РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГИДРОСИСТЕМЫ
Ниже даны рекомендации по проектированию бустерной гидросистемы вертолета, то есть системы питания гидроусилителей. Существующие гидросистемы отечественных вертолетов, особенно тяжелых, имеют, кроме такой системы, еще вспомогательную гидросистему для питания многочисленных потребителей, имеющихся на борту вертолета.
Выбор производительности насоса и гидроаккумулятора
Ранее были выбраны необходимые параметры силовой части гидроусилителей. Производительность насосной станции определяется в соответствии с геометрическими размерами гидроусилителей, скоростями перемещения органов управления и внутренними утечками.
Скорости перемещения органов управления для всех отечественных одновинтовых вертолетов с шарнирным несущим винтом практически одинаковы (см. табл. 3. 7).
Внутренние перетечки гидроусилителей зависят от их размеров и конструкции. При этом отношение величины перетечек к секундному расходу уменьшается по мере увеличения размеров гидроусилителей. На рис. 3. 53 показана зависимость относительных перетечек для гидроусилителей, применяемых на отечественных вертолетах. Необходимо помнить о том, что эта зависимость представлена для комбинированных гидроусилителей, т. е. выполненных в одном корпусе с рулевыми машинами автопилота. Применительно к вертолетам Ми-1 и Ми-2, не имеющим автопилота, рассмотрены перспективные гидроусилители.
Выразим потребный расход жидкости через коэффициент
и Q’-OTP
^а. потр >
W
где Qn0Tp — секундный расход жидкости всеми гидроусилителями с учетом внутренних перетечек;
w — суммарный объем рабочих полостей всех гидроусилителей.
Значения £э-потр при скоростях перемещения органов управления согласно табл. 3. 7 при энергичных маневрах и нормальной эксплуатации для вертолетов с различными полетными весами приведены в виде графика на рис. 3. 53. Кроме этого, на графике нанесены фактические значения коэффициентов гидравлической энерговооруженности бустер — ных систем.
и — _ Qracn
^э. расп »
W
где Qpacn — производительность насосной станции.
Рис. 3. 53. Зависимость k0 и q/Q от взлетного веса вертолета: |
С—^э. расл при максимальной производительности насосов;
у-лэ дотр при расходе, потребляемом всеми гидроусилителями на режиме максимальной скорости при энергичных маневрах;
Д—ka п0тр при расходе, потребляемом всеми гидроусилителями на режиме максимальной скорости полета при нормальной эксплуатации;
□—удельные величины — внутренних перегечек в гидроусилителях
<3
На вертолетах Ми-2 и Ми-4 значения £э-расп больше &э. потр для максимальных скоростей при энергичных маневрах. Это объясняется тем, что при определении производительности насоса для вертолета Ми-2 учитывалась в перспективе установка дополнительного гидроусилителя (завышенная производительность насоса на вертолете Ми-4 объясняется отсутствием во время его проектирования достаточного опыта).
Для вертолета Ми-1 на графике точки &э. потр нанесены для случая применения комбинированных гидроусилителей. В действительности на вертолете СТОЯТ обычные гидроусилители и ТОЧКИ бэ. потр находятся несколько ниже.
Наименьшее значение &э-расп, равное 0,6, имеет вертолет Ми-8. Опыт эксплуатации вертолета показал, что его гидравлическая энерговооруженность достаточна для обеспечения работы систем управления на всех режимах полета. Это позволяет использовать значение 6Эрасп~0,6 в качестве исходного для построения кривой рекомендуемых значений ks, которой можно пользоваться при проектировании гидросистем для одновинтовых вертолетов с шарнирным несущим винтом. Указанная кривая рек построена с учетом изменения удельных значений внутренних пере-
течек в гидроусилителях в зависимости от их размеров. На графике видно, что кривая рекомендуемых значений кэ закономерно располагается между точками фактических значений £э. потр для различных вертолетов.
