Hidraulički sistem aviona

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Šema opšteg principa hidrauličkog
sistema aviona.

Hidraulički sistem aviona je sklop neophodnih komponenti u zatvorenu instalaciju ispunjenu hidro uljem, sa međusobno usklađenim radom i karakteristikama, u osnovnoj nameni prenosa energije sa jednog mesta na vazduhoplovu na neki njegov uređaj, radi pogona istog. To je sistem u kome hidro ulje pod pritiskom prenosi deo uzete energije, od pogonskog motora aviona, do „potrošača“. Taj deo snage motora se konvertuje u potencijalnu energiju pritiska hidro ulja, pomoću hidraulične pumpe. Pritisak ulja se prenosi sistemom cevi, na sve korisnike na avionu. Potencijalna energija pritiska hidro ulja, može biti konvertovana u mehanički rad, sa hidropoketačima (hidrauličkim motorima), u funkciji otklanjanja komandnih površina, izvlačenja nogu stajnog trapa, izvlačenja aerodinamičkih kočnica i drugo.[1][2]

Istorijat[uredi | uredi izvor]

Primena hidrauličkog sistema na avionu B737-300.

Kroz vazduhoplovnu istoriju, sa razvojem tehnologije vazduhoplova, rasla je i potreba za pogon pojedinih sistema. Neki od sistema, isključivo su zahtevali pogon sa električnom energijom i tu je to i zadržano. Sistemi koji su tražili mehaničku snagu za svoje napajanje prošli su određenu evoluciju, od direktnog korišćenja snage pilota, pneumatike, pirotehnike i hidraulike. Kroz dugogodišnje iskustvo i dokazivanje, pokazalo se da je velika prednost hidraulike i ona je ušla u standard, kao prenosnik snage od pogona do mnogih avionski sistema potrošača, a to su prvenstveno pojedine površine i delovi aviona, koji se u funkciji i u toku leta pomeraju:

  • komandne površine,
  • zakrilca i pretkrilca,
  • aerodinamičke kočnice,
  • noge stajnih organa,
  • izmena ugla strele krila, kod odgovarajućeg tipa aviona,
  • promena geometrije uvodnika vazduha i mlaznice kod mlaznih motora,
  • otvaranje škrga za regulaciju hlađenja klipnih motora i drugo.[1]

Prednosti hidrauličkih sistema[uredi | uredi izvor]

U stogodišnjoj vazduhoplovnoj istoriji, u mega broju aplikacionih primeraka, jednoznačno su dokazane prednosti prenosa snage preko hidrauličkog sistema, u odnosu na sve alternativne pokušaje. Prednosti su:

  • mala masa,
  • brz odgovor (zanemarljivo kašnjenje, mala vremenska konstanta), u odnosu na komandni signal,
  • pouzdan rad,
  • lako je za održavanje,
  • radi bez udara, buke i bez opasnosti od požara,
  • može praktično da razvije neograničenu snagu ili obrtni moment.

Ove pozitivne osobine su od krucijalne važnosti za sistem komandi leta, stajne organe, sisteme oružja i drugo. Posebno je važna karakteristika, dobra upravljivost aviona, tome daje veliki doprinos upotreba hidrauličkih pokretača komandnih površina, koji ne povećavaju vreme kašnjenja odgovora aviona, zbog pozitivnih osobina prenosa snage sa hidraulikom.[1]

Opis[uredi | uredi izvor]

Hidraulički sistem aviona je zatvoren sistem, ispunjen sa hidrouljem, pod pritiskom. Za hidroulje se zahteva da bude hemijski neutralno, nezapaljivo i sa što je moguće manjom stišljivošću. Te zahteve najbolje ispunjavaju mineralna ulja.

