈φгидр>φгаз 0, 01… 0, 10 10 -3… 10 -4 10 -1… 10 -2 ~1000~5000 (магниты самарий – кобальт) ~10 000 > 1000 1… 4 2… 30 0, 02… 0, 20 0, 175… 0, 0300 0, 1… 0, 4 0, 3… 0, 4 0, 04… 0, 09 0, 56… 1, 20 6… 8 (компрессоры) 0, 25… 0, 35 0, 02… 0, 05 0, 5 (баллоны) 0, 6… 0, 7… 0, 9 1. Контактные – 200 2. Электронные - 107 1, 5∙ 105 100 (1… 5)∙ 106 1. Высокое давление – 40 2. Среднее давление – 20 3. Низкое давление – 500 1. Высокое давление – (10… 20)∙ 106 2. Среднее давление – (1… 10)∙ 106 3. Низкое давление – 109
Параметр или свойство (качество) сравнения Величина параметра или свойство (качество) сравнения Электромеханическая система Гидравлическая система Газовая система 70… 90 2… 10 10… 20 10… 100 1… 10 5… 10 2… 50 1… 10 10… 200 1… 2 2… 50 1… 10 10… 100 1… 2 11. Пожаро- и взрывоопасность Существует, необходимы специальные меры, увеличивающие массу и стоимость Не существует применении негорячих жидкостей Не существует 12. Влияние электромагнитных полей Вызывает ложные срабатывания Не влияет на работоспособность систем Высокая Ниже, чем у электросистем, из-за большой поражаемости сетей 10. Надежность систем и основных агрегатов: число отказов в автоматизированных системах по вине систем, % интенсивности отказов агрегатов λ∙ 106, 1/ч: источников энергии приводов сетей аккумуляторов 13. Живучесть
Параметр или свойство Величина параметра или свойство (качество) сравнения Электромеханическая система Гидравлическая система Газовая система 14. Особенности энергосистем ЛА: 1. Постоянный ток, напряжение 27 1. Централизованные, имеющие 1. Баллонные – для эксплуатирующихся В, мощность единичной машины 20… 35 функциональных кратковременных режимов работы разрабатываемых 20… 30 к. Вт подсистем 2. Компрессорные 2. Переменный ток, частота 400 Мощность единичного насоса Смешанные, Гц, напряжение 120/208 В, 100… 200 к. Вт пневмогидравлические (объёмные мощность единичной машины 2. Децентрализованные (Ил-62, …, системы) 100… 200 к. Вт Ил-76, …, VS-10) Постоянный ток(270… 1000) В, с Высокие рабочие давления магнитами самарий-кобальт, с (56 МПа, США). Необходимо полупроводниковой коммутацией, исследовать и внедрять перегрузочными режимами, нововведения, аналогичные рекуперацией, электромеханическим системам, а микропроцессорным управлением также электрические агрегаты на базе магнитов самарий-кобальт (приводы золотников, насосов) 15. Особенности исполнительных механизмов ЛА Требуются приводы двухпозиционные (шасси), трёх- и более позиционные (элементы механизации крыла), резервированные следящие приводы систем управления с угловыми скоростями от 0, 02 до 3, 14 рад/с, а также вращательные приводы (топливные насосы, вентиляторы) Эксплуатируются и создаются приводы, требующие редукторов – приводы, требующие линейные (цилиндры), возвратно-поворотные (квадранты); требующие понижающих редукторов для понижающих редукторов – вращательные (гидромоторы и сопряжения с приводимыми пневмомоторы) органами – вращательные приводы (электромоторы); для малых ходов (миллиметры) – линейные и поворотные электромагниты Имеются низкооборотные, но маломощные двигатели с катящимся ротором (до 1 к. Вт)
Параметр или свойство (качество) сравнения Точность позиционирования Величина параметра или свойство (качество) сравнения Электромеханическая система Низкая Гидравлическая система Высокая Газовая система Не обеспечивается Нагрузочные характеристики двигателей 1 – синхронные переменного тока; Следящий привод с дроссельным управлением: 2 – асинхронные постоянного тока 1, 2, 3, 4 – характеристики при возрастающих проводимостях дросселя с параллельным или смешанным возбуждением; 3 – постоянного тока с последовательным возбуждением Чувствительность к режимам остановки под нагрузкой Многократное (2 -, 3 -, 4 -кратное) резервирование Длительные режимы выводят двигатель из строя Требует применения специальных конструкций, усложняющих привод Не существует Легко осуществляется использованием многокамерных приводов (известны 2 -, 3 -, 4 -камерные приводы) как тандемного, так и параллельного исполнения 1 – электродвигатель; 2 – муфта сцепления; 3 – редуктор; 4 – винт; 5 – гайка; 6 – трехкамерный привод; 7 – управляющий золотник
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 – гидравлический агрегат, непосредственно соединенный с управляемым объектом и приводящий его в действие (гидроподъёмники шасси, гидроусилители, цилиндры элементов механизации крыла и т. д. ). Гидравлическая система – комплекс взаимодействующих устройств, обеспечивающий энергией потребители и управляющий режимами их работы, как от сигналов лётчика, так и от сигналов автоматических систем управления полетом, двигателем, наземным движением и т. д. Функциональная гидросистема (подсистема) – гидросистема или её 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.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОВ СИСТЕМЫ Гидросистема открытого типа – гидросистема, которая имеет непосредственный контакт воздуха с рабочей жидкостью в баке. Гидросистема закрытого типа – гидросистема, у которой рабочая жидкость в баке изолирована от контакта с воздушной (газовой) средой. Гидросистема полузакрытого типа – гидросистема, у которой объём над жидкостью в гидробаке заполнен нейтральным газом (например, азотом).
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 потребителей в нормальном полете. Термин употребляется лишь в том случае, если для этих потребителей в гидрокомплексе имеется специальная аварийная или резервная система. Резервная (дублирующая) гидросистема – система, которая обслуживает ряд потребителей как основная и может подключаться к другим потребителям при необходимости (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).
Скачать презентацию Тема 1 Гидравлические системы Лекция 1 Общие вопросы
Лекция 1 Гидросистемы.ppt