Блок передачи мощности гидравлической системы самолета Российский патент 2023 года по МПК B64C13/36 F15B15/18 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к резервным источникам гидравлических систем самолетов, и может найти применение в комплексе бортового оборудования самолета, где требуется передача энергии от одной гидравлической системы самолета к другой в случае отказа или отключения второй системы.

Известно средство передачи гидравлической энергии от одной подсистемы гидропитания к другой в гидравлической системе самолета по патенту РФ № 1812746 (МПК B64C 13/36, опубл. 20.07.2001 г.), выполненное в виде дискретного устройства передачи гидроэнергии, соединенного через командные распределители с линиями нагнетания основной и резервной подсистемы гидропитания. При этом исполнительные гидроцилиндры некоторых бортовых систем самолета соединены как с одной из подсистем гидропитания, так и с дискретным устройством передачи гидроэнергии.

Недостатком аналога является сложность устройства и большие массогабаритные показатели.

Известно также средство передачи гидравлической энергии от тормозной подсистемы гидропитания к основной подсистеме гидропитания гидравлической системы самолета Ту-134 (В.А. Бороденко, Самолет Ту-134А. Конструкция и эксплуатация, Москва, Машиностроение, 1975 г., рис. 5.1, стр. 177-261), которая включает также автономную подсистему гидропитания и подсистему дренажа и наддува гидробаков. В случае неисправности основной подсистемы гидропитания в рассматриваемой гидравлической системе включается система управления выпуском шасси, запитываемая от тормозной подсистемы гидропитания.

Недостатком аналога является ограничение функциональных возможностей, обусловленное применимостью только для самолетов со средней пассажировместимостью. Кроме того, данное устройство имеет увеличенные массогабаритные показатели и малую вероятность безотказной работы.

Известно также средство передачи гидравлической энергии от третьей к первой подсистеме гидропитания (блок передачи мощности) гидравлической системы самолета Ту-154 (см. Ф.А. Волошин, А.Н. Кузнецов, В.Я. Покровский, А.Я. Соловьев. Самолет Ту-154. Конструкция и техническое обслуживание. Часть 1, Москва, Машиностроение, 1975 г., рис. 5.8, стр. 262-389), которая включает также вторую подсистему гидропитания и систему наддува с баллонами сжатого газа. Средство передачи гидравлической энергии выполнено в виде дополнительной линии нагнетания, вход которой соединен с линией нагнетания третьей подсистемы гидропитания, а выход - с линией нагнетания первой подсистемы гидропитания. Дополнительная линия нагнетания также снабжена краном, выполненным с возможностью открытия и закрытия подачи давления рабочей жидкости от источника гидравлической энергии третьей подсистемы гидропитания, и обратным клапаном.

Недостатком аналога являются большие массогабаритные показатели и недостаточная надежность работы гидравлической системы.

Известен также вспомогательный источник гидравлической энергии (так называемый блок передачи мощности) гидравлической системы самолета по патенту RU 2010 147 306 A, МПК B64C 13/36, опубл. 27.05.2012 г., содержащей три подсистемы гидропитания, соединенные с силовыми приводами потребителей гидравлической энергии. Вход блока передачи мощности соединен дополнительной линией всасывания с полостью гидробака с рабочей жидкостью первой подсистемы гидропитания, а выход - с выходом второй дополнительной магистрали линии нагнетания первой подсистемы гидропитания, что обеспечивает восстановление давления в неисправном контуре, фактически не переводя жидкость из рабочего контура в неисправный заявляемой гидравлической системы. Этот блок всегда активирован, но фактически срабатывает в зависимости от перепада давления между двумя гидросистемами.

Недостатком аналога является неустойчивая работа блока передачи мощности при изменении нагрузки на исполнительных гидродвигателях, что вызывает неконтролируемое изменение давления рабочей жидкости в гидросистеме как на входе в гидромотор, так и на выходе из насоса. Из-за колебаний давлений блок передачи мощности может как быстро ускоряться под нагрузкой, так и внезапно останавливаться, что приводит ко многим негативным эксплуатационным факторам. Кроме того, используемые на входе в гидромотор агрегаты дистанционного включения блока передачи мощности и устройства ограничения мощности подаваемой к гидромотору гидравлической энергии не учитывают действительные потребности энергии за насосом в аварийной подсистеме.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является блок передачи мощности гидравлической системы самолета (патент RU 2 774 276 С1, МПК B64C 13/36, F15B 15/18, опубл. 16.06.2022), который включает в себя гидромотор, ограничитель расхода, электрогидрораспределитель, насос, вал, обратный клапан, резервный источник энергии, регулятор с гидравлическим пропорциональным позитивным управлением для изменения крутящего момента и частоты вращения гидромотора, состоящий из дросселя, плунжера, пружин, коромысла и многопозиционного трехлинейного распределителя.

