Выбор рабочего давления и типа насоса
Эксплуатация вертолетов вне аэродромов в самых разнообразных климатических условиях накладывает на гидросистему определенные требования. В первую очередь это простота ее обслуживания, достаточно редкие регламентные работы и большой ресурс.
Наличие на вертолетах повышенных относительно самолетов вибраций сказывается на сроке службы гидросистемы, в основном ее трубопроводов, особенно при высоких рабочих давлениях.
Известно, что вес, срок службы, надежность и стоимость являются основными критериями при проектировании любого агрегата и системы в целом.
При применении в гидросистемах наилучших современных материалов и агрегатов можно получить минимальный вес конструкции при давлении 280 кГ/см2 и температуре рабочей жидкости 150° С. Стоимость такой гидросистемы будет велика, а долговечность и надежность недостаточны.
Снижение стоимости достигается применением серийных отработанных агрегатов, что в данное время можно осуществить, используя рабочие давления не свыше 210 кГ/см2. При уменьшении давления уменьшается и температура рабочей жидкости, а эти два параметра определяют, в основном, долговечность и надежность гидросистемы.
На рис. 3. об, б, построенном на основе экспериментальных и статистических данных [17], показана эта зависимость.
Опыт показывает, что в диапазоне рабочих давлений 80—150 кГ/см — удается получить для вертолетных гидросистем наиболее выгодную температуру рабочей жидкости <90° С. При этом отсутствуют какие — либо дополнительные охлаждающие устройства, кроме обдува насоса воздухом. Сказанное относится к гидросистемам, выполненным в виде отдельных блоков; расположенных в непосредственной близости от гидроусилителей и насосов и не имеющих длинных трубопроводов, отводящих тепло.
Необходимость введения радиаторов для охлаждения жидкости в гидросистемах с давлением 210 кГ/см2 утяжеляет систему; экономия веса, которую удается получить за счет увеличенного давления, теряется, а надежность работы гидросистемы, особенно ее трубопроводов, резко снижается.
Производственные отклонения, которые, к сожалению, имеют место при изготовлении трубопроводов и их соединений, случаи загрязнения рабочей жидкости в эксплуатации при работе вне аэродромов прояв пяются в значительно большей степени при высоких давлениях и могут привести к отказам системы, которая при более низких давлениях иногда эти отклонения допускает.
На рис. 3. 55 показаны весовые характеристики вертолетных гидросистем, имеющих сравнительно низкие давления, и гидроусилителей в зависимости от GB3JI вертолета. Там же показаны эти характеристики, условно пересчитанные на рабочее давление 210 кГ/см2. Эти кривые показывают, что на легких вертолетах класса Ми-1 и Ми-2 с применением в их гидросистемах повышенных давлений веса гидросистем вследствие переразмеривания диаметра поршня гидроусилителей даже несколько увеличиваются. Пилотирование таких вертолетов при отказе гидравлической системы осуществляется вручную и поэтому гидроусилитель, превращаясь в этом случае в своеобразный демпфер, не должен пропускать на ручку управления знакопеременную часть нагрузок, воздействующих на управление от несущего винта.
При низких рабочих давлениях порядка 80 кГ/см2 и сравнительно небольших действующих внешних нагрузках на шток гидроусилителя обеспечивается минимально необходимый объем рабочей жидкости в гидроусилителе при работе его в качестве демпфера в случае отказа гидросистемы.
Повышение рабочих давлений в системе при потребных небольших усилиях на исполнительных штоках гидроусилителей вызывает такое
уменьшение диаметров силового поршня, что конструктивно сложно выполнить в нем указанное демпфирующее устройство. Принципиальная схема такого гидроусилителя показана на рис. 4.9 в гл. IV.
Все сказанное выше с учетом существующего уровня производства и качества насосов по их температурному режиму, по мнению авторов, может служить основанием для применения в вертолетных гидросистемах рабочих давлений 80—150 кГ/см2 без больших потерь в весовом отношении. При этом давления 1^150 кГ/см2 целесообразно применять лишь на тяжелых машинах.
Проектируя приводы для насосов в таких гидросистемах, желательно для большей надежности устанавливать их обороты не свыше 2500—3000 об/мин.
Все отечественные вертолеты, за исключением Ми-2, оборудованы низкооборотными шестеренчатыми насосами постоянной производительности. Эти насосы, наиболее дешевые и обладающие большим ресурсом, работают с автоматами разгрузки и создают в системе пульсации давления, ограничивающие ее ресурс, особенно при давлениях ^150 кГ/см2.
Появление насосов переменной производительности, дало возможность снять эти вредные пульсации и в настоящее время эти насосы постепенно вытесняют из вертолетных гидросистем насосы постоянной производительности.
В сочетании с гидроаккумуляторами, обеспечивающими дополнительную энергию при максимальных расходах, насосы переменной производительности идеально приспособлены к работе в системах управления.
Выбирая насос для вертолетной гидросистемы, надо учитывать, что высота полета вертолета в отличие от самолета ограничена обычно
5— 6 тыс. метров и поэтому его гидросистема как при насосах шестеренчатых, так и при насосах переменной производительности не должна усложняться введением поддавливания в линии всасывания. Современные конструкции насосов переменной производительности обеспечивают нормальную работу насоса в диапазоне высот полета вертолета без указанного поддавливания за счет некоторого допустимого падения его производительности на максимальной высоте.