Дудник В.В. - Конструкция вертолетов - 2005. В. В. Дудник конструкция вертолетов
 Скачать 3.33 Mb.
|
|
7.8. Механизмы уборки шасси Одним из наиболее эффективных способов снижения аэ- родинамического сопротивления вертолета является приме- нение убираемого шасси. В этом случае удается добиться снижения аэродинамического сопротивления на 15-30%. Пла- той за такое улучшение становится увеличение веса летатель- ного аппарата и снижение надежности. Кроме того, для при- ведения шасси в рабочее состояние необходимо некоторое время, которым летчик не всегда располагает в условиях ава- рийной посадки. 135 Обычно на вертолетах применяется гидравлическая сис- тема уборки и выпуска шасси. Она включает в себя источники энергии (насосы), распределительные, защитные и синхрони- зирующие устройства, исполнительные механизмы. Уборка и выпуск шасси производится подачей жидкости в силовые ци- линдры. В выпущенном и убранном положениях стойки фик- сируются замками. Убранное шасси закрывается створками, приводимыми в действие отдельными силовыми цилиндрами, или за счет кинематической связи со стойкой шасси. В кабине экипажа предусматривается световая или механическая сиг- нализация убранного и выпущенного положения стоек шасси, установленных на замках. Носовые (хвостовые) стойки убираются в фюзеляж «вверх-вперед» или «вверх-назад». Схема уборки «вверх- вперед» обеспечивает выпуск стойки под действием силы тя- жести и скоростного напора даже при отказах бортовых ис- точников энергии. В некоторых случаях таким же образом могут выпускаться и главные стойки шасси. Схемы выпуска и уборки главных стоек шасси отличаются большим разнообра- зием и могут сопровождаться даже поворотом стойки. 136 8. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА 8.1. Состав силовых установок вертолетов Силовая установка – это совокупность систем и агрегатов, служащих для обеспечения несущих, рулевых винтов и вспо- могательных агрегатов вертолета потребной мощностью. Она включает: • двигатели, • крепление двигателей, • систему запуска двигателей, • топливную систему двигателей, • масляную систему двигателей, • охлаждающие устройства, • систему пожаротущения силовой установки, • выхлопные устройства и средства снижения инфра- красной заметности, • пылезащитные устройства. Комплекс этих устройств обеспечивает подачу необходи- мой мощности на несущий винт. Их краткое описание пред- ставлено ниже. Исключение составляют средства охлаждения и система пожаротушения силовой установки. Они часто комбинируются с устройствами, входящими в состав других систем, поэтому будут рассмотрены в отдельных главах. 8.2. Крепление двигателей Как известно, для серийных вертолетов в мире использу- ются поршневые и газотурбинные двигатели. Поршневые двигатели обычно используются для вертоле- тов небольшой весовой категории. Крепление их осуществля- ется, как с помощью разнообразных ферменных конструкций, так и с помощью консольных балочных креплений с подкоса- ми. Для амортизации колебаний двигатель чаще устанавлива- ется на резиновые подушки. Газотурбинные двигатели крепятся несколькими способа- ми, три из которых получили наибольшее распространение. 137 По двум поясам крепятся двигатели, имеющие большую длину (рисунок 102а). Передний пояс находится в районе компрессора и устанавливается на опорах с шаровыми шар- нирами. Задний пояс крепится к неподвижным кронштейнам, жестко установленным на шпангоутах. Подвижность перед- них опор позволяет компенсировать тепловое расширение двигателя. Такая система крепления воспринимает все виды линейных и моментных нагрузок. Опоры снабжаются резино- выми амортизаторами и частично компенсируют толчки и вибрацию двигателя, уменьшая динамические нагрузки. Другой способ крепления отличается тем, что задний пояс вынесен за пределы двигателя (рисунки 102б и 103). Эта опо- ра представляет собой сферический шарнир, прикрепленный непосредственно к главному редуктору. Еще один вариант используется для двигателей, имеющих небольшую относительную длину (рисунок 102в). Как прави- ло, это двигатели малой мощности со встроенным предвари- тельным редуктором. В этом случае крепление может осуще- ствляться по одному поясу в трех точках. Рисунок 102. Варианты крепления газотурбинных двига- телей вертолетов. 1 – двигатель, 2 – главный редуктор, 3 – тяга крепления, 4 – шаровая опора заднего крепления, 5 – опорный кронштейн, 6 – шарнирное соединение. 138 Рисунок 103. Конструкция крепления двигателя с шаровой опорой на главном редукторе. 