АВТОНОМНАЯ АВИАЦИОННАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2023 года по МПК F04B23/00 B64C13/36 

Изобретение относится к объемным гидравлическим машинам, в частности к автономной авиационной гидравлической насосной станции.

Из авторского свидетельства SU 1496389 А1, опублик. 10.12.1996, Кл. F04B 23/10, электроприводная насосная станция содержащая регулируемый насос, соединенный с электродвигателем. Для работы насосной станции требуется внешний источник электропитания переменного тока с постоянной частотой, при этом располагаемый расход гидравлической жидкости насоса регулируется изменением наклона люльки. Указанный насос не является автономным, кроме того он обладает низкой производительностью.

Из патента RU 2332588 С1, опублик. 27.08.2008, Кл. F04D 15/00, известна электроприводная насосная станция, электропитание которой осуществляется через электронный преобразователь частоты. Он обеспечивает возможность регулирования располагаемых расходов в более широком диапазоне, а также обеспечивает питание насосной станции от внешнего источника электроэнергии переменного тока с переменной частотой. Однако данный тип насосных станций также не является автономным и обладает низкой производительностью.

Известен проект автономной насосной станции, в состав которой входит топливный бак, камера разложения, осевая турбина, коробка приводов и гидравлический насос (Suggs, HJ; Luskus, LJ; Kilian, HJ; Mokry, JW "Exhaust Gas Composition of the F-16 Emergency Power Unit" (technical report); USAF, SAM-TR-79-2, Archived from the originalon 4 Mar 2016). В качестве топлива для данной насосной станции используется химическое монотопливо на основе гидразина, который под действием окружающего воздуха окисляется с интенсивным расширением. Газообразные продукты химической реакции с высоким давлением вызывают вращение осевой турбины, которая через редуктор обеспечивает работу гидравлического насоса. Среди достоинств следует отметить высокую производительность и автономность, к недостаткам следует отнести высокую токсичность продуктов распада монотоплива.

Существуют автономные насосные станции с приводом от двигателя внутреннего сгорания (патенты RU 165849, RU 191702, RU 150412, RU 162603), где в качестве источника энергии используется дизельное или бензиновое топливо. Данные станции обладают высокой автономностью, но не обеспечивают требуемого давления в гидросистеме, а также обладают низкими удельными характеристиками по массе и объему, поэтому не могут быть применены в авиационной технике.

Задачей изобретения является повышение автономности и производительности гидравлической насосной станции летательного аппарата, при отсутствии токсичных выбросов в результате ее работы и обеспечение требуемой выходной мощности и времени автономной работы в составе летательного аппарата.

Технический результат заключается в обеспечении автономности работы гидравлической насосной станции летательного аппарата в полете и на земле без привлечения внешних источников энергии, сохранении устойчивости и управляемости летательного аппарата при отказе силовой установки, повышении автономности базирования, достижении оптимальных геометрических характеристик и минимальной массы, реализации возможности поблочного размещения гидравлической насосной станции на борту летательного аппарата, обеспечении легкости конструкции, простоту эксплуатации и упрощение обслуживания.

Технический результат достигается благодаря автономной авиационной гидравлической насосной станцией, включающей аккумуляторную батарею с высокими удельными массо-габаритными параметрами, состоящей из отдельных химических источников электроэнергии, объединенных блоком управления их зарядом/разрядом, электрический трехфазный статический преобразователь электроэнергии из постоянного тока с напряжением до 350 В в переменный ток с напряжением 115/200 В и частотой 400 Гц, электродвигатель переменного тока, представляющий собой асинхронную или синхронную машину переменного тока, и плунжерный гидравлический насос аксиального типа с регулируемой подачей. В качестве химического источника электроэнергии используется литий-ионный аккумулятор или ампульный источник тока.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой изображена структурная схема автономной гидравлическая насосной станции.

На фиг. 1 используются следующие обозначения:

1 - источник электроэнергии,

2 - преобразователь электроэнергии,

3 - электродвигатель переменного тока,

4 - плунжерный гидравлический насос.