Превышение значений йэ. потр при энергичных маневрах против рекомендуемых представляет нехватку производительности насосной станции в эти моменты. Недостаток производительности в этих случаях должен компенсироваться гидроаккумулятором. Производительность насосной станции определяется после определения силовых параметров гидроусилителей следующей зависимостью: Q = 0,06 (k3^eKw + q), где Q — производительность насосной станции в л/мин;
q — секундный расход внутренних перетечек на слив в гидросистеме в см3/сек.
w — суммарный рабочий объем всех гидроусилителей в см3.
Величина q зависит от конструкции гидросистемы и ее можно определить по характеристикам примененных в системе гидроагрегатов. Учитывая, что значения q, как правило, незначительны, ими можно пренебречь.
В гидросистеме с насосом постоянной производительности и автоматом разгрузки насоса объем гидроаккумулятора определяется требованием к частоте срабатывания автомата разгрузки, так как эта частота существенно влияет на ресурс и надежность гидросистемы.
Частота срабатывания автомата разгрузки зависит от отношения рабочего объема гидроаккумулятора к объему рабочих полостей гидроусилителей. Выразим потребный рабочий объем гидроаккумулятора через безразмерный коэффициент kr= — ,
W
где дог — рабочий объем гидроаккумулятора (объем аккумулируемой жидкости в пределах рабочего давления гидросистемы).
Опыт показывает, что приемлемая частота срабатывания автомата разгрузки наблюдается в случае, если объем гидроаккумулятора соответствует величине коэффициента &г=3,5н-4,0.
Введя поправку к этому коэффициенту, учитывающую возрастание удельных значений внутренних перетечек по мере уменьшения гидроусилителей, получим кривую оптимальных значений коэффициента kF для вертолетов с различными взлетными весами (рис. 3.54). При известных силовых параметрах гидроусилителей, пользуясь приведенной кривой, можно определить потребный рабочий объем гидроаккумулятора из выражения Wv=kFW.
Выбранный таким образом гидроаккумулятор обеспечивает период срабатывания автомата разгрузки насоса, в среднем равный 12 сек, при этом отношение времени работы насоса при рабочем давлении ко времени работы на слив составляет около 1 : 8.
Величина начального давления воздушной полости гидроаккумулятора (т. е. давления в незаполненном рабочей жидкостью гидроаккумуляторе) обычно составляет ро=0,7ри где ро — начальное давление;
рі — давление срабатывания автомата разгрузки на подзарядку аккумулятора.
В дублированной гидросистеме для обеспечения плавного перехода с основной системы на дублирующую величина давления р2, при котором включается дублирующая система, выбирается приблизительно рав-
ной ро, т. е. p2=0,7pi и уточняется при стендовых испытаниях гидросистемы. В этом случае при падении давления в основной системе до величины р2 насос дублирующей системы, работавший на слив, переключаясь по команде автомата на работу в систему, обеспечивает достаточно быструю зарядку гидроаккумулятора дублирующей системы и нормальное питание гидроусилителей от дублирующей гидросистемы.
Обратные клапаны, расположенные на линии нагнетания перед гидроусилителями, препятствуют их «просадке» от внешних нагрузок при переходе с одной системы на другую.
В гидросистеме с насосом переменной производительности выбор насоса можно производить по методике, аналогичной ранее описанной для насоса постоянной производительности (кривая £э. рек, см. рис. 3. 53). Компенсация нехватки производительности насоса при энергичных маневрах при этом осуществляется гидроаккумулятором с относительно небольшим объемом, не превышающим суммарного объема рабочих полостей всех гидроусилителей. Величины давлений ро и р2 выбираются при этом так же, как и в случае насоса постоянной производительности (за величину р при этом берется нижний предел диапазона рабочих давлений насоса).
Насос переменной производительности может работать и без гидроаккумулятора. Такие системы часто применяются при низких давлениях, когда величина пульсаций давления незначительна. В этом случае его производительность должна выбираться из условия обеспечения максимальных скоростей перекладки при энергичных маневрах (см. рис.
3. 53).