1 – двигатель, 2 – главный редуктор, 3 – серьга, 4 – крон- штейн, 5 – стойки, 6 - шлицевое соединение, 7 – шаровая опо- ра. 8.3. Система запуска двигателей Для запуска двигателей предварительно необходимо осуществить вращательное движение выходного вала для поршневого двигателя, или компрессора - для газотурбинно- го. Предварительную раскрутку двигателей при запуске обычно осуществляют электрические стартеры, которые в дальнейшем используются как генераторы. Если двигатель вертолета имеет большую мощность, то для запуска может применяться вспомогательная силовая установка (ВСУ). Обычно, это малогабаритный газотурбинный двигатель. В качестве рабочего тела в этом случае может служить воздух, отбираемый от компрессора ВСУ. Этот воздух, поступая в 139 первый двигатель, заставляет его раскручиваться. Второй двигатель запускается под воздействием потока воздуха от компрессора уже запущенного первого двигателя. 8.4. Топливная система Топливная система служит для бесперебойной подачи горючего в двигатели. Топливо на борту размешается в ба- ках. Баки могут быть как жесткие металлические, так и мяг- кие резиновые. Размещаются они, как правило, под полом фюзеляжа. Однако, кроме основных, бывают дополнитель- ные, размещаемые внутри фюзеляжа, подвесные - снаружи летательного аппарата. Многие вертолеты имеют расходные баки, расположенные вблизи двигателей. В них перекачивает- ся топливо перед подачей в камеру сгорания. Баки имеют ма- гистрали, которые соединяют их между собой. По пути к точ- ке потребления топливо проходит очистку в фильтрах. Из не- го удаляются твердые частицы. Для того, чтобы в баке не воз- никало разрежение применяется дренаж – соединение с атмо- сферой через клапаны. Вблизи двигателей устанавливается пожарный кран, необходимый для быстрой отсечки горючего при возникновении пожара в силовой установке. В основных или расходных баках обязательно присутствует датчик ава- рийного остатка топлива. При достижении этого уровня по- сылается сигнал в кабину экипажа, который может быть син- хронизирован с автоматическим радиосигналом, посылаемым в свободный эфир для уведомления спасательных служб. Схема топливной системы вертолета представлена на рисунке 104. 8.5. Масляная система Масляная система обеспечивает подачу масла в двигатели и его очистку от твердых частиц, появившихся в результате работы агрегатов, и пузырьков газов. Масло необходимо для смазки узлов двигателя и отвода некоторого количества теп- ла. Маслосистема имеет замкнутый контур, по которому осу- ществляется циркуляция жидкости. Основной запас масла 140 Рисунок 104. Схема топливной системы вертолета. 1 - левый топливный бак, 2 – правый топливный бак, 3 – датчик аварийного остатка топлива, 4 – дренаж, 5 – датчик давления, управляющий насосами, 6 - указатель уровня за- правки топливом, 7 - верхняя соединительная магистраль, 8 - нижняя соединительная магистраль, 9 – клапаны доступа то- плива из дополнительных топливных баков, 10 – насосы, 11 – датчик указателя давления топлива, 12 – датчик уровня топ- лива, 13 – обратный клапан, 14 – дренажный клапан, 15 – фильтры, 16 – пожарный кран, 17 – система управления пода- чей топлива в двигатель, 18 – подкачивающий насос, 19 – кран, совмещенный с выключателями насосов, 20 – клапан слива избытка топлива. 141 размещается в жестких баках. По трубопроводам оно попада- ет в двигатели, после которых в суфлере осуществляется его отделение от пузырьков газов. Затем оно проходит через фильтр, сепарирующий твердые частицы. Здесь же находятся датчики сигнализации, оповещающие о наличии металличе- ской стружки в масле. Как правило, ее наличие означает на- чало разрушения узлов двигателей, поэтому соответствую- щий сигнал передается в кабину экипажа. После фильтров в теплообменниках происходит охлаждение масла и возврат в его бак. 8.6. Выхлопные устройства и средства снижения инфракрасной заметности Снижение инфракрасной заметности вертолета понижает вероятность обнаружения и поражения вертолета в случае участия в боевых действиях. Это достигается понижением температуры выхлопных газов. Для решения этой задачи от- работанный газ либо перемешивают в термоизолированной камере с забортным воздухом и затем выпускают в атмосфе- ру, либо пропускают отработанные газы перед выбросом че- рез специальные упрощенные теплообменники, которые об- дуваются более холодным воздухом. Одна из разработок, сде- ланная по второму варианту, показана на рисунке 105. В этом случае длинные каналы выхлопных труб проходят через весь фюзеляж и позволяют существенно снизить температуру. Рисунок 105. Эффективная схема охлаждения выхлопных газов. 142 Однако, чаще теплообменные каналы имеют небольшую дли- ну и осуществляют выброс непосредственно в районе двига- тельного отсека, обладая меньшей эффективностью. 