- •Предисловие
- •Введение
- •Место, занимаемое гидравлическими системами в оборудовании летательных аппаратов
- •Преимущества гидравлических приводов
- •Особенности технических требований к гидравлическим системам современных летательных аппаратов
- •Принцип действия самолетных гидравлических приводов объемного типа
- •Применяемые давления и расходы жидкости (мощность)
- •Единицы измерения и определения различных параметров
- •Весомость жидкости
- •Зависимость объемного веса от давления
- •Зависимость объемного веса от температуры
- •Сжимаемость капельных жидкостей
- •Вязкость жидкостей
- •Кинематическая вязкость
- •Размерность единиц вязкости в системе СИ
- •Перевод условных единиц вязкости в абсолютные
- •Зависимость вязкости жидкости от температуры
- •Вязкость смеси минеральных масел
- •Вязкостные присадки
- •Теплоемкость и теплопроводность жидкостей
- •Окисление масел
- •Мятие масел
- •Поверхностное натяжение и капиллярность
- •Растворение газов в жидкостях
- •Механическая смесь воздуха с жидкостью
- •Давление насыщенных паров жидкости
- •Разрывная прочность жидкостей
- •Кавитация жидкости
- •Способы борьбы с кавитацией и ее последствиями
- •Способы повышения кавитационной стойкости гидроагрегатов
- •Требования к жидкостям
- •Применяемые жидкости
- •Высокотемпературные жидкости
- •Особенности применения полисилоксановых жидкостей
- •Жидкие металлы
- •Газообразные (сжимающиеся) жидкости
- •Расчет потерь напора при движении жидкости в трубе
- •Ламинарный режим течения
- •Турбулентный режим течения
- •Вращение трубопровода (сосуда) с жидкостью
- •Местные гидравлические потери
- •Вход в трубу
- •Внезапное сужение трубопровода
- •Внезапное расширение трубопровода
- •Коэффициент расхода при полном сжатии струи
- •Истечение под уровень
- •Коэффициент расхода при неполном сжатии струи
- •Течение жидкости в узких (капиллярных) щелях
- •Ламинарное течение через кольцевую щель
- •Влияние эксцентричности плунжера относительно цилиндра
- •Облитерация капиллярных щелей
- •Гидростатический подшипник
- •Тепловой баланс системы
- •Охлаждающие устройства
- •Гидравлический удар в отводах
- •Гидродинамическое давление струи жидкости
- •Требования, предъявляемые к гидронасосам летательных аппаратов
- •Основные вопросы теории объемных насосов (гидромоторов)
- •Фактическая производительность насоса
- •Влияние вредного пространства
- •Влияние жесткости камеры насоса
- •Объемные потери и объемный к. п. д. гидромотора
- •Радиально-поршневые насосы и гидромоторы
- •Производительность насоса
- •Число оборотов гидромотора
- •Равномерность подачи (потока) жидкости
- •Теоретический крутящий момент
- •Нагрузка на поршни
- •Контактное напряжение
- •Насосы с клапанным распределением
- •Радиально-поршневой гидромотор многократного действия
- •Производительность насоса
- •Силы, действующие в распределительном узле
- •Разгрузка контактной поверхности
- •Насосы с торцовым сферическим распределением
- •Конструктивные мероприятия по уменьшению износа скользящей пары
- •Связь цилиндрового блока с наклонной шайбой
- •Насосы бескарданной схемы
- •Насосы без соединительного шатуна
- •Насосы с неподвижным цилиндровым блоком
- •Насосы с клапанным распределением
- •Основные вопросы изготовления деталей насосов
- •Расчетная производительность (подача) насоса
- •Пластинчатые насосы двухкратного действия
- •Расчет производительности
- •Выбор рабочих параметров насоса
- •Применяемые материалы
- •Пластинчатый насос трехкратного действия
- •Разгрузка пластин
- •Пульсация потока жидкости
- •Выбор и расчет опорных цапф (подшипников)
- •Методы улучшения питания насоса
- •Компрессия жидкости во впадинах шестерен
- •Многоступенчатые и многошестеренные насосы