Недостатком ближайшего аналога является неустойчивая работа блока передачи мощности на резонансных частотах, что приводит к неконтролируемому изменению давления рабочей жидкости в гидросистеме как на входе в гидромотор, так и на выходе из насоса.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей блока передачи мощности гидравлической системы самолета за счет использования в качестве корректирующего сигнала давления нагрузки.

Технический результат - сокращение ошибки во время определения аварийного режима работы системы, повышение быстродействия, точности, устойчивости работы блока передачи мощности.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что блок передачи мощности, состоящий из гидромотора, подключенного к питанию через ограничитель расхода и электрогидрораспределитель и соединенного с насосом через вал, имеющий за обратным клапаном регулятор с гидравлическим пропорциональным позитивным управлением, обеспечивающий изменение давления в линии нагнетания насоса при изменении действительной нагрузки на исполнительных гидродвигателях, подключенных к резервному источнику энергии, которое в свою очередь за обратным клапаном преобразуется в командное давление в линии управления регулятором гидромотора, обеспечивая необходимые крутящий момент и частоту вращения гидромотора, осуществляющего привод насоса, в отличие от прототипа в регуляторе с гидравлическим пропорциональным позитивным управлением которого дроссель соединен c гидравлическим конденсатором, одна полость которого подключена к плунжеру коромысла через дополнительный дроссель, а другая - напрямую к этому плунжеру, и с плунжером, который с помощью постоянной и настраиваемой пружин связан с коромыслом, которое соединено с многопозиционным трехлинейным распределителем.

Сущность устройства поясняется чертежом.

Блок передачи мощности гидравлической системы самолета содержит насос 1 первой подсистемы, соединенный механически валом с гидромотором 2 второй подсистемы, который подключен к питанию этой подсистемы через ограничитель расхода 3 и электрогидрораспределитель 4. В свою очередь насос 1 через обратный клапан 5 и дроссель 6 соединен гибкой обратной связью с гидравлическим конденсатором 7, одна полость которого подключена напрямую к плунжеру 8, а другая соединена с плунжером 8 через дополнительный дроссель 9 и c плунжером 10, который связан постоянной 11 и настраиваемой 12 пружинами с коромыслом 13, которое через постоянную пружину 14 соединено с плунжером 8, и далее с многопозиционным трехлинейным распределителем 15 регулятора, который через обратный клапан 16 связан со второй подсистемой.

Блок передачи мощности гидравлической системы самолета, являющийся подсистемой резервирования в гидравлической системе самолета, работает следующим образом. Насос 1 блока передачи мощности подключен всасывающими и дренажными линиями к баку первой подсистемы и соединяется через обратный клапан 5 с исполнительными гидродвигателями. При включении в работу исполнительных гидродвигателей давление в нагнетательной линии насоса меняется. Пропорционально действию нагрузки на исполнительных гидродвигателях первой подсистемы величина давления в дросселе 6 преобразуется в управляющее давление (не более 5 МПА) для работы регулятора гидромотора 2, подключенного ко второй подсистеме с помощью электрогидрораспределителя 4 и ограничителя расхода 3. Командное давление, отражающее действительную величину нагрузок на гидродвигателях, поступает к плунжеру 10, ход которого ограничивают пружины 11 и 12. Если баланс сил на плунжере нарушается, то плунжер 10, воздействуя через коромысло 13 на многопозиционный трехлинейный распределитель 15, изменяет баланс сил на толкателе - золотнике, связанном с устройством управления рабочим объемом гидромотора.

Гидравлическое пропорциональное позитивное управление гидромотором 2 позволяет бесступенчато изменять его рабочий объем пропорционально давлению управления, подаваемого от дросселя 6, связанного с линией нагнетания от насоса 1 к исполнительным гидродвигателям. В начальном положении при невысоком давлении управления (отсутствие команды на перемещение исполнительных гидродвигателей или невысокой нагрузки на них) гидромотор 2 находится на минимальном рабочем объеме, обеспечивая минимальный крутящий момент для привода насоса и максимальную частоту вращения насоса. При изменении ситуации возрастает давление управления за дросселем 6, регулятор гидромотора начинает отслеживать управляющий сигнал и увеличивает рабочий объем гидромотра, обеспечивая увеличение крутящего момента и уменьшения частоты вращения. Тем самым снижается потребляемый для привода гидромотора расход рабочей жидкости от второй подсистемы.

