Электро-гидростатические приводы ( EHAs ) заменить гидравлические системы с автономными приводами работает исключительно за счет электрической энергии . EHA устраняют необходимость в отдельных гидравлических насосах и трубопроводах, поскольку они включают в себя собственный насос, [1] упрощая архитектуру системы и повышая безопасность и надежность. Эта технология изначально была разработана для аэрокосмической промышленности, но с тех пор распространилась на многие другие отрасли, где обычно используется гидроэнергетика.
Обычные конструкции
Изначально самолет управлялся небольшими аэродинамическими поверхностями, управляемыми тросами, прикрепленными к рычагам, которые увеличивали влияние пилота, используя механическое преимущество . По мере того, как самолет увеличивался в размерах и характеристиках, аэродинамические силы на этих поверхностях росли до такой степени, что пилот больше не мог вручную управлять ими в широком диапазоне скоростей - элементы управления с достаточным преимуществом для управления самолетом на высокой скорости оставались самолет со значительным перерегулированием на более низких скоростях при уменьшении аэродинамических сил. Многие самолеты на ранних этапах Второй мировой войны страдали от этих проблем, особенно Mitsubishi Zero и P-38 Lightning . [ необходима цитата ]
Начиная с 1940-х годов для решения этих проблем была внедрена гидравлика. В их ранних воплощениях гидравлические насосы, прикрепленные к двигателям, подавали масло под высоким давлением по трубкам к различным рулевым поверхностям. Здесь к исходным тросам управления были прикреплены небольшие клапаны, управляющие потоком масла в соответствующий привод, подключенный к поверхности управления. Одной из первых систем гидроусилителя была установка элеронов на моделях P-38L в конце войны, что устраняет необходимость в большой человеческой силе для достижения более высокой скорости крена. [2]
Системы развивались, заменяя механические связи с клапанами электрическими средствами управления, создавая конструкцию « по проводам » [3], а в последнее время - оптические сетевые системы, названные « fly-by-light ». Все эти системы требуют трех отдельных компонентов: гидравлической системы подачи, клапанов и соответствующей сети управления, а также приводов. Поскольку любая из этих систем может выйти из строя и вывести самолет из строя, необходимы дублирования, которые значительно увеличивают сложность системы. Кроме того, поддержание давления в гидравлическом масле - это постоянная утечка энергии.
EHA
Первичной разработкой, которая привела к возможности EHA, был прецизионный обычный двигатель с обратной связью или мощный шаговый двигатель [ необходима цитата ] . [4] Шаговые двигатели предназначены для перемещения на фиксированный угол при каждом приложении энергии и делают это многократно и чрезвычайно точно. Оба типа моторных приводов используются в течение многих лет, например, для питания устройств управления на станках управления движением и станках с числовым программным управлением .
С EHA мощные версии этих двигателей используются для привода реверсивного насоса, который связан с гидроцилиндром. Насос нагнетает рабочую жидкость, обычно гидравлическое масло, напрямую повышая давление в цилиндре и заставляя его двигаться. Вся система, состоящая из насоса, цилиндра и резервуара с гидравлической жидкостью, собрана в единый автономный блок.
Вместо энергии, необходимой для перемещения органов управления, поступающих от внешнего источника гидравлической энергии, она подается через обычную электрическую проводку, хотя и более крупную, чем та, которую можно найти в проводной системе. Скорость движения контролируется за счет использования кодово-импульсной модуляции . В результате получается система «power-by-wire», в которой и управление, и энергия передаются по одному набору проводов. [5]
Таким образом, резервирование может быть обеспечено за счет использования двух таких блоков на каждую поверхность и двух наборов электрических проводов. Это намного проще, чем соответствующие системы с внешним гидравлическим питанием. Кроме того, EHA имеет то преимущество, что он потребляет энергию только во время движения, давление поддерживается внутри, когда двигатель останавливается. Это может снизить энергопотребление самолета за счет исключения постоянной работы гидравлических насосов. EHA также уменьшают вес, позволяют улучшить оптимизацию за счет уменьшения внутренней прокладки трубопроводов и меньшего общего веса системы управления. [6]
Рекомендации
Заметки
- ^ Новый электрогидравлический привод сцепления FTE для автоматических механических трансмиссий
- ^ "Lockheed P-38 Lightning Pilot's Flight Manual", стр. 5
- ^ Frischemeir, стр. 2
- ^ Frischemeir, стр. 3 [ неудачная проверка ]
- ^ CW Helsley, Jr., "Power By Wire для самолетов - Все-электрический самолет" , SAE, # 771006, февраль 1977
- ^ Адамс
Библиография
- Роберт Наварро, " Характеристики электрогидростатического привода на исследовательском самолете F-18" , NANASA / TM-97-206224, октябрь 1997 г.
- Стефан Фришемейр, "Электрогидростатические приводы для первичного управления полетом самолета" , Технический университет Гамбург-Харбург
- Шарлотта Адамс, «A380:« Больше электрического »самолета» , Avionics , 1 октября 2001 г.
Внешние ссылки
- Электрогидростатическое срабатывание , Янг и Франклин
- Электрогидростатическое срабатывание , Parker