- •Шестеренные гидромоторы
- •Насосы с шестернями внутреннего зацепления
- •Винтовые насосы
- •Компенсация осевых сил винтового насоса
- •Винтовой гидромотор
- •Двухвинтовой насос
- •Распространенные конструкции регуляторов по давлению
- •Системы разгрузки насосов
- •Гидромеханический привод (передача)
- •Гидродифференциальный привод
- •Механические замки для фиксирования поршня
- •Моментный гидроцилиндр (двигатель)
- •Особенности применения силовых цилиндров в высокотемпературных гидросистемах
- •Золотниковые распределители
- •Выбор основных параметров золотника
- •Сила трения плунжеров
- •Влияние жесткости корпуса
- •Влияние загрязнения масла
- •Облитерация щели
- •Способы снижения сил трения
- •Разгрузка золотников гидростатическим центрированием
- •Вибрационные движения плунжера золотника
- •Происхождение аксиальной силы
- •Способы компенсации реактивных сил
- •Золотники с электроприводом
- •Плоские золотники
- •Крановые распределители
- •Клапанные распределители
- •Силы, действующие в клапанном распределителе
- •Способы разгрузки клапана от сил давления жидкости
- •Особенности применения распределительных устройств в условиях высоких температур
- •Расчет предохранительного клапана
- •Действие на клапан гидродинамической силы потока жидкости
- •Способы компенсации нестабильности давления
- •Предохранительный клапан с индикаторным стержнем
- •Предохранительные сервоклапаны с индикаторным стержнем
- •Место установки клапанов
- •Особенности конструирования и применения клапанов в условиях высоких температур
- •Типовые схемы дросселей
- •Расчет дросселя
- •Облитерация каналов дросселей
- •Дроссельное регулирование скорости гидродвигателя
- •Дроссельные регуляторы с постоянным перепадом давления
- •Распространенные схемы регулирования
- •Регулирование при отрицательной нагрузке
- •Объемное регулирование скорости
- •Синхронизаторы движения узлов
- •Устройства для изолирования поврежденного трубопровода
- •Ограничитель расхода жидкости
- •Клапаны последовательного включения
- •Реле давления
- •Гидравлические реле выдержки времени
- •Запорные (обратные) клапаны
- •Гидравлические замки
- •Мембранные (диафрагменные) гидрогазовые аккумуляторы
- •Выбор рабочих параметров аккумулятора
- •Преобразователи давления
- •Жидкостная «пружина»
- •Работа сжатия пружины
- •Влияние на характеристику пружины различных факторов
- •Распространенные схемы жидкостных пружин
- •Общие вопросы применения гидроусилителей
- •Обратимые (реверсивные) схемы
- •Устройство для имитации «ощущения» руля на ручке управления
- •Распределительные устройства гидроусилителей
- •Золотниковые распределители
- •Золотники с несимметричным расположением плунжера
- •Профиль рабочих поясков плунжера и расходные характеристики золотника
- •Гидроусилители с многокаскадным усилением
- •Выбор рабочих параметров струйного распределителя
- •Силовое воздействие струи
- •Золотники с регулированием по давлению
- •Гидроусилители с жидкостной обратной связью
- •Следящие системы с объемным регулированием
- •Чувствительность и точность
- •Зона нечувствительности
- •Влияние на чувствительность различных факторов
- •Трение в узлах системы
- •Люфты и упругости соединений
- •Устойчивость гидравлического усилителя
- •Факторы, влияющие на устойчивость гидроусилителей
- •Упругость механических звеньев системы
- •Сжимаемость жидкости и деформация трубопроводов
- •Способы повышения устойчивости гидроусилителей
- •Стабилизация утечкой жидкости
- •Влияние сопротивления трубопровода
- •Золотники со ступенчатыми проходными окнами
- •Демпфирование энергии колебаний
- •Расчет гидравлического демпфера
- •Стабилизация введением дополнительной обратной связи
