Силовых установок воздушных судов

2.4. Гидравлика систем [1, 2, 3].

2.4.1. Графическое изображение систем по ЕСКД и Гост-ам 2701-68-70:

- на структурных блок-схемах;

- на принципиальных схемах;

- на монтажных схемах;

- изображение магистралей, агрегатов, цветное изображение. Условные обозначения на принципиальных схемах гидрогазовых систем по Гостам-68-70.

2.4.2. Давление жидкости. Распределение давления жидкости в сосудах, которые двигаются.

2.4.3. Течение жидкости. Расход жидкости. Непрерывность потока. Энергия жидкости. Режимы течения.

2.4.4. Потери давления. Расчет потери давления в трубопроводе сложной конфигурации.

2.4.5. Течение жидкости через уплотнения и отверстия. Течение через щели микронных размеров. Облитерация щелей микронных размеров. Течение через отверстия в тонкой стенке.

2.4.6. Растворение в жидкостях воздуха и газов. Кавитационные явления.

2.4.7. Характеристики центробежных насосов. Минимальный кавитационный запас давления насосов.

2.5. Топливные системы.

2.5.1. Требования к топливным системам.

2.5.2. Магистрали подачи топлива к двигателям. Способы подачи топлива. Схемы подачи. Конструктивные элементы. Мягкие и жесткие баки. Баки-кессоны. Трубопроводы жесткие и мягкие. Насосы центробежные внутрибаковые. Режимы работы насосов. Фильтры. Топливные аккумуляторы разных типов (поршневой и мембранный). Расчеты элементов систем. Высотность топливной системы с неработающим насосом подкачки первой ступени и с работающим. Подбор тепловой изоляции баков и расчет их на прочность. Обеспечение подачи топлива к двигателям на больших скоростях и высотах полета. Понятие о перекачке топлива для балансировки самолета и сохранения центровки.

2.5.3. Магистрали заправки топливом ВС. Способы заправки. Конструктивные элементы. Расчеты разных способов заправки топливом.

2.5.4. Магистрали слива топлива из баков. Способы и средства слива топлива. Расчеты разных способов слива топлива.

2.5.5. Системы дренажа топливных баков. Схемы открытого, закрытого и комбинированного дренажа топливных баков. Их расчеты.

2.5.6. Системы управления подачей топлива к двигателям: непосредственное управление, дистанционное, электрическое, пневматическое, гидравлическое и механическое управления. Их преимущества и недостатки.

2.5.7. Устройства для контроля работы топливной системы.

2.5.8. Вопросы эксплуатации топливных систем при заправке, сливе топлива при техническом обслуживании, особенно в разных природно-климатических условиях и температурах. Азотация топлива.

2.6. Системы смазки.

2.6.1. Требования к системам смазки.

2.6.2. Условия работы смазочных масел. Типы смазочных масел, их рабочие температуры.

2.6.3. Условия насыщения смазочного масла воздухом и средства их предупреждения.

2.6.4. Схемы систем смазки силовых установок воздушных судов.

2.6.5. Особенности систем смазки СУ вертолетов.

2.6.6. Способы охлаждения масел.

2.6.7. Расчеты: определение количества смазочного масла в системе, потребная прокачка масла через двигатель. Высотность системы смазки.

2.6.8. Конструктивные элементы: баки, насосы, фильтры, трубопроводы, радиаторы, датчики-сигнализаторы стружки в масле.

2.6.9. Вопросы эксплуатации: техническое обслуживание, особенности технического обслуживания системы смазки при низких температурах, неисправности системы смазки, диагностические признаки неисправностей двигателей.

Литература: [1, с.95-214].

Методические рекомендации

 

Начиная изучение второго раздела дисциплины «Жидкостные системы» надо припомнить из курса «Гидравлика» типы схематического и графического изображения систем принятых в ЕСКД и Гостах 68-70 и других лет, а также принятых для изображения элементов гидро-газовых систем. Далее надо повторить и припомнить элементы параметров гидравлики, связанных с неподвижными и подвижными сосудами СУ ВС, а также с режимами течения, расходом и энергией жидкости. Повторить расчетные соотношения, связанные с потерями давления жидкости и гидравлические расчеты простого и сложного трубопровода, течения жидкости через отверстия и уплотнение микронных размеров, явление облитерации при этом, течения в отверстия в тонкой стенке.

Следует припомнить также явление кавитации в жидкостях при соответствующих условиях и где они чаще всего возникают, в каких агрегатах жидкостных систем, и каким необходимым кавитационным запасом должны обладать разные типы центробежных насосов.