Hidraulički sistem aviona sačinjava mnoštvo komponenti i uređaja, koje međusobno povezuju cevi. Jedan deo cevi je pod većim radnim pritiskom (na šemi gore obojeno crveno), a ta potencijalna energija se pretvara u mehanički rad određenog hidrauličkog pokretača. Drugi deo povratnih cevi je izlaz iz pokretača i one vraćaju ulje u rezervoar (tamnoplave), odakle se napaja pumpa za obnovu pritiska, odnosno obnavljanje potencijalne energije. Uloga rezervoara je da prihvati povratno ulje, a i da obezbedi potrebnu rezervu ulja u sistemu, za nadoknadu neželjenih gubitaka, zbog curenja, isparavanja i slično. Pumpa je ključni deo sistema, kao srce kod čoveka. Ugrađuje se na avionski motor i deo njegove energije pretvara u potencijalnu energiju u hidrauličkom sistemu. Ranije je rezervna bila ručna, sa kojom je pilot morao ručno da stvori pritisak za najnužnije radnje pri otkazu motora aviona ili otkaza motorske hidrauličke pumpe. Sadašnja su rešenja, da je ta pomoćna pumpa sa elektro pogonom i napaja se iz elektro akumulatora. Sistem poseduje i hidroakumulator, koji sa svojim potencijalom uspori pad pritiska u slučaju nekog poremećaja rada. Ulje mora ići iz pumpe, prema potrošačima, visoke čistoće zbog čega prolazi kroz filter. Gornju granicu pritiska reguliše regulacioni ventil, višak preliva u povratnu granu, odnosno prema rezervoaru za ulje. Preko ventila selektora napajaju se uređaji „potrošači“.[2][3]

Animacija primene principa i na
običnoj baštenskoj pumpi za vodu. .

Komponente[uredi | uredi izvor]

Ovu instalaciju sačinjavaju pumpe, cevovodi, razne vrste ventila, filtri, hidroakumulator i hidropokretači (hidraulički motori).

Hidraulička pumpa[uredi | uredi izvor]

Zupčasta pumpa uspostavlja protok tečnosti između zuba dva uparena zupčanika. Jedan zupčanik je uklinjen na pogonsko vratilo, pokreće i drugi sa uzupčanim prenosom, koji je slobodan na svojoj osovini. Čeone površine zuba prati kontura kućišta pumpe, sa minimalnim zazorom, a bočno zaptivanje je sa ravnim pločama sa obe strane. Prostor niskog pritiska je uspostavljen na ulazu, kao prostor gde se zubi sa prenosom dva zupčanika udaljavaju i ostavljaju slobodan prostor, sa smanjenim pritiskom. Kao rezultat toga, tečnost utiče u taj prostor i prenosi se (gura) sa zubima prema izlazu. Pri međusobnom zupčanju, tečnost se istiskuje iz prostora između dva zuba, sa velikom prinudom, na oba zupčanika, što povećava pritisak u tečnosti na izlazu iz pumpe. Ilustracije prikazuju principa rada i neke varijacije u konstruktivnim rešenjima. Ovaj tip pumpe je sa tipičnom određenom brzinom i sa konstantnim protokom. Obično rade na relativno niskom pritisku. Jednostavne je konstrukcije i izrade, lako se održava. Veoma je pouzdana i kao takva postala je standard za instalacije ulja, za podmazivanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem.[1][2]

Šematski prikaz primenjivanih principa hidrauličke zupčaste pumpe.
.

Krilasta pumpa, radi isto na principu rotacije i stvaranja razlike pritiska na ulazu i izlazu, sa povećanjem kinetičke energije rotirane tečnosti (ulja), u rotirajućem sistemu. Povećanje kinetičke energije tečnosti je u stvari povećanje dinamičkog, pa i ukupnog pritiska. Ukupni pritisak se može, po potrebi, transformisati sav u statički. Krilna pumpa se sastoji od rotora, uklinjenog na pogonsko vratilo. Rotor je kružni doboš na kome su radijalno raspoređena klizna ležišta za „krilca“ (slobodne krakove elise). Pri rotiranju „krilca“ usled centrifugalne sile teže da se radijalno izvuku prema obodu, iz svojih kliznih ležišta. U tome ih sprečava njihov čeoni oslonac na unutrašnji zid prstena oko rotirajućeg doboša. Prstenasti statični spoljni doboš, eliptičnog je preseka. Na pravcu duže ose elipse su izlazni otvori iz pumpe, sa većim ukupnim pritiskom, pošto su na tim mestima najveće lokalne obimne brzine ulja (tečnosti). analogno tome u pravcu kraće ose elipse su usisni otvori (ulaz), tu je najmanja lokalna obimna brzina ulja.

