RU2774276C1

RU2774276C1 - Aircraft hydraulic power transmission unit

Info

Publication number: RU2774276C1
Application number: RU2021134576A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Целищев; Анна Александровна Соловьева; Николай Александрович Поляков; Дмитрий Александрович Кудерко
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-06-16

Abstract

FIELD: aircraft hydraulic systems.

SUBSTANCE: invention relates to backup sources of aircraft hydraulic systems. The power transmission unit of the aircraft hydraulic system consists of a hydraulic motor of the second subsystem, connected to power supply through a flow limiter and an electric hydraulic distributor and connected to the pump of the first subsystem through a shaft. The first subsystem contains a check valve installed after the pump. A throttle is installed behind the check valve, connected to a plunger, which is connected by constant and adjustable springs to a rocker arm and to a multi-position three-line distributor of the hydraulic motor regulator. The pressure behind the check valve of the second subsystem is converted into command pressure in the control line of the hydraulic motor regulator.

EFFECT: increase of resource and reliability of work in flight, reduction of weight and size indicators, reduction of time and costs for maintenance.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к резервным источникам гидравлических систем самолетов, и может быть использовано в комплексе бортового оборудования самолета, где требуется передача энергии от одной гидравлической системы самолета к другой в случае отказа или отключения второй системы.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, in particular to standby sources of aircraft hydraulic systems, and can be used in an aircraft avionics complex, where it is required to transfer energy from one aircraft hydraulic system to another in case of failure or shutdown of the second system.

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.A means of transferring hydraulic energy from one hydraulic power subsystem to another in the hydraulic system of an aircraft is known according to the patent of the Russian Federation No. 1812746 (MPK B64C 13/36, publ. injection of the main and backup hydraulic power subsystems. At the same time, the executive hydraulic cylinders of some on-board systems of the aircraft are connected both to one of the hydraulic supply subsystems and to a discrete device for transmitting hydropower.

Недостатком аналога является усложнение системы и увеличение массогабаритных показателей.The disadvantage of analogue is the complication of the system and the increase in weight and size indicators.

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.It is also known a means of transferring hydraulic energy from the brake subsystem of the hydraulic power supply to the main subsystem of the hydraulic power supply of the hydraulic system of the Tu-134 aircraft (V.A. Borodenko, Tu-134A aircraft. Design and operation, Moscow, Mashinostroenie, 1975, Fig. 5.1, p. 177-261), which also includes an autonomous hydraulic power subsystem and a subsystem for drainage and pressurization of hydraulic tanks. In the event of a malfunction of the main hydraulic power subsystem in the considered hydraulic system, the chassis extension control system is switched on, powered by the brake hydraulic power subsystem.

Недостатком аналога является ограничение функциональных возможностей, обусловленное применимостью только для самолетов со средней пассажировместимостью, увеличением массогабаритных показателей и малой вероятностью безотказной работы.The disadvantage of analogue is the limitation of functionality, due to the applicability only for aircraft with medium passenger capacity, the increase in weight and size indicators and low probability of failure-free operation.

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.It is also known a means of transferring hydraulic energy from the third to the first subsystem of the hydraulic power supply (power transmission unit) of the hydraulic system of the Tu-154 aircraft (see F.A. Voloshin, A.N. Kuznetsov, V.Ya. Pokrovsky, A.Ya. Solovyov. Aircraft Tu-154. Design and maintenance. Part 1, Moscow, Mashinostroenie, 1975, fig.5.8, pp. 262-389), which also includes a second hydraulic subsystem and a pressurization system with compressed gas cylinders. The hydraulic energy transfer means is made in the form of an additional injection line, the input of which is connected to the injection line of the third hydraulic supply subsystem, and the output is connected to the injection line of the first hydraulic supply subsystem. The additional discharge line is also provided with a valve configured to open and close the supply of working fluid pressure from the source of hydraulic energy of the third hydraulic supply subsystem, and a check valve.

Недостатком аналога являются большие массогабаритные показатели и недостаточная надежность работы гидравлической системы.The disadvantage of analogue are large weight and size indicators and insufficient reliability of the hydraulic system.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является 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.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is an auxiliary source of hydraulic energy (the so-called power transmission unit) of the aircraft hydraulic system according to the patent RU 2010 147 306 A, IPC B64C 13/36, publ. May 27, 2012, containing three hydraulic power subsystems connected to power drives of hydraulic energy consumers. The input of the power transmission unit is connected by an additional suction line to the cavity of the hydraulic tank with the working fluid of the first hydraulic supply subsystem, and the output is connected to the output of the second additional line of the discharge line of the first hydraulic supply subsystem, which ensures pressure restoration in the faulty circuit without actually transferring the liquid from the working circuit to the faulty one. hydraulic system. This block is always activated, but actually works depending on the pressure difference between the two hydraulic systems.