Переходя к изучению топливных систем, необходимо припомнить или повторить требования, которые выдвигаются к авиационным жидкостным системам и особенно к топливным системам. Необходимо осознать также, что мы принимаем за «топливо», а что за «окислитель». Далее топливную систему надо вообразить в виде комплекса систем, которые обеспечивают двигатели и вспомогательные установки топливом, обеспечивают дренаж топливных баков, топливных аккумуляторов, управление заправкой и подачей топлива, измерение его количества и расхода. Система топливопитания может быть распределена на ряд магистралей: подачи топлива к двигателям (в том числе и к пусковой топливной аппаратуре и во вспомогательную силовую установку); перекачки в расходные и балансировочные баки; перекрестного питания, перепуска; заправки; слива; разрежения масла и прочее.

Рассматривая магистрали подачи топлива от баков самолета к двигателям следует иметь в виду, что питание двигателей может быть осуществлено в крайнем случае «самотеком» (самостоятельным тече-нием), лучше вытеснением, а в нормальных условиях, – с помощью насоса подкачки. Магистрали подачи топлива могут быть с пара-ллельными группами баков, или с последовательно объединенными группами баков, а в зависимости от количества двигателей следует различать: автономную подачу; централизованную подачу; смешанную и долеву подачу; а для повышенной надежности питания двигателей применяют перекрестное питание. Кроме того, в топливных системах применяют дублирование и резервирование насосов, заборные отсеки в баках; аккумуляторы; наддув баков; фильтры с перепускными клапанами и прочее.

Необходимо выучить конструктивные элементы топливных систем таких как топливные баки, мягкой, жесткой и кессонной конструкции с арматурами разной емкости. Далее, гибкие и жесткие трубопроводы, центробежные внутрибаковые и внутрикесонные насосы. Рассматриваются их режимы работы (дежурный, номи-нальный и форсированный). Производительность насосов определя-ется соответствующими соотношениями, кроме того, рассматри-ваются фильтры и топливные аккумуляторы, их устройство и робота.

Необходимо также знать методы расчетов разных типов магистралей, подбор насосов и определение диаметров трубопроводов, подбор фильтров, определение высотности топливной системы с работающим и не работающим насосом; выбор изоляции и их расчет на прочность. Кроме всего, необходимо ознакомиться с особенностями подачи топлива к двигателям на больших скоростях и высотах полета.

Начиная изучение системы смазки также надо вспомнить вначале главные и вспомогательные функции, которые она выполняет в авиационных двигателей. А также типы систем смазки ГТД и требования к ним. Далее надо еще раз вспомнить и осознать условия работы смазочных масел, их свойства и виды (нефтеорганические и синтетические); диапазон их рабочих температур, смеси масел, которые разрешаются для двигателей ТВД и ТВВД, а также какими качествами обладают синтетические масла для современных двигателей и двигателей вертолетных ТВД. Эксплуатационные мероприятия предупреждения насыщению масел воздухом. Особенности систем смазки вертолетных силовых установок. Способы охлаждения масла. Проблемы охлаждения смазки крупногабаритних ТВД (например, НК-12МВ). Расчетные соотношения по охлаждению масел; определению количества смазки в системе; необходимой прокачки масла через двигатель и обеспечение необходимой высотности систем смазки.

Далее необходимо обратить внимание на конструктивные элементы систем смазки: мягкие, металлические баки и мягкие трубо-проводы, их расположение и крепление, размещение заборного и обратного штуцеров магистралей смазки и откачки и другая арматура обеспечения надежной подачи масла при действии отрицательной перегрузки; насосы, особенно многосекционные; фильтры сетчатые, центробежные и других типов; трубопроводы; радиаторы топливно-масляные и воздушно-масляные», сигнализаторы наличия стружки в масле, магнитные пробки и термостружкосигнализаторы разных ти-пов и конструктивного выполнения. Диагностические свойства масел, которые позволяют обнаруживать неисправности двигателей на ранней стадии развития с помощью спектрального анализа и других методов.

Особое внимание необходимо уделить вопросам эксплуатации и технического обслуживания систем смазки в разных природно-климатических условиях разных типов двигательных установок, особенно при низких температурах, а также обратить внимание на основные причины и неисправности систем смазки. Основными неисправностями являются отклонения давления и температуры масла от номинальных уровней, а также повышенные расхода масла и их причины. Периодический контроль уровня масла может быть запорукой исправности системы и своевременного выявления неисправности. Кроме того, следует быть внимательным к элементам системы; агрегатам трубопроводам, их креплению, соединениям и их герметичности.

Рассматривая жидкостные системы силовых установок нельзя не обратить внимания, либо оставить без внимания, гидравлические системы СУ, к которым следует отнести гидравлические системы управления направляющими лопатками компрессоров, противопом-пажных устройств; систем винт-регулятор, управление реверсорами двигателей и других систем, таких как системы автоматического управления подачей топлива и двигателем в целом (частоты вращения роторов каскада высокого, среднего и низкого давления) с применением пневмо-струйных регуляторов и прочее.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1 Какие вы знаете типы графического представления схем и систем СУ ВС?