Регулятор гидромотора работает от рабочего давления во второй подсистеме через обратный клапан 16. Минимальное управляющее давление для работы толкателя распределителя 15 для обеспечения качества регулирования, поступающее от первой подсистемы через дроссель 6, не должно быть ниже 3 МПа. Максимально допустимое давление управления - 5 МПа. Несмотря на работу регулятора гидромотора от двух подсистем, рабочие жидкости не смешиваются и дренажные линии должны быть подключены соответственно.

При работе привода на больших частотах, при случайном резком изменении позиционной и инерционной нагрузок вступает в действие устройство коррекции по производной от перепада давлений. Устройство, формирующее корректирующий сигнал, состоит из гидравлического конденсатора 7, одна полость которого соединена с плунжером 10 коромысла 13, через дроссель 6 с исполнительными гидродвигателями и через дроссель 9 с плунжером 8, а другая полость - напрямую с плунжером 8, который с помощью пружины 14 соединен с коромыслом 13. Опережающий сигнал гибкой обратной связи, формируемой гидравлическим конденсатором 7 и сопротивлением 9, приводит к повороту коромысла 13 и соответствующему смещению распределителя 15, обеспечивая тем самым повышение точности работы при больших частотах, что, в свою очередь, уменьшает характерный рабочий объем гидромотора 2, уменьшая подачу насоса 1.

Таким образом, заявленный блок передачи мощности гидравлической системы самолета обеспечивает регулируемую работу гидромотора в зависимости от требуемых действительных нагрузок на резервируемых исполнительных гидродвигателях, реализуя положительную обратную связь по нагрузке и отрицательную обратную связь по производной от перепада давлений на больших частотах работы привода. Отбираемая от основной подсистемы мощность для организации работы блока передачи мощности является автоматически регулируемой величиной и отражает реальную потребность использования.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности блока передачи мощности, повысить быстродействие, точность, устойчивость, а также ресурс и надёжность гидравлической аварийной системы самолёта, сократить ошибку во время определения аварийного режима работы системы, в том числе за счет учета информации о действительной нагрузке на исполнительных гидродвигателях.

Изобретение относится к резервным источникам гидравлических систем самолетов. Блок передачи мощности состоит из гидромотора, подключенного через ограничитель расхода и электрогидрораспределитель и соединенного с насосом через вал, имеющий за обратным клапаном регулятор с гидравлическим пропорциональным позитивным управлением. Давление за обратным клапаном преобразуется в командное давление в линии управления регулятором гидромотора. В регуляторе дроссель соединен c гидравлическим конденсатором. Одна полость конденсатора подключена к плунжеру коромысла через дополнительный дроссель. Другая полость конденсатора подключена напрямую к этому плунжеру, и с плунжером, который с помощью постоянной и настраиваемой пружин связан с коромыслом, которое соединено с многопозиционным трехлинейным распределителем. Достигается повышение быстродействия, точности, устойчивости блока передачи мощности. 1 ил.

Блок передачи мощности гидравлической системы самолета, состоящий из гидромотора, подключенного к питанию через ограничитель расхода и электрогидрораспределитель и соединенного с насосом через вал, имеющий за обратным клапаном регулятор с гидравлическим пропорциональным позитивным управлением, обеспечивающий изменение давления в линии нагнетания насоса при изменении действительной нагрузки на исполнительных гидродвигателях, подключенных к резервному источнику энергии, которое в свою очередь за обратным клапаном преобразуется в командное давление в линии управления регулятором гидромотора, обеспечивая необходимые крутящий момент и частоту вращения гидромотора, осуществляющего привод насоса, отличающийся тем, что в регуляторе с гидравлическим пропорциональным позитивным управлением дроссель соединен c гидравлическим конденсатором, одна полость которого подключена к плунжеру коромысла через дополнительный дроссель, а другая – напрямую к этому плунжеру, и с плунжером, который с помощью постоянной и настраиваемой пружин связан с коромыслом, которое соединено с многопозиционным трехлинейным распределителем.