8.7. Пылезащитные устройства Компрессоры газотурбинных двигателей подвержены зна- чительной эрозии от песка и других частиц, которые попада- ют в воздухозаборник при полете вертолета на малых высо- тах. Для защиты двигателей на входе в тоннели воздухоза- борников предусматривают пылезащитные устройства (ПЗУ). Они, как правило, используют инерционный принцип дейст- вия. Пример такого устройства, использующегося на вертоле- тах российского производства, показан на рисунке 106. ПЗУ состоит из входного тоннеля 5, центрального обтекателя 2, сепаратора 6, эжектора 1, переходника между входным тон- нелем и капотом эжектора, трубопроводов и противообледе- нительной системы. При работе двигателя запыленный воздух проходит через входной кольцевой искривленный тоннель А, образованный задней частью обтекателя 2, коллекторной гу- бой 3 и внешней обечайкой 4. При этом под действием цен- тробежных сил частицы пыли прижимаются к поверхности обтекателя и, перемещаясь вместе с частью воздуха, попада- ют на вход сепаратора 6 в канал Б, представляющий собой пылевую ловушку. Большая часть запыленного воздуха, очи- стившись от пыли в первой ступени ПЗУ (искривленном тон- неле А), проходит по каналу Б, образованному внешней обе- чайкой 4 и сепаратором 6, на вход в двигатель. Меньшая часть запыленного воздуха, проходя через сепаратор 6, очи- щается в нем за счет поворота потока в криволинейных меж- кольцевых каналах В, Г, Д, поступает в канал Б и далее на вход в двигатель. Наконец, наиболее запыленный воздух (пы- левой концентрат) проходит в канал Е и далее в трубопровод 7 вывода пыли. За счет разрежения, создаваемого эжектором 1, пылевой концентрат отсасывается и выбрасывается за борт вертолета в атмосферу. 143 Пылезащитное устройство включается в работу при пода- че к эжектору сжатого воздуха, забираемого за компрессором двигателя. В конструкции ПЗУ предусмотрена противообле- денительная система, которая выполнена смешанной: одна часть узлов обогревается горячим воздухом, отбираемым за компрессором двигателя, другая часть имеет электрообогрев. Рисунок 106. Схема работы пылезащитного устройства двигателей. 1 – эжектор, 2 – обтекатель, 3 – коллекторная губа, 4 – внешняя обечайка, 5 – входной тоннель, 6 – сепаратор, 7 – трубопровод вывода пыли. Еще одно устройство показано на рисунке 107. В таком ПЗУ загрязненный воздух поступает во входное устройство через ряд неподвижных лопаток. Во входном устройстве он закручивается, в результате чего более тяжелые частицы пыли и песка отбрасываются к внешней стенке, затем перемещают- ся в пылесборник, где создается разрежение и происходит удаление частиц за борт. Основная часть воздуха, проходя 144 через спрямляющие лопатки, получает осевое движение и по- падает в компрессор двигателя. Для районов с высокой степе- нью запыленности в настоящее время применяют пылезащит- ные блоки, состоящие из большого количества миниатюрных устройств, аналогичных вышеописанному (рисунок 108). Рисунок 107. Схема работы пылезащитного устройства двигателей. 1 – загрязненный воздух, 2 - дополнительный вентилятор, 3 – твердые частицы, 4 – очищенный воздух. Рисунок 108. Установка одиночного (а) и блочного (б) пы- лезащитного устройства на входе в двигатель. 145 8.8. Система охлаждения Принудительная система охлаждения на вертолете служит для охлаждения масла в двигателях, главном ре- дукторе, гидравлических насосах. Если на вертолете ис- пользуется поршневой двигатель, то система охлаждения обеспечивает основной теплообмен двигателей. Подачу охлаждающих масс воздуха на борту обычно обеспечивает осевой вентилятор, который нагнетает воз- дух в емкость - ресивер. Из ресивера происходит раздача воздуха теплообменникам и гибким шлангам (рисунок 109). Гибкие шланги могут подводить поток воздуха к от- дельным нагретым элемента, например – гидронасосам. Теплообменники имеют каналы, обдуваемые забортным воздухом, по которым течет рабочая жидкость. Тепловое взаимодействие жидкости с воздухом обеспечивает пере- дачу тепла от бортовых систем в атмосферу. Рисунок 109. Система воздушного охлаждения агрегатов: 1 – кожухи гидронасосов, 2 – кожух воздушного ком- прессора, 3 – осевой вентилятор, 4 – гибкие трубопроводы подвода воздуха к опоре каждого двигателя, 5 - теплообмен- ники, 6 – ресивер. 146 Вентилятор обычно имеет сезонную регулировку. Регулирование его осуществляется открытием или закры- тием входного отверстия Воздух после теплообменника имеет повышенную темпе- ратуру, однако, значительно более низкую, чем температура выхлопных газов двигателя, поэтому на некоторых иностран- ных вертолетах этот воздух используют для охлаждения от- работанных газов, что позволяет снизить инфракрасную за- метность воздушного судна. 147 9. БОРТОВЫЕ СРЕДСТВА БОРЬБЫ С ПОЖАРАМИ 9.1. Состав бортовых противопожарных средств Пожар на борту представляет чрезвычайную опасность для летательного аппарата и часто приводит к гибели воз- душного судна, экипажа и пассажиров. Для предупреждения возникновения и распространения пожара, а также обнаруже- ния возгорания и его ликвидации на борту вертолета преду- сматриваются соответствующие конструктивные меры, сис- темы и приборы. Бортовые средства борьбы с пожарами включают в се- бя: • Средства пожарной изоляции, • Средства предотвращения взрывов топливных баков, • Систему пожаротушения. 9.2. Средства пожарной изоляции Рациональным способом снижения пожарной опