Система обеспечения бескавитационного режима работы источников энергии

Лекция 2

Тема 1.3. Блоки питания гидравлических систем

Общие положения

Каждая гидросистема ЛА состоит из блоков питания и функциональных подсистем потребителей. На самолетах гражданской авиации используются два вида блоков питания в зависимости от типа потребителей. Если среди потребителей имеются длительно действующие потребители (система управления) то, как уже отмечалось, в блоке питания гидросистем такого самолета целесообразно использовать насос (или насосы) переменной производительности. Если же среди потребителей имеются эпизодически действующие потребители (шасси, закрылки и т.п.), то в блоке питания может быть насос постоянной подачи с автоматом разгрузки и аккумулятором. Насосы такого блока, в основном, будут работать на холостом ходу, что увеличивает их ресурс в 2-3 раза. В обоих типах блоков используются аксиально-плунжерные насосы, т.к. другие типы насосов работают при меньших рабочих давлениях.

Структурно блок питания ГС ЛА можно разделить на следующие подсистемы:

- система обеспечения бескавитационного режима работы источников энергии (гидронасосов). В ГС открытого и полузакрытого типа эту функцию выполняет система наддува, а в системах закрытого типа – специальным образом сконструированный гидробак с системой поддавливания;

- система источников энергии, которая включает как основные источники энергии ГС на борту ЛА, так и резервные, и аварийные;

- система управления, контроля и индикации, которая включает обратные и предохранительные клапаны, противопожарные клапаны (краны), датчики и сигнализаторы давления и температуры, фильтры, сепараторы, дроссели и др.

Система обеспечения бескавитационного режима работы источников энергии

Напомним некоторые сведения из курса «Гидравлики», касающиеся явления кавитации. Кавитация — это нарушение сплошности жидкости, которое происходит в тех участках потока, где давление, понижаясь, достигает некоторого критического значения. Этот процесс сопровождается образованием большого числа пузырьков, наполненных преимущественно парами жидкости, а также газами, выделившимися из раствора. Находясь в области пониженного давления, пузырьки увеличиваются и превращаются в большие пузыри-каверны. Затем эти пузыри уносятся потоком в область с давлением выше критического, где разрушаются практически бесследно вследствие конденсации заполняющего их пара. Таким образом, в потоке создается довольно четко ограниченная кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками.

Критическое, с точки зрения возникновения кавитации, давление определяется физическими свойствами жидкости и в зависимости от ее состояния может меняться в довольно значительных пределах. Тем не менее, в практических расчетах, связанных с рассмотрением кавитационных режимов работы насосов, в качестве критического давления, при котором начинается кавитация, обычно принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре.

Неустойчивость кавитационной зоны и вызванные появлением этой зоны вторичные течения жидкости приводят к значительным пульсациям давления в потоке, которые оказывают динамическое воздействие на поверхности, направляющие поток. Результаты многочисленных экспериментальных исследований и опыт эксплуатации различного гидравлического оборудования указывают на появление сильных вибраций при возникновении кавитации.

Разрушение, или, как принято говорить, «захлопывание» кавитационных пузырей при переносе их потоком в область с давлением выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопровождается своего рода гидравлическими ударами. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука, который всегда сопутствует кавитации. И наконец, в большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри. Это разрушение, являющееся одним из самых опасных последствий кавитации, называют кавитационной эрозией. Механические повреждения рабочих органов гидравлических машин в результате кавитационной эрозии могут за относительно короткий срок достигнуть размеров, затрудняющих нормальную эксплуатацию машин и даже делающих ее практически невозможной.

Каждый насос ГС характеризуется величиной кавитационного запаса ∆h_тр, обозначаемой западными насосными фирмами NPSHR. Это то минимальное давление, в пределах которого у жидкости, попадающей в насос, сохраняется состояние собственно жидкости. Величину ∆h_тр в номинале и кривую зависимости ∆h_тр от подачи/напора обязан предоставлять производитель насоса.