- •Аварийные устройства
- •Дублирующее силовое управление
- •Способы дублирования управления
- •Жесткие металлические трубопроводы
- •Расчет труб на статическую прочность
- •Усталостная прочность трубопроводов и их соединений
- •Влияние на прочность трубопровода овальности его сечения
- •Влияние на прочность радиуса гиба трубы
- •Влияние монтажных напряжений
- •Влияние на усталостную прочность трубы качества ее поверхности и механических дефектов
- •Расчет усталостной прочности труб
- •Способы повышения стойкости трубопроводов против разрушения
- •Соединение труб и соединительная арматура
- •Неразборные соединения
- •Разборные соединения
- •Уплотнения штуцеров и применяемые резьбы
- •Подвижные соединения труб
- •Поворотные (шарнирные) соединения труб
- •Пружинные соединения труб
- •Гибка трубопроводов
- •Гибка труб с жидким заполнителем
- •Гибка труб с местным индуктивным нагревом
- •Гибкие резино-тканевые шланги
- •Способы заделки шлангов в арматуре
- •Гибкие металлические рукава
- •Резервуары (баки) для жидкости
- •Закрытые баки
- •Влияние загрязнения жидкостей на работу гидросистемы
- •Требования к фильтрам
- •Методы фильтрации
- •Пластинчатые (щелевые) фильтры
- •Металлические проволочные сетки
- •Проволочные фильтры
- •Фильтры тонкой очистки
- •Фильтры с бумажным фильтроэлементом
- •Комбинированные фильтры
- •Сетчатые фильтры сложного плетения
- •Глубинные фильтры
- •Наполнители из металлокерамических порошков
- •Фильтры с комбинированными наполнителями
- •Расчет фильтра
- •Определение пористости фильтровальных материалов
- •Схемы фильтрации
- •Срок службы фильтра
- •Миграция загрязнителя
- •Магнитные очистители жидкости
- •Центробежные очистители жидкости
- •Критическая скорость потока
- •Тонкослойное центрифугирование
- •Привод ротора (центрифуги) очистителя
- •Электроочистка жидкостей
- •Комбинированные силовые очистители
- •Металлические кольца
- •Неметаллические кольца
- •Манжетные уплотнения
- •U-образные манжеты
- •Шевронные манжеты
- •Чашечные манжеты
- •Кожаные уплотнения
- •Уплотнения резиновыми кольцами круглого сечения
- •Выдавливание кольца в зазор
- •Защитные кольца
- •Трение и срок службы колец
- •Эксцентричность кольцевой канавки
- •Растяжение кольца
- •Влияние низких температур и жидкости
- •Расчеты и выбор параметров колец и канавок
- •Кольца крестообразного сечения
- •Качество обработки деталей уплотнительного узла
- •Уплотнения вращающихся валов
- •Уплотнение радиального типа
- •Выбор параметров уплотнения
- •Размерная прочность и качество рабочих поверхностей
- •Несоосность и биение вала
- •Ширина уплотняющей кромки резиновой манжеты
- •Твердость контактирующей поверхности вала
- •Окружная скорость и температура на поверхности вала
- •Влияние угла наклона
- •Окружные скорости
- •Уплотнения торцового типа
- •Контактное давление колец
- •Ширина контактного пояска
- •Число оборотов уплотняемого вала
- •Чистота и точность обработки рабочих поверхностей
- •Жесткость уплотнительных колец
- •Материалы для изготовления деталей торцового уплотнения
- •Уплотнения гибкими разделителями
- •Уплотнения с помощью сильфонов
- •Уплотнения, пригодные для работы в условиях высоких температур
- •Полые металлические кольца круглого сечения
- •Прочие типы прокладок для неподвижных соединений
- •Металлические конусные кольца
- •Резиновые материалы
- •Трение в уплотнительном узле
- •Уплотнения из кожи
- •Полиэтилен
- •Фторопласт
- •Текстолит
- •Материалы на основе графита
- •Композиционный материал
- •Замеченные опечатки
К распределителям с нулевым перекрытием относятся также кла панные их типы (см. стр. 242), величина зоны нечувствительности кото рых определяется точностью механизма привода клапана.
Влияние перекрытия золотника на характеристику гидроусилителя можно снизить, увеличив передаточное отношение механизма обратной
связи, |
в качестве |
которого применяют дифференциальный |
рычаг 7 |
||||||
(см. рис. 237), а также прочие механизмы. |
|
|
|
||||||
Применяют также |
гидроусилители |
с золотником, расположенным |
|||||||
в корпусе (рис. 239, а) |
и в поршне |
(рис. 239,6) |
силового цилиндра, в ко |
||||||
торых |
длина |
дифференциального |
рычага обратной связи равна |
нулю. |
|||||
В первой из |
этих |
схем шток поршня |
крепят |
неподвижно, |
а |
корпус |
цилиндра связывают с приводимым узлом; жидкость в этой схеме подается в цилиндр по шлангам либо по каналам, выполненным в штоке (см. рис. 143).
Обратимые (реверсивные) схемы
Для управления самолетом требуется обеспечить «ощущение» на ручке управления шарнирного момента рулей. Для этого на вход (на ручку управления) передают часть усилия или момента, действующего на выходе. В этом случае схема приобретает реверсивность, т. е. обес-
п |
Вход |
|
1----Ф—г~ |
|
|
У1 |
|
|
— |
|
|
|
= |
|
Д=!1 |
|
|
£§11=311= |
|
|
|
а) |
б) |
Рис. 240. Реверсивный гидроусилитель с гидравлическим |
(а) и меха |
|
|
ническим (б) нагружением ручки управления |
|
печивается передача части усилия, развиваемого на ручке управления (входе), на ведомый узел (выход) и наоборот — передача некоторой доли нагрузки, действующей на последний, на ручку управления.
Нагрузка ручки управления может быть создана гидравлическим (рис. 240, а) и механическим (рис. 240,6) способами. Величина на грузки для схемы, представленной на рис. 240, а, определяется величи ной диаметра поршня с, а для схемы, представленной на рис. 240,6,— соотношением плеч а и b дифференциального рычага.
С помощью устройства для передачи в проводку управления уси лия, пропорционального преодолеваемой нагрузке шарнирного момента руля, пилотирование самолета при этих схемах осуществляется практи чески при тех же условиях, какие имели бы место при отсутствии гидро усилителя.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ «ОЩУЩЕНИЯ» РУЛЯ НА РУЧКЕ УПРАВЛЕНИЯ
В связи с повышением маневренности самолетов в воздухе возникла необходимость в устройствах, которые автоматически ограничивали бы скорость и ускорение самолета или позволяли бы летчику ощущать их на ручке управления.
308
Для этой цели применяют гидроусилители с имитатором усилий, который создает на ручке управления «ощущение» по заданному закону вне связи с фактической нагрузкой на руле (органе управления).
Наиболее простым из этих устройств является способ имитации ощущения руля на ручке управления при помощи обычных пружин, ко-
Рис. 241. Схемы имитаторов «ощущения» на ручке управления в функции скорости полета
торые дают линейную характеристику нагрузки в функции угла пово рота ручки. Более сложные устройства основаны на использовании ско рости самолета и ее производных.
На рис. 241, а показана схема имитатора, реагирующего на измене ния скорости полета самолета. Аэродинамический напор, передаваемый через диафрагму (сильфон) 1, противодействует через систему рычагов смещению тяги 2 управления руля высоты. Усилие, передаваемое на ручку управления, в этой схеме зависит от площади диафрагмы 1 и кинематики ее связи с тягой 2 управления.
К недостаткам рассмотренной схемы относится то, что диафрагма при высоких заданных нагрузках приобретает большие размеры.
Этот недостаток устранен в схеме имитатора нагрузок, представ
3 0 9
ленной на рис. 241,6, в которой аэродинамический напор приводит в действие лишь датчик а, нагружение же ручки управления осущест вляется гидравлическим усилителем. Изменение нагрузки на ручку осуществляется путем изменения относительно оси поворота верхней наставки цилиндра 6 положения сухаря 8, к которому приложено усилие пружины 10. Момент, создаваемый усилием этой пружины относительно оси 6, преодолевается моментом относительно этой же оси, создаваемым усилием на тяге 9 управления, а следовательно, изменение значения момента, создаваемого рассматриваемым устройством, сопровождается изменением усилия на тяге.
Регулирование момента, создаваемого пружиной 10, достигается изменением положения сухаря 8, которое в свою очередь осуществляется следящим сервоустройством, состоящим из силового цилиндра 3 и силь-
|
фонного |
датчика |
4, дей |
|||||
|
ствующего от сил аэроди |
|||||||
|
намического |
напора. При |
||||||
|
изменении |
этого |
|
напора, |
||||
|
сопровождающего |
изме |
||||||
|
нение |
скорости |
|
полета, |
||||
|
сильфон датчика 4 дефор |
|||||||
|
мируется |
и |
при |
|
помощи |
|||
|
электроконтактов |
5 |
и |
|||||
|
электромагнитного золот |
|||||||
|
ника |
(на |
рис. |
241,6 |
не |
|||
|
показан) |
|
осуществляет |
|||||
|
подвод жидкости к цилин |
|||||||
|
дру |
3, |
который |
|
переме |
|||
|
щает сухарь 8. Тяга 7 об |
|||||||
|
ратной |
связи |
обеспечи |
|||||
Рис. 242. Схема имитатора «ощущения» на ручке уп |
вает |
слежение |
силового |
|||||
цилиндра |
3 |
за |
|
положе |
||||
равления самолетом с серводействием |
нием сильфонного устрой |
|||||||
|
ства 4.
Имитатор с серводействием показан также на рис. 242. Нагрузочный автомат имеет герметичную камеру, разделенную упругой мембраной 6 на две полости; верхняя из которых через канал 1 соединена с провод кой аэродинамического напора от стандартного самолетного приемника воздушного давления, а нижняя через канал 2 — с проводкой статиче ского давления. Мембрана 6 связана с золотником редукционного кла пана 8, который в зависимости от ее прогиба изменяет рабочее давление жидкости, подводимой через канал 4 из гидросистемы, пропорционально разности воздушных давлений, большей разности (скоростному напору) соответствует более высокое давление, подаваемое через канал 3 в ци линдр имитатора нагрузки. Канал 5 связан со сливной линией. В редук ционном клапане 7 установлен клапан 8, ограничивающий максимальное давление, поступающее в цилиндр имитатора.
Для более полного отражения факторов, характеризующих режим полета, в комплекс ощущений на ручке вводят параметр перегрузок (ускорений) самолета. Чувствительным элементом, измеряющим вели чину ускорения, в этом случае является инерционный груз, вводимый в систему управления. Для создания ограничителя или сигнализатора перегрузок этот груз соединяется с ручкой управления таким образом, чтобы сила инерции его при ускорении самолета создавала дополни тельное усилие на ручке.
Схемы распространенных приборов приведены на рис. 243.
На рис. 243, а представлена схема ручного управления самолетом, в систему рычагов которого введен груз 1\ сила инерции груза действует
3 1 0
в направлении, противоположном действию уравновешивающей (цент рирующей) пружины 2.
В схеме, изображенной на рис. 243,6, применен груз 4 и имитатор 1 ощущения руля на ручке в функции скорости самолета, связанные между собой через дифференциальный рычаг 2; гидроусилитель 5 раз мещен в этой схеме между рулем и имитатором 1,
Рис. 243. Схемы имитаторов «ощущения» на ручке управления с корректором в функции ускорения (перегрузки)
В схеме, представленной на рис. 243, в, применен, помимо рассмот ренного имитатора 1 и гидроусилителя 2, ограничитель перегрузок а, состоящий из нагружающего ручку цилиндра 5, управляемого инерци онным грузом 3, который может перекрывать канал 6, повышая тем самым перепад давления в цилиндре 5, определяющий величину на грузки ручки управления самолетом.
Недостатком первой схемы (см. рис. 243, а) является то, что усилие (ощущение) на ручке управления, создаваемое силой инерции груза /, сказывается на ручке при всех ускорениях выше lg. При втором спо собе (см. рис. 243, б) пружина 3, которая уравновешивает груз 4, может быть предварительно затянута с усилием, соответствующим любой вели чине ускорения. Следовательно, до тех пор, пока не будет достигнуто это ускорение, груз не сможет оказывать влияния на нормальное ощущение на ручке, создаваемое скоростным имитатором 1. При превышении за данной величины ускорения g сила инерции груза будет передаваться на ручку управления, суммируясь с ощущением, создаваемым имитато ром 1.
311