СИСТЕМА ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2020 года по МПК B64C13/42 B64C27/64 

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам гидравлическим вертолета с активным резервированием и может быть использовано на летательном аппарате, преимущественно вертолете с бустерным управлением.

Система гидравлическая вертолета предназначена для питания различных потребителей вертолета и, в первую очередь, рулевых приводов системы управления вертолетом.

Для увеличения надежности гидросистема вертолета выполнена с активным резервированием, т.е. она состоит из двух гидросистем, полностью независимых друг от друга, каждая из которых состоит из гидробака, двух гидроаккумуляторов, шестеренчатого насоса, установленного на приводе главного редуктора, что обеспечивает нормальную работу гидросистемы в случае отказа двигателей и перехода вертолета на режим самовращения несущего винта, автомата разгрузки насоса, фильтров, датчиков давления и температуры, при помощи шлангов соединена с соответствующей камерой рулевого привода.

Известна система управления самолетом (патент US 2005109876, F04B 35/04, публ. 20.10.2011 г.), в которой предусмотрена резервная система с локальным электродвигателем и насосом для некоторых или всех гидравлических приводов. Местный резервный гидропривод имеет два источника питания: гидравлический в качестве основного и электрический в качестве резервного. Во время нормальной работы гидропривод получает жидкость под давлением из гидравлической системы, а поток жидкости в камеры контролируется сервоклапаном. Если гидравлическая система выходит из строя, электронный контроллер обнаруживает неисправность, наблюдая сигнал, указывающий давление от датчика давления, и контроллер включает местный гидравлический насос для подачи гидравлической жидкости высокого давления в гидравлический привод через сервоклапан.

Известна система гидравлическая вертолета Ми-8 (Техническое описание. Вертолет МИ-8, 1970 г., рис. 133), которая состоит из основной и дублирующей систем. Основная система предназначена для питания комбинированных рулевых приводов. Дублирующая система обеспечивает питание комбинированных рулевых приводов при выходе из строя основной гидросистемы. Насосы основной и дублирующей систем установлены на приводе главного редуктора, что обеспечивает нормальную работу гидросистемы в случае отказа двигателей и перехода вертолета на режим самовращения несущего винта. Все агрегаты основной и дублирующей гидросистем, за исключением насосов и рулевых приводов, смонтированы на панели как отдельный блок, который установлен в непосредственной близости от насосов и рулевых приводов, что значительно сокращает длину трубопроводов и обеспечивает быстрый монтаж и демонтаж гидросистемы на вертолете.

Особенностью гидросистемы с пассивным резервированием является наличие в дублирующей системе клапана аварийного питания, который при падении давления в основной системе включает в работу дублирующую систему. При этом насос дублирующей системы с холостого режима переключается на рабочий режим, происходит повышение давления в этой системе, и гидроусилители переходят на питание от дублирующей гидросистемы. Клапан аварийного питания является общей точкой для основной и дублирующей гидросистемы.

Недостатками гидросистемы с пассивным резервированием являются:

1) При наличии на вертолете такой гидросистемы в системе управления вертолетом устанавливаются однокамерные рулевые привода, что приводит к полной потере управляемости вертолета при единичном отказе камеры рулевых приводов.

2) В случае выхода из строя клапана аварийного питания в виде его протечки, который является общей точкой как основной, так и дублирующей гидросистем, происходит падение давления в обеих гидросистемах.

3) В случае выхода из строя основной гидросистемы, происходит потеря автоматической стабилизации вертолета т.к. автопилот работает только при питании рулевых приводов от основной гидросистемы. В случае отказа основной гидросистемы при включенном автопилоте управление рулевых приводов переводится на ручное управление, а их питание переключается на дублирующую гидросистему.

Техническая проблема, не решенная в известных устройствах, решаемая заявляемым изобретением, является создание системы гидравлической вертолета, состоящей из двух независимых гидросистем ГС 1 и ГС 2 и позволяющей установить в системе управления вертолетом двухкамерные рулевые приводы, что обеспечивает выполнение требования Авиационных правил АП-29 по дублированию энергетической части системы управления.

Технический результат заключается в повышении надежности гидравлической системы вертолета, в связи с наличием двух независимых гидросистем и, как следствие, повышение надежности работы автопилота и повышении безопасности полетов.

Технический результат достигается за счет того, что в системе гидравлической вертолета, содержащей гидробак 1, включающий емкости 2, 3, которые соединены трубопроводами с рулевыми приводами, - в соответствии с заявляемым изобретением, - рулевые приводы 19 выполнены двухкамерными, при этом их камеры 20, 21 изолированы друг от друга, емкость 3 гидробака 1 соединена посредством первой гидросистемы с камерами 20, а емкость 2 гидробака 1 соединена посредством второй гидросистемы с камерами 21, при этом каждая из гидросистем содержит шестеренчатый насос 5, снабженный автоматом разгрузки насоса 6, обратный клапан 7, проходной кран 8, электрогидравлический кран 9, бортовой клапан нагнетания 10, бортовой клапан всасывания 11, два гидроаккумулятора 12, датчик давления 13, два фильтра 15, соединенные посредством рукавов 24 и трубопроводов 25, при этом коллекторы нагнетания 16 и коллекторы слива 17 присоединены к камерам 20, а коллекторы нагнетания 16' и коллекторы слива 17' присоединены к камерам 21 рулевых приводов 19 с помощью шлангов 18.

Кроме того, емкости 2 и 3 гидробака 1 через проходные краны 8 посредством трубопроводов соединены с бортовыми клапанами нагнетания 10 и бортовыми клапанами всасывания 11.

При этом между автоматами разгрузки насоса 6 и электрогидравлическими кранами 9 установлены аккумуляторы 12, перед которыми находятся датчики давления 13.

Также на емкостях 2 и 3 гидробака 1 установлены датчики температуры 14.

Кроме того коллекторы 16 и 17 первой гидросистемы соединены трубопроводами с гидродемпфером 22 и гидроупором 23 системы управления вертолетом.

Применение гидробака 1, включающего изолированные емкости 2, 3, использование двухкамерных рулевых приводов 19, каждый из которых содержит изолированные камеры 20 и 21, при этом емкость 3 гидробака 1 соединена посредством первой гидросистемы с камерами 20, а емкость 2 гидробака 1 соединена посредством второй гидросистемы с камерами 21 рулевых приводов 19, направлено на повышение надежности гидравлической системы вертолета, в связи с наличием двух независимых гидросистем и, как следствие, повышение надежности работы автопилота и повышении безопасности полетов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом:

фиг. 1 - принципиальная схема гидросистемы вертолета.

Система гидравлическая вертолета (фиг. 1) состоит из гидробака 1, состоящего из двух не сообщающихся между собой емкостей 2 и 3 и имеющего заливную горловину 4. К емкостям 2, 3 подключены две автономные гидросистемы ГС 1 и ГС 2. Каждая гидросистема ГС 1 и ГС 2, входящие в гидравлическую систему вертолета, состоит из шестеренчатого насоса 5, соединенного с шестернями главного редуктора (не показано) и снабженного автоматом разгрузки насоса 6, обратного клапана 7, проходного крана 8, электрогидравлического крана 9, бортового клапана нагнетания 10, бортового клапана всасывания 11, двух гидроаккумуляторов 12, датчика давления 13, датчика температуры 14, двух фильтров 15, последовательно соединенных посредством рукавов 24 и трубопроводов 25. Некоторые из трубопроводов 25 подходят к коллекторам 16, 16' и 17, 17'. В гидравлической системе установлены четыре двухкамерных рулевых привода 19, имеющие изолированные друг от друга камеры 20 и 21.

Коллекторы нагнетания 16 и коллекторы слива 17 первой гидросистемы ГС1 присоединены к камерам 20, а коллекторы нагнетания 16' и коллекторы слива 17' второй гидросистемы ГС2 присоединены к камерам 21 рулевых приводов 19 с помощью соединяющих шлангов 18.

Емкости 2 и 3 гидробака 1 через проходные краны 8 посредством трубопроводов соединены с бортовыми клапанами нагнетания 10 и бортовыми клапанами всасывания 11. Емкость 2 гидробака 1 соединена посредством нагнетающих и сливных трубопроводов второй гидросистемы ГС 2 с камерами 21 каждого из четырех рулевых приводов 19. А емкость 3 соединена посредством первой гидросистемы ГС 1 с камерами 20.

Между автоматами разгрузки насоса 6 и электрогидравлическими кранами 9 установлены аккумуляторы 12, перед которыми находятся датчики давления 13. На емкостях 2 и 3 установлены датчики температуры 14. Коллекторы 16 и 17 только гидросистемы ГС 1 соединены трубопроводами с гидродемпфером 22 и гидроупором 23 системы управления вертолетом.

На основании показаний датчиков 13 и 14 контролируют состояние гидравлической системы. Двухкамерные рулевые приводы 19 предназначены для управления несущим и рулевым винтами вертолета (не показано). Шестеренчатый насос 5 необходим для создания давления в гидросистемах. В случае превышения заданного верхнего предела давления срабатывает автомат разгрузки насоса 6, и часть жидкости сливается в гидробак 1.

Бортовые клапаны нагнетания 10 и всасывания 11 служат для закрытой заправки гидробака 1. Проходной кран 8 блокирует обратную утечку жидкости из гидробака 1 после заправки. Гидроаккумуляторы 12 сглаживают перепады давления при работе потребителей гидроэнергии.

Электромагнитные краны 9 расположены в кабине пилота, соответственно промаркированы, служит для отключения вышедшей из строя гидросистемы.

Система гидравлическая работает следующим образом.

От наземного источника гидрожидкость подается в емкости 2 и 3 гидробака 1 через бортовые клапаны нагнетания 9 и проходные краны 7. После заполнения емкостей 2 и 3 наземный источник отсоединяется. Теперь гидросистема готова к работе. При запуске двигателей вертолета начинают вращаться шестерни главного редуктора, к которым подсоединены шестеренчатые насосы 5. При достижении определенного значения давления срабатывают автоматы разгрузки насоса 6, которые переключают насосы на холостой режим. После падения давления до определенной величины автоматы разгрузки насоса 6 переключают насосы на рабочий режим.

Главной задачей гидравлической системы является питание двухкамерных рулевых приводов 19 системы управления вертолетом. В случае появления какой-либо неисправности в одной из гидросистем ГС1 или ГС2 и появления соответствующей индикации на приборной доске, пилот при помощи электромагнитного крана 9 отключает вышедшую из строя гидросистему. Вследствие этого, давление в соответствующей камере каждого рулевого привода падает, а управление вертолетом осуществляется при помощи вторых камер рулевых приводов.

Таким образом, система гидравлическая с активным резервированием, подключенная к двухкамерным рулевым приводам системы управления вертолетом, увеличивает надежность автопилота и безопасность полетов вертолета.

Технический результат достигается за счет того, что в системе гидравлической с активным резервированием отсутствует клапан аварийного питания, который в прототипе является общей точкой двух гидросистем: основной и дублирующей. Обе гидросистемы, входящие в предлагаемую систему гидравлическую с активным резервированием, являются полностью независимыми друг от друга. Поэтому любой отказ в одной из них никак не сказывается на управлении вертолетом.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам гидравлическим вертолета с активным резервированием. Система гидравлическая вертолета содержит гидробак (1) с изолированными емкостями (2, 3), которые соединены трубопроводами с двухкамерными рулевыми приводами (19). При этом их камеры (20, 21) изолированы друг от друга. Емкость (3) гидробака (1) соединена посредством первой гидросистемы с камерами (20), а емкость (2) гидробака (1) соединена посредством второй гидросистемы с камерами (21). При этом каждая из гидросистем содержит шестеренчатый насос (5), соединенный с шестернями главного редуктора и снабженный автоматом разгрузки насоса (6), обратный клапан (7), проходной кран (8), электрогидравлический кран (9), бортовой клапан нагнетания (10), бортовой клапан всасывания (11), два гидроаккумулятора (12), датчик давления (13), два фильтра (15), соединенные посредством рукавов (24) и трубопроводов (25). Коллекторы нагнетания (16, 16') и коллекторы слива (17, 17') присоединены к камерам (20, 21) рулевых приводов (19) с помощью шлангов (18). Достигается повышение надежности работы автопилота и повышение безопасности полетов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система гидравлическая вертолета, содержащая гидробак (1), включающий емкости (2, 3), которые соединены трубопроводами с рулевыми приводами, отличающаяся тем, что рулевые приводы (19) выполнены двухкамерными, при этом их камеры (20, 21) изолированы друг от друга, емкость (3) гидробака (1) соединена посредством первой гидросистемы с камерами (20), а емкость (2) гидробака 1 соединена посредством второй гидросистемы с камерами (21), при этом каждая из гидросистем содержит шестеренчатый насос (5), снабженный автоматом разгрузки насоса (6), обратный клапан (7), проходной кран (8), электрогидравлический кран (9), бортовой клапан нагнетания (10), бортовой клапан всасывания (11), два гидроаккумулятора (12), датчик давления (13), два фильтра (15), соединенные посредством рукавов (24) и трубопроводов (25), при этом коллекторы нагнетания (16) и коллекторы слива (17) присоединены к камерам (20), а коллекторы нагнетания (16') и коллекторы слива (17') присоединены к камерам (21) рулевых приводов (19) с помощью шлангов (18).

2. Система гидравлическая вертолета по п. 1, отличающаяся тем, что емкости (2 и 3) гидробака (1) через проходные краны (8) посредством трубопроводов соединены с бортовыми клапанами нагнетания (10) и бортовыми клапанами всасывания (11).

3. Система гидравлическая вертолета по п. 1, отличающаяся тем, что между автоматами разгрузки насоса (6) и электрогидравлическими кранами (9) установлены аккумуляторы (12), перед которыми находятся датчики давления (13).

4. Система гидравлическая вертолета по п. 1, отличающаяся тем, что на емкостях (2 и 3) гидробака (1) установлены датчики температуры (14).

5. Система гидравлическая вертолета по п. 1, отличающаяся тем, что коллекторы (16 и 17) первой гидросистемы соединены трубопроводами с гидродемпфером (22) и гидроупором (23) системы управления вертолетом.