Автономная авиационная гидравлическая насосная станция включает источник электроэнергии 1, преобразователь электроэнергии 2, электродвигатель переменного тока 3 и плунжерный гидравлический насос 4.

В качестве источника электроэнергии 1 используется аккумуляторная батарея с высокими удельными массо-габаритными параметрами. Аккумуляторная батарея состоит из химических источников электроэнергии, соединенных в блоки весом не более 20 кг, которые соединены с блоком управления их зарядом/разрядом. Блок управления зарядом/разрядом регулирует зарядный ток, контролирует разрядный ток, с помощью блока управления производят балансировку аккумуляторов.

В качестве химического источника электроэнергии могут быть использованы литий-ионный перезаряжаемый аккумулятор или одноразовый ампульный источник тока. Электроэнергия аккумуляторов из химических источников электроэнергии обеспечивает работу насосной станции в течении заданного времени ее работы, в частности всего времени полета вплоть до снижения летательного аппарата и посадки.

Преобразователь электроэнергии 2 представляет собой электрический трехфазный статический малогабаритный преобразователь электроэнергии из постоянного тока в переменный ток. Преобразователь энергии включает коммутатор и плату управления с заданной логикой преобразования. Преобразователь энергии преобразует постоянный ток с напряжением до 350 В в переменный ток с напряжением 115/200 В и частотой 400 Гц и обеспечивает насосную станцию электроэнергией с требуемыми параметрами и качеством.

Электродвигатель переменного тока 3 представляет собой асинхронную или синхронную машину переменного тока и предназначается для передачи крутящего момента на вал гидравлического насоса 4. Корпус электродвигателя изготовлен из алюминиевого сплава, что обеспечивает минимальную массу при высокой выходной мощности. Электродвигатель переменного тока обладает высоким крутящим моментом, высоким КПД (более 95%) и высокими удельными массогабаритными показателями (более 3,5 кВт/кг).

Плунжерный гидравлический насос 4 аксиального типа с регулируемой подачей предназначен для обеспечения гидравлических приводов летательного аппарата рабочей жидкостью с требуемыми параметрами по давлению и расходам.

Автономная авиационная гидравлическая насосная станция обладает высокими параметрами по удельной мощности, т.е. имеет минимальную массу и высокую выходную мощность.

Разработанная конструкция автономной гидравлической насосной станции является новым техническим решением, не применявшимся ранее на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к объемным гидравлическим машинам, в частности к автономной авиационной гидравлической насосной станции. Станция включает аккумуляторную батарею, электрический трехфазный статический преобразователь электроэнергии 2 из постоянного тока с напряжением до 350 В в переменный ток с напряжением 115/200 В и частотой 400 Гц, электродвигатель 3 и плунжерный гидравлический насос 4 аксиального типа с регулируемой подачей. Аккумуляторная батарея выполнена с высокими удельными массогабаритными параметрами и состоит из химических источников электроэнергии, объединенных блоком управления их зарядом/разрядом. Электродвигатель 3 представляет собой асинхронную или синхронную машину переменного тока. Изобретение направлено на повышение автономности и производительности гидравлической насосной станции летательного аппарата при отсутствии токсичных выбросов в результате ее работы, обеспечение требуемой выходной мощности и времени автономной работы в составе летательного аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автономная авиационная гидравлическая насосная станция, включающая аккумуляторную батарею с высокими удельными массогабаритными параметрами, состоящую из химических источников электроэнергии, объединенных блоком управления их зарядом/разрядом, электрический трехфазный статический преобразователь электроэнергии из постоянного тока с напряжением до 350 В в переменный ток с напряжением 115/200 В и частотой 400 Гц, электродвигатель, представляющий собой асинхронную или синхронную машину переменного тока, и плунжерный гидравлический насос аксиального типа с регулируемой подачей.

2. Автономная авиационная гидравлическая насосная станция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве химического источника электроэнергии используется литий-ионный аккумулятор.

3. Автономная авиационная гидравлическая насосная станция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве химического источника электроэнергии используется ампульный источник тока.