Недостатком ближайшего 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.The disadvantage of the closest analogue is the unstable operation of the power transmission unit when the load on the executive hydraulic motors changes, which causes an uncontrolled change in the pressure of the working fluid in the hydraulic system both at the inlet to the hydraulic motor and at the outlet of the pump. Due to pressure fluctuations, the power transmission unit can either accelerate rapidly under load or stop abruptly, resulting in many negative operational factors. In addition, the units used at the inlet to the hydraulic motor for remote activation of the power transmission unit and the device for limiting the power of the hydraulic energy supplied to the hydraulic motor do not take into account the actual energy demand behind the pump in the emergency subsystem.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей блока передачи мощности гидравлической системы самолета.The objective of the invention is to expand the functionality of the power transmission unit of the hydraulic system of the aircraft.

Техническим результатом изобретения является повышение ресурса и надежности работы в полете, снижение массогабаритных показателей, сокращение времени и расходов на обслуживание, в том числе за счет учета информации о действительной нагрузке на исполнительных гидродвигателях.The technical result of the invention is to increase the resource and reliability of operation in flight, reduce weight and size, reduce time and maintenance costs, including by taking into account information about the actual load on the executive hydraulic motors.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что блок передачи мощности, состоящий из гидромотора второй подсистемы, подключенного к питанию через ограничитель расхода и электрогидрораспределитель и соединенного с насосом первой подсистемы через вал, отличающийся тем, что первая подсистема содержит обратный клапан, установленный после насоса, за обратным клапаном установлен дроссель, соединенный с плунжером, который связан постоянной и настраиваемой пружинами с коромыслом и с многопозиционным трехлинейным распределителем регулятора гидромотора, и обеспечивающий изменение давления в линии нагнетания насоса при изменении действительной нагрузки на исполнительных гидродвигателях первой подсистемы, подключенных к резервному источнику энергии, давление за обратным клапаном второй подсистемы преобразуется в командное давление в линии управления регулятором гидромотора, обеспечивая необходимые крутящий момент и частоту вращения гидромотора, осуществляющего привод насоса. The problem is solved, and the technical result is achieved in that the power transmission unit, consisting of a hydraulic motor of the second subsystem, connected to power through a flow limiter and an electric hydraulic distributor and connected to the pump of the first subsystem through a shaft, characterized in that the first subsystem contains a check valve installed after pump, a throttle is installed behind the check valve, connected to a plunger, which is connected by constant and adjustable springs to a rocker arm and to a multi-position three-line distributor of the hydraulic motor regulator, and providing a change in pressure in the pump discharge line when the actual load on the executive hydraulic motors of the first subsystem connected to a backup power source changes, the pressure behind the check valve of the second subsystem is converted into command pressure in the control line of the hydraulic motor regulator, providing the necessary torque and speed of the hydraulic motor that drives the pump.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная гидравлическая схема регулируемого блока передачи мощности.The proposed technical solution is illustrated by a drawing, which shows a schematic hydraulic diagram of an adjustable power transmission unit.

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 с плунжером 7, который связан постоянной 8 и настраиваемой 9 пружинами с коромыслом 10 и далее с многопозиционным трехлинейным распределителем 11 регулятора, который через обратный клапан 12 связан со второй подсистемой.The power transmission unit of the aircraft hydraulic system contains a pump 1 of the first subsystem, mechanically connected by a shaft to a hydraulic motor 2 of the second subsystem, which is connected to the power supply of this subsystem through a flow limiter 3 and an electric hydraulic distributor 4. In turn, pump 1 is connected to a plunger through a check valve 5 and a throttle 6 7, which is connected by a constant 8 and adjustable 9 springs with a rocker arm 10 and further with a multi-position three-line distributor 11 of the regulator, which is connected to the second subsystem through a check valve 12.

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 потребителями. 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 7, ход которого ограничивают пружины 8 и 9. Если баланс сил на плунжере нарушается, то плунжер 7, воздействуя через коромысло 10 на многопозиционный трехлинейный распределитель 11, изменяет баланс сил на толкателе - золотнике, связанном с устройством управления рабочим объемом гидромотора.The power transmission unit of the hydraulic system of the aircraft, which is a redundancy subsystem in the hydraulic system of the aircraft, operates as follows. The pump 1 of the power transmission unit is connected by suction and drainage lines to the tank of the first subsystem and is connected through the check valve 5 to consumers. When the executive hydraulic motors are turned on, the pressure in the pump discharge line changes. In proportion to the effect of the load on the executive hydraulic motors of the first subsystem, the pressure in the throttle 6 is converted into a control pressure (not more than 5 MPa) for the operation of the regulator of the hydraulic motor 2 connected to the second subsystem using an electric hydraulic distributor 4 and a flow limiter 3. Command pressure, reflecting the actual value of the loads on hydraulic motors, enters the plunger 7, the course of which is limited by springs 8 and 9. If the balance of forces on the plunger is disturbed, then the plunger 7, acting through the rocker arm 10 on the multi-position three-line distributor 11, changes the balance of forces on the pusher - spool connected to the displacement control device hydraulic motor.

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.Hydraulic proportional positive control of the hydraulic motor 2 allows you to steplessly change its working volume in proportion to the control pressure supplied from the throttle 6 connected to the discharge line from the pump 1 to the executive hydraulic motors. In the initial position, at low control pressure (no command to move the actuating hydraulic motors or low load on them), hydraulic motor 2 is at the minimum working volume, providing the minimum torque to drive the pump and the maximum pump speed. When the situation changes, the control pressure behind the throttle 6 increases, the hydraulic motor regulator begins to track the control signal and increases the working volume of the hydraulic motor, providing an increase in torque and a decrease in speed. This reduces the flow rate of the working fluid from the second subsystem consumed to drive the hydraulic motor.

Регулятор гидромотора работает от рабочего давления во второй подсистеме через обратный клапан 12. Минимальное управляющее давление для работы толкателя 11 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.The hydraulic motor regulator operates from the operating pressure in the second subsystem through the check valve 12. The minimum control pressure for the operation of the pusher 11 to ensure the quality of regulation, coming from the first subsystem through the throttle 6, should not be lower than 3 MPa. The maximum allowable control pressure is 5 MPa. Although the motor regulator is powered by two subsystems, the fluids do not mix and the drain lines must be connected accordingly.

Таким образом, заявленный блок передачи мощности обеспечивает регулируемую работу гидромотора в зависимости от требуемых действительных нагрузок на резервируемых исполнительных гидродвигателях. Отбираемая от основной подсистемы мощность для организации работы блока передачи мощности является автоматически регулируемой величиной и отражает реальную потребность использования.Thus, the claimed power transmission unit provides controlled operation of the hydraulic motor depending on the required actual loads on the redundant executive hydraulic motors. The power taken from the main subsystem for organizing the operation of the power transmission unit is an automatically controlled value and reflects the real need for use.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности блока передачи мощности, повысить ресурс и надежность работы гидравлической системы в полете, уменьшить массогабаритные показатели, в том числе за счет учета информации о действительной нагрузке на исполнительных гидродвигателях.So, the claimed invention allows to expand the functionality of the power transmission unit, increase the resource and reliability of the hydraulic system in flight, reduce the weight and size indicators, including by taking into account information about the actual load on the executive hydraulic motors.

Кроме того, важным преимуществом заявленного изобретения является сокращение времени и расходов на обслуживание гидравлической системы самолета.In addition, an important advantage of the claimed invention is the reduction of time and cost of servicing the aircraft hydraulic system.

Claims

Power transmission unit of the aircraft hydraulic system, consisting of a hydraulic motor of the second subsystem, connected to power supply through a flow limiter and an electric hydraulic distributor and connected to the pump of the first subsystem through a shaft, characterized in that the first subsystem contains a check valve installed after the pump, a throttle is installed behind the check valve, connected to a plunger, which is connected by constant and adjustable springs to a rocker arm and to a multi-position three-line distributor of the hydraulic motor regulator, and providing a change in pressure in the pump discharge line when the actual load on the executive hydraulic motors of the first subsystem connected to a backup power source changes, the pressure behind the check valve of the second subsystem is converted into command pressure in the control line of the hydraulic motor regulator, providing the necessary torque and speed of the hydraulic motor that drives the pump.