U ovom projektu, spoljni prsten je eliptičan, a ne krug i dozvola dva seta unutrašnjih komora. Po dva otvora su na svakoj komori, na suprotnim krajevima, pod uglom od 180 stepeni. Sa svojom funkcijom usisavanja i isticanja tečnosti stvaraju radijalne sile istog intenziteta, a suprotnog smera i međusobno se poništavaju. Na taj način vratilo i ležajevi nemaju transverzalno opterećenje.[2][4]

Animacija rada krilaste pumpe i izgled realne, rasklopljene.
.
Principijelna šema klipne pumpe.

Klipna pumpa se koristi u hidrauličkim instalacijama, veoma je usklađen koncept i projekat. Princip rada i koncepcija konstrukcije, prikazani su na datim ilustracijama. Kod ove pumpe, cilindri, klipovi i osovina su međusobno koaksijalni. Imaju nekoliko pari cilindara i klipova (uglavnom neparan broj), raspoređeni su kružno u kućištu. To je najjednostavniji tip klipne pumpe. Dovod i odvod tečnosti (ulja) iz pumpe prolaze kroz zasebne kanale, koji povezuju ulaze i izlaze iz cilindara, preko ventila. U kućištu ventila integrisane su dve komore, koje omogućavaju dovod radne tečnosti i njen odvod. Klipovi su smešteni u otvorima cilindara i sa donjim krajem, povezani su sa na pogonsku ploču, koja je pod uglom u odnosu na vratilo, koje je pogoni. Kako se pogonska ploča okreće, oslonci klipova prate njenu površinu, prinuđujući njihovo aksijalno pomeranje. Pošto je udaljenost od tačke oslonca, ciklično promenljiva, pri toj rotaciji pogonske ploče. Tečnost kroz kanale i ventile, usisava se i izbacuje, u odvodni kanal u sistem, pod pritiskom pri sabijanju sa klipom u cilindru.[2][5][6]

Ilustracija principa rada i konstrukcije hidrauličke klipne pumpe.
.

Hidraulički pokretač[uredi | uredi izvor]

Hidraulički pokretači (motori), rade na suprotnom principu od prikazanih za pumpe. Treba imati na umu, da se najčešće koristi klipni princip, a nešto ređe i turbinski (krilasti). Zupčasti princip nije primenljiv za hidromotore. Hidropokretači, koriste potencijalnu energiju pritiska hidroulja i izvršavaju određeni rad pri pomeranju krmila, ili uvlačenja i izvlačenja noge stajnih organa, ili ploče aerodinamičkih kočnica, ili neki drugi deo aviona. Pokretni delovi, koji se pri kretanju međusobno dodiruju imaju visok nivo finoće površinske obrade i zaštite. Međusobni zazori (tolerancije), posebno su normirani, za malo trenje, trošenje i za malo unutrašnje i spoljno curenje. Hidropokretači, za pomeranje krmila, u okviru sistema komandi leta, su nepovratnog kontinualnog dejstva, sa povratnom spregom. Za ostale potrebe, obično su rani položaji granični, izvučeno i uvučeno. Za neke delove, kao za aerodinamičke kočnice, može biti i sa jednim međupoložajem.[2][7]

Hidraulički pokretač ima razvodnik i klip, koji se kreću u okviru svojih cilindara, sa bliskim kontaktima zidova. Oni se sistemski podmazuju, a curenje, usled međusobnog zazora, svodi se na najmanju moguću meru.


Hidrulički akumulator.
Dvokomorni hidraulični pokretač.