2. Объясните явления облитерации и кавитации в жидкостных системах.

3. Общие требования к жидкостям авиационных силовых установок.

4. Назначение и требования к топливным системам АСУ. Какие топлива используются?

5. Схемы топливопитания двигателей ЛА. Способы подачи топлива.

6. Конструктивные узлы и элементы систем топливопитания.

7. Особенности топливопитания двигателей на больших высотах и скоростях полета.

8. Способы и конструктивные элементы заправки ЛА топливом.

9. Назначение и требования к системам слива топлива.

10. Какие Вы знаете системы управления заправкой топливом ЛА?

11. Устройства контроля заправкой топливом.

12. Эксплуатация топливных систем (ВС). Заправка, слив, обслуживание ПС.

13. Требования к системам смазки. Условия работы смазочных масел, их типы.

14. Типы систем смазки. Особенности смазочных систем вертолетов.

15. Конструктивные элементы систем смазки. Особенности смазки ТРД(Д) и ТВВД.

16. Техническое обслуживание (ТО) систем смазки. Диагностика двигателей при ТО.

17. Особенности ТО систем смазки при низких температурах.

18. Основные отказы и неисправности систем смазки, которые могут биты в эксплуатации.

 

Раздел 3. Защитные системы

3.7. Системы охлаждения СУ ВС.

3.7.1. Проблемы охлаждения СУ ВС:

- проблемы охлаждения узлов «горячей части» ГТД;

- проблемы охлаждения цылиндрово-поршневой группы ПАД и других агрегатов;

- проблемы охлаждения систем и отдельных агрегатов, вен-тиляция подкапотного пространства; защита силовых элементов от перегрева;

- основное и дополнительные требования к системам охлаж-дения при испытаниях СУ ВС в жарких климатических условиях.

3.7.2. Классификация систем охлаждения по типу охладителя: жидкостные и газовые, а по схеме систем замкнутые или разомкнутые.

Системы воздушного охлаждения. Их простота и преимущества для ПАД и ГТД. Охлаждение цылиндрово-поршневой группы ПАД и корпусов камер сгорания, жаровых труб и турбин ГТД. Особенности охлаждения СУ вертолетов. Трудности, которые возникают для воздушного охлаждения с достижением сверхзвуковых скоростей полета, М _пред, до которого возможно воздушное охлаждение. Применение турбохолодильних агрегатов и теплообменников и других технических устройств.

Системы жидкостного охлаждения для ТРД и топливно-масляные радиаторы ВС с ТРД. Особенности.

3.7.3. Подбор и расчет радиаторов (теплообменников).

3.7.4. Вопрос технического обслуживания систем охлаждения.

3.8. Противообледенительные системы.

3.8.1. Условия обледенения поверхностей СУ ВС. Метео-условия полета, опасные температуры и относительные влажности воздуха. Виды льдообразования, при которых образовываются:

- прозрачный лед, в виде стекловидной пленки с гладкой поверхностью, который образуется при t _н ± 5°С;

- малопрозрачный лед, который образуется при t _н от 0 до –10°С;

- кристаллический лед, который образуется при t _н < –10°С;

- смешанное ледообразование и лавиноподобное ледонарастание.

Особенности ледообразования на элементах ВС и СУ с ГТД, где лед может образовываться во входном устройстве при t _н +5 — +10°С.

Возможные отрицательные следствия льдообразования на ПС и СУ с ГТД. Обеспечение безопасности полетов с помощью противообледенительных систем (ПОС), которые работают в ручном или автоматическом режиме. Требования к ПОС.

3.8.2. Классификация ПОС на тепловые, химические и механические, которые в свою очередь еще делятся на воздушно-тепловые, электро-тепловые, обогрев маслом, обогрев с помощью токов Фуко, разные химические (гидроподобные пасты, лаки, масла, спиртовые смеси) и механические.

3.8.3. Сигнализаторы обледенения: мембранного типа, радиоактивные, вибрационные, механические, ультразвуковые и прочие. Принципы их действия.

3.8.4. Расчеты ПОС на тепловой поток и потребную мощность источника энергии.

3.8.5. Вопрос технической эксплуатации ПОС.

3.9. Противопожарное оборудование.

3.9.1. Причины возникновения пожара.

3.9.2. Конструктивные меры по обеспечению противо-пожарной безопасности.

3.9.3. Противопожарные системы. Требования к ним. Принципы действия. Объекты пожаротушения.

3.9.4. Огнегасящие концентрации веществ: двуокиси углерода; состава «3,5» (бромистого этила и углекислоты); фреоны и «хладоны» разного состава.

3.9.5. Системы нейтрального газа. Требования к ним. Принципы действия.

3.9.6. Конструктивные элементы: огнетушители, электромагнитные краны, трубопроводы и коллекторы, которые распыляют огнегасящие вещества.

3.9.7. Эксплуатация систем пожаротушения.

Литература: [1, с.215-260].

 

Методические рекомендации

 

Начиная изучение этого раздела надо помнить, что в понятие защитные системы входят не только системы охлаждения, противо-обледенения и противопожарные системы (которые безусловно под-лежат изучению). Это понятие намного шире и глубже. В это понятие должны входить все элементы и мероприятия, которые обеспечивают безопасность полетов и нормальную работу всех функциональных систем силовых установок воздушных судов. Например, еще сначала проектирование СУ ВС закладывают нормы безопасности в виде коэффициентов запаса прочности, перегрузки и безопасности; при изготовлении; новейшие материалы, технологии, совершенные формы, которые повышают безопасность полетов, комфорт и прочее; перед эксплуата-цией самолеты и СУ ВС проходят сертификацию на соответствие НЛГС и требованиям ІКАО, что также направлено на повышение уровня безопасности пассажиров; при эксплуатации и ремонте СУ ВС обслуживают в строгом соответствии с технологией и нормами регламента технической и летной эксплуатации для поддержки норм летной пригодности СУ ВС и т.д.

Что касается функциональных систем СУ ВС, и практически и фактически исполняющие функции по назначению, все системы СУ обеспечивают в той или другой мере функции защиты от опасных явлений и факторов. Например, пилефильтрующая сетка и пилозащитное устройство (ПЗУ) выполняют функции защиты поршневого двигателя и вертолетного ТВД от абразивного и эрозионно-коррозионного действия запыленной атмосферы, повышают сроки службы и безопасную работу двигателей.

Дальше по тракту двигателей. Впрыскивание воды обеспечи-вает безопасный взлет ВС в жарких климатических условиях и выпол-няет защитные функции при старте ВС в воздух. Протипомпажные системы защищают двигатель от разрушения при запуске, а в неко-торых случаях и при взлете ВС. Системы измерения и регулирование температуры газов и частоты вращения роторов двигателей также выполняют защитные функции. Системы топливопитания и автоматического регулирования, удовлетворяя своим требованиям, также выполняют защитные функции. Системы смазки также защищают узлы трения от перегрева, коррозии и разрушения. Системы винт-регулятор имеют также ряд защитных функций таких как: флюгирование винта по отрицательной тяге, промежуточный упор, фиксаторы шага винта (гидравлический, центробежный и механический). Системы: гидравлические, механизации, винт-регулятор, компрессора, реверса тяги, механизации сечения сопла, – все они несут защитные функции. Шумо- и вибропоглащающие оболочки и устройства также несут защитные функции. Противопожарные перегородки, – безусловно. Компановка СУ ПС относительно крыла и фюзеляжа также несет элементы защиты от шума и разрушение обеспечения безопасности полетов и т.д.

Системы запуска и испытание СУ ВС также дают нам гарантии безопасного полета и выполняют функции защиты экипажей и пассажиров. Системы и приборы контроля за работой СУ, органы управления и пилоты непосредственно выполняют защитные функции по безопасному выполнению перелета ПС к пункту назначения. Системы регистрации параметров работы СУ ПС, узлов и агрегатов дают возможность поддерживать техническое состояние (ТС) СУ и всех его систем в исправном и пригодном для дальнейшего выполнения защитных функций. Привлечение электронных систем вместе с компьютерными для управления и контроля работы СУ на ВС позволяет своевременно следить за состоянием всех систем и узлов СУ, дает возможность повысить уровень безопасного выполнения полетов и защитит экипажи и пассажиров и грузи от опасности (а в случае чрезвычайного события расшифровать и проанализировать причины возникновения этого события) и предотвратить их повторение.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Защитные системы АСУ ВС. Общие сведения о защитных системах.

2. Системы охлаждения АСУ ВС разных типов. Техническое обслуживание.

3. Какие защитные системы вы знаете?

4. Противообледенительные системы (ПОС). Условия обледенения, негативные последствия.

5. Классификация ПОС. Требования к ПОС. Вопросы эксплуатации ПОС.

6. Виды сигнализаторов обледенения, их принципы действия.

7. Противопожарное оборудование. Условия и причины возникновения пожара в АСУ ВС.

8. Конструктивные средства снижения пожарной опасности.

9. Противопожарные системы и требования к ним. Сигнализаторы.

10. Огнепоглащающие вещества. Их эффективность и недостатки.

11. Системы нейтрального газа. Требования к ним.

12. Конструктивные элементы противопожарных систем.

13. Порядок и надежность работы противопожарной системы.

14. Вопросы эксплуатационного обслуживания противо-пожарного оборудования.

15. Особенности эксплуатации АСУ ВС после возникновения пожара.