Меню

Блок передачи мощности самолет



Блок передачи мощности — Power transfer unit

В авиации блок передачи мощности (PTU) — это устройство, которое передает гидравлическую мощность от одной из гидравлических систем самолета к другой в случае отказа или отключения второй системы.

PTU используется, например, когда есть давление правой гидравлической системы, но нет давления левой гидравлической системы. В этом примере PTU передает гидравлическую мощность от правой гидравлической системы к левой гидравлической системе. PTU состоит из гидравлического двигателя, соединенного с гидравлическим насосом через вал.

Поскольку соединение чисто механическое, при работе PTU не происходит перемешивания гидравлической жидкости между левой и правой гидравлическими системами.

Содержание

  • 1 Философия дизайна
  • 2 однонаправленных и двунаправленных PTU
  • 3 линейных и наклонно-осевых PTU
  • 4 Механизм работы и характерные шумы
  • 5 Примечания
  • 6 Внешние ссылки

Философия дизайна

Самолеты большой транспортной категории с гидравлическими системами управления полетом и коммунальными службами обычно имеют несколько независимых гидравлических систем, приводимых в действие комбинацией гидравлических насосов с приводом от двигателя и с электрическим приводом. Для резервирования обычно требуется несколько гидравлических систем, где, например, если одна система выходит из строя или теряет гидравлическую жидкость, уцелевшая система может по-прежнему обеспечивать достаточную мощность для критических систем для продолжения безопасного полета и посадки.

На авиалайнерах или бизнес-джетах с механическими средствами управления полетом обычно имеется не менее двух блоков управления гидравлической мощностью (исполнительных механизмов) для каждой критической поверхности управления полетом — это рули высоты, руль направления и элероны. Только два источника могут использоваться, если присутствует какая-либо форма механического реверса (т.е. пилот все еще может управлять самолетом вручную, но с некоторыми трудностями, через механические соединения и кабели, если гидравлическая мощность потеряна).

На самолетах с электродистанционным управлением необходимо как минимум три независимых источника энергии. Между тем, интерцепторы и закрылки считаются второстепенными органами управления полетом и могут иметь только один источник гидравлической энергии, при условии, что управление полетом может быть развернуто симметрично.

Точно так же шасси, тормоза и рулевое управление носовым колесом — это системы, которые не считаются критическими для полета, и, следовательно, они обычно приводятся в действие только одной гидравлической системой на авиалайнере или бизнес-джете.

Если воздушное судно приводится в действие одной гидравлической системой, PTU становятся полезными, поскольку позволяют одному источнику энергии, например насосу, приводимому в действие одним уцелевшим двигателем, приводить в действие более одной гидравлической системы, если источник энергии в этой системе вышел из строя. PTU работают только при условии, что система не пробита и не потеряла жидкость, потому что они не допускают передачу жидкости, а только передачу механической работы.

Например, в оригинальной конструкции Airbus A320 гидравлика шасси (выдвижение / уборка, тормоза и рулевое управление) приводилась исключительно в действие системой Green (левая), приводимой в действие насосом с приводом от левого двигателя. В случае отказа левого двигателя во время взлета шасси не сможет втягиваться, поскольку в зеленой гидравлической системе на A320 нет вспомогательного мотонасоса. (На современных А320 рулевое управление передним колесом приводится в действие желтой системой.)

PTU решает эту проблему, обеспечивая вращающуюся механическую связь между обеими системами, поэтому насос с приводом от двигателя для желтой (правой) системы на двигателе правого борта, размер которого слишком велик для нормальной гидравлической нагрузки, может сбрасывать избыточную мощность в зеленую систему через PTU, и позволяют продолжить втягивание шасси с приводом, одновременно поддерживая гидравлическое давление на органы управления полетом зеленой системы.

Обеспечение уборки шасси в случае отказа — одна из потенциальных гарантий, предоставляемых PTU. В качестве альтернативы разработчик может выбрать второй электродвигательный насос, выполняющий эту роль, если PTU не требуется. Однако дополнительный моторный насос может быть тяжелее PTU, и сложные торговые исследования могут отдавать предпочтение тому или иному варианту, в зависимости от того, какие случаи отказа вы рассматриваете и насколько важен вес в компромиссе.

Читайте также:  Бензопилы мощностью более 3 квт

Однонаправленные и двунаправленные PTU

На Airbus A320 желтая система может питать зеленую систему, но поскольку она также является двунаправленной, в случае отказа двигателя правого борта зеленая система может помочь запитать желтую систему, сбрасывая в нее избыточную мощность через тот же механизм. Это также известно как «обратимый» PTU.

На некоторых других самолетах направление вращения PTU и, следовательно, поток жидкости через него может быть рассчитан на работу только в одном направлении. Бизнес-джет Citation X — один из таких самолетов с однонаправленным PTU, защищенным контрольными заслонками и линией сваливания противодавления, которая позволяет правой гидравлической системе помогать левой гидравлической системе и левому вспомогательному моторному насосу убираться. шасси только при отказе двигателя левого борта.

На других самолетах функция двунаправленного реверсивного PTU может быть выполнена с помощью двух однонаправленных PTU, установленных бок о бок, расположенных в противоположных направлениях друг к другу. Таким образом, гидравлическая система вертолета CH-47 Chinook использует сдвоенные однонаправленные PTU.

Проточные и наклонно-осевые PTU

Гидравлические блоки передачи мощности, по сути, представляют собой не что иное, как гидравлический двигатель, соединенный с гидравлическим насосом через вал, как таковой концептуально они могут быть любым типом двигателя или насоса, такими как лопаточные , зубчатые , крыльчатые или линейные поршневые, или с регулируемым рабочим объемом. рядные поршневые типы.

Обычно, хотя PTU являются парными линейными поршневыми двигателями / насосами, либо с изогнутой, либо с прямой осью.

Прямоосный рядный поршневой насос / двигатель опирается на наклонную внутреннюю наклонную шайбу, которая перемещает башмаки поршней вверх и вниз вокруг внутреннего плунжера поршня насоса, смазываемого самой жидкостью — этот вид PTU может напоминать два цилиндра скреплены болтами, с входным и выходным портами на обоих концах. Пример линейного PTU с прямой осью можно найти в гидравлической системе Cessna Citation X.

Линейный поршневой насос с изогнутой осью работает так же, но без наклонной наклонной шайбы, вместо этого вся вращающаяся группа наклонена для достижения рабочего объема поршня. Пример рядного ПТУ с гнутой осью можно найти в гидравлической системе Hawker 4000.

В других представлениях двигатель / насос постоянного рабочего объема с изогнутой осью может быть соединен с двигателем переменного рабочего объема с прямолинейной осью, как в случае Airbus A320 PTU.

Механизм работы и характерные шумы

Механизм, с помощью которого работает PTU, — это помпаж, самозапуск PTU только за счет чисто механического воздействия, возникающего в результате перепада давления между двумя гидравлическими системами, к которым он подключен. Следовательно, PTU очень быстро ускоряется под нагрузкой, вызванной дельта-P, а затем останавливается так же внезапно, как только давление выравнивается. Каждый скачок давления может длиться всего секунду, вызывая режим остановки-запуска.

На практике это приводит к внезапному «свист-свист», когда катушка поднимается и опускается, что производит громкий шум, похожий на лай собаки. Пассажиры, летавшие на Airbus A320, часто слышат «лай собаки» PTU, как правило, когда работает только один двигатель, или когда электрический моторный насос желтой системы является единственным активным источником гидравлической энергии, PTU приводится в действие механически. Следовательно, обычно PTU слышен только при запуске или выключении. Он очень редко слышен в полете, за исключением случаев кратковременного дефицита мощности при втягивании шасси или неисправности гидравлической системы.

Читайте также:  Пусковая мощность авто аккумулятора

В литературе Airbus говорится, что PTU выполняет «самотестирование» при запуске, однако PTU не содержит никакой электронной помощи двигателю и не может получить команду на запуск, он запускается сам по себе только при наличии гидравлического давления. Однако запорные клапаны с электромагнитным питанием могут отключать PTU с помощью кнопочного переключателя (pb / sw) в кабине экипажа, но эта функция используется редко.

Источник

Гидравлическая система самолета

Гидравлическая система самолета предназначена для управления механизмами и системами, которые отвечают за безопасность полета. На современных самолетах гидравлическая система имеет большое значение, наблюдается широкое использование гидроприводов рулевых поверхностей. Долговечность, живучесть и надежность гидросистемы обеспечивает совершенство конструкции агрегатов, многократное резервирование в качестве гидропривода источника энергии, автоматизация управления, контроль работы экипажа.

Использование гидроприводов на самолете вызвано относительно малыми размерами и габаритами, малой инерционностью и большим быстродействием исполнительных механизмов. Гидравлический аппарат имеет массу и габариты в размере 10% габаритов и массы электрического агрегата такой же мощности и назначения.

Гидравлическая система самолета 2

Гидравлические системы используют для управления рулями и стабилизатором, выпуска и уборки шасси просадочно-взлетной механизации, прочих потребителей.

Недостатком гидросистемы самолета является сравнительно большая масса рабочего тела, трубопроводов и агрегатов, зависимость их работы от температуры окружающего пространства. Повреждения трубопроводов и агрегатов, из-за чего теряется герметичность, могут послужить причиной выброса жидкости, а далее – отказов гидросистемы.

В большинстве самолетов рабочим телом гидросистемы является гидравлическое авиационное масло АМГ-10. Во многом характер работы системы зависит от свойств этой жидкости.

Она нейтральна к дюралюминию и стали, а вязкость незначительно изменяется по температуре. Жидкость становится пожароопасной при достижении температуры 120°C. На самолете Ил-86 применяют негорючую взрывобезопасную жидкость на основе минеральных масел НГЖ-4, которая выдерживает температуру до 200°C.

Чаще всего на авиалайнерах используются гидросистемы с приводом от авиационных двигателей, с воздушным или электрическим приводом, имеющие в конструкции насосы переменной производительности.

Принцип работы гидравлической системы самолета

Гидравлическая система самолета 343

Гидросистема самолета состоит из двух частей:

сеть источников давления – предназначена для аккумулирования энергии, создания рабочего давления, распределения по потребителям и размещения запаса жидкости, регулирования давления внутри системы;

сеть потребителей – состоит из компонентов, каждый из которых предназначен для запуска определенного механизма.

Например, гидравлическая система современного самолета питает рабочей жидкостью:

приводы механизации крыла и системы управления самолетом;

сети выпуска-уборки шасси;

механизмы поворота колес передней стойки;

сети управления задним и передним грузолюком;

сети управления стеклоочистителями;

сети торможения колес.

Ко многим потребителям поступает энергия одновременно от нескольких гидросистем. При выходе из строя одной гидросистемы потребитель без проблем продолжает питаться ресурсами другой.

Рулевые поверхности на самолете управляются от максимально возможного числа установленных систем, а ответственные потребители (шасси, закрылки и т.д.) – как минимум от 2 гидравлических систем. Те потребители, которые работают только в положении самолета на земле, управляются одной гидросистемой.

Гидравлическая система самолета 4545

Каждая гидросистема имеет, кроме основных насосов, резервные источники питания. Последние представлены гидротрансформаторами, турбонасосными установками и электроприводными насосными станциями.

Предназначение гидротрансформаторов заключается в создании давления в гидросистеме во время отказа основных насосов или отказа двигателя, используя энергию смежной гидросистемы. Передача мощности при этом с одной гидравлической системы в другую происходит без перехода рабочей жидкости.

Гидротрансформатор – это резервный агрегат, который состоит из двух нерегулируемых моторов-насосов.

В гидротрансформаторе каждый из моторов-насосов подсоединен к своей гидросистеме, их жидкости между собой не контактируют. Во время работы гидротрансформатора один из моторов-насосов работает в качестве гидромотора и вращает второй мотор-насос, создающий давление рабочей жидкости в системе питания.

Читайте также:  Автомат расчет тока по мощности

Роль турбонасосных установок заключается в создании давления жидкости во время полета самолета при отказе двигателя определенной системы и для функционирования потребителей гидравлической системы при стоянке летательного аппарата на земле с выключенными двигателями. Турбонасосная установка – это гидравлический насос, который приводится в действие от работы воздушной турбины. Сжатый воздух для установки отбирается от одного из двигателей или ВСУ самолета. Насосные станции с электроприводом являются аварийным источником давления во время полета и питают потребителей при обслуживании самолета на земле.

Для предотвращения кавитации перед насосом в линии всасывания создают избыточное давление. С этой целью дренажную систему гидробака подключают к компрессору авиадвигателя, соединяют с системой кондиционирования или подключают к ней подкачивающие насосные станции.

Гидравлическая система самолета 45454

На большинстве самолетов как основная используется гидравлическая система с насосами переменной производительности. В ней давление увеличивается за счет аксиальных роторно-плунжерных насосов. Чувствительный компонент автоматического насоса реагирует на смену величины давления в гидравлической системе и через сервомеханизм изменяет производительность насоса, ход плунжеров, положение наклонной шайбы. Почти постоянно насос способен производить подачу в широком диапазоне давлений. Достигнув определенного значения давления, близкого к рабочему в гидросистеме, срабатывает автоматический механизм, и производительность насоса уменьшается до минимальной, необходимой для его охлаждения и смазки. Охлаждение жидкости выполняется в радиаторе.

Когда давление жидкости понижается, автомат производит включение насоса на полную подачу. Если автоматическое устройство не работает, насос начинает функционировать с максимальной производительностью, когда через предохранительный клапан в бак сбрасывается избыточная жидкость.

Преимущество гидравлической системы с насосами переменной производительности заключается в плавной разгрузке насосов, уменьшающей гидроудары.

Работа гидравлической системы с насосами постоянной производительности схожа с работой гидросистемы с насосами переменной производительности тем, что так же может направляться по 2-х магистралях:

магистраль, питающая потребителей;

магистраль, соединяющая линию высокого давления и гидробак.

Отличие от системы с насосами переменной производительности заключается в том, что жидкость не может одновременно двигаться в двух направлениях.

При зарядке гидроаккумулятора или работе потребителей жидкость из насоса через автомат разгрузки и фильтр поступает в систему на потребители и на зарядку аккумулятора. Когда давление повышается до предела рабочей величины, происходит переключение движения рабочей жидкости автоматом разгрузки в линию слива.

Основной недостаток гидросистем с насосами постоянной производительности –необходимость всегда работать с автоматом разгрузки. Такие системы недолговечны, ведь из-за неоднократных отключений-подключений насосов возникают дополнительные колебания.

Кроме использования автомата разгрузки, существуют другие схемы подключения насосов постоянной производительности. Их используют в основном в аварийных гидросистемах.

Силовые приводы по технологии изменения давления жидкости разделяются на:

приводы, которые преобразуют давление жидкости в движение поршня в цилиндре;

приводы, которые преобразуют энергию давления во вращение ротора.

Первые называют гидроцилиндрами, вторые – гидророторами.

Гидромоторы – роторно-плунжерный насос, к которому подходит под высоким давлением жидкость.

Гидроаккумулятор – шаровой или цилиндрический баллон. Его внутренние полости разделяются на части упругой резинотканевой мембраной или свободноплавающим поршнем. Верхние камеры гидроаккумуляторов заполнены азотом, нижние соединены с нагнетающей магистралью.

Давление рабочей жидкости смещает поршень вниз и сжимает азот, аккумулируя энергию. Расход энергии происходит при расширении азота, когда жидкость выталкивается в систему из гидроаккумулятора.
Функции гидроаккумулятора:

уменьшение колебаний давления жидкости, вызываемых работой гидроприводов, распределительных устройств, автомата разгрузки, насоса;

кратковременное увеличение начальной мощности системы при включении гидропривода;

при отказе насоса работает как аварийный источник энергии.

Источник