Hidraulički akumulator[uredi | uredi izvor]

Uloga akumulatora je da stabilizuje pritisak hidroulja u instalaciji. U toku skoka povećane potrošnje potencijalne energije, njegovo dejstvo smanjuje nivo pada pritiska. Pored toga osnovna mu je korist, što je u njemu neko kraće vreme rezerva potencijalne energije. Neko kraće vreme može da ublaži posledice prekida rada pumpe. Jednostavne je konstrukcije, u cilindričnom je ili sveričnom obliku, u kome su odvojene dve komore sa elastičnom memranom, ili kod cilindričnih, sa pokrenim pregradnim klipom. Sa jedne strane pregrade je suvi azot pod pritiskom, a sa druge strane je ulje povezano sa hidro instalacijom. Kada dođe do pada pritiska u hidroinstalaciji, azot se širi i potiskuje hidroulje na drugoj strani pregrade i usporava pad pritiska u celoj instalaciji.[2]

Rezervacija pouzdanosti[uredi | uredi izvor]

Što je ljudski organizam krvotok, može se slobodno reći da je za savremeni avion hidraulički sistem. Svi savremeni avioni imaju hidrauličke pokretače komandnih površina u okviru komandi leta. Nestanak pritiska u instalaciji i otkaz pokretača znači i gubitak aviona. Da bi se taj rizik sveo na najmanju meru, konstruktivno je preduzeta višestruka rezervacija pouzdanosti. Svi su pokretači komandnih površina dvokomorni, to zmači u jednom cilindru su dve redne komora, sa zasebnim klipovima i razvodnicima. To obezbeđuje mogućnost da se svaka komora napaja sa hidrouljem pod pritiskom iz odvojenog hidrosistema.

Svi savremeni sistemi su opremljeni dvama nezavisnim paralelnim hidrauličkim sistemima i jednim pomoćnim. Ovde je je problem u tome kako obezbediti i sa nezavisnim izvorima napajanja, pumpama.

Vazdušna turbina, na komercijalnom avionu Boing 757.

Kod dvomotornih aviona to je jednostavno, na svaki motor, integriše se po jedna hidraulička pumpa. Na jednomotornom avionu se moraju obe pumpe integrisati na jedan motor, što umanjuje pouzdanost sa mogućnošću otkaza motora. Treći rezervni hidraulički sistem je izveden delimično, sa zahtevom da snabde vitalne potrošače, prvenstveno komande leta. Njegova je pumpa sa elektrričnim pogonom, a postoje i rešenja sa izvlačenjem vetrogeneratora iz konture aviona. Kada avionu ostane u upotrebi samo pomoćni hidraulički sistem, odmah isti prekida misiju i vraća se na najbliži aerodrom, na sletanje.

Pomoćni sistem napaja samo jednu komoru hidrauličkih pokretača, što znači da je povratak na aerodrom sa što manjim manevrisanjem u toku leta.[2]

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b v g Aircraft Hydraulics Definition Arhivirano na sajtu Wayback Machine (27. septembar 2010) allstar.fiu. Pristupljeno 8. 12. 2013.
  2. ^ a b v g d đ e ž Principle and Components Arhivirano na sajtu Wayback Machine (16. decembar 2011) nptel.iitm.ac. Pristupljeno 8. 12. 2013.
  3. ^ Product Information skydrol.com. Pristupljeno 9. 12. 2013.
  4. ^ Vane Pumps Arhivirano na sajtu Wayback Machine (2. avgust 2013) pumpschool.com. Pristupljeno 9. 12. 2013.
  5. ^ Low shear rate piston pump Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. septembar 2015) hrs-heatexchangers.com. Pristupljeno 9. 12. 2013.
  6. ^ About Pumps Arhivirano na sajtu Wayback Machine (26. jun 2013) pumps.org. Pristupljeno 9. 12. 2013.
  7. ^ Air Actuators / Cylinders about-air-compressors.com. Pristupljeno 9. 12. 2013.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Хидраулички_систем_авиона&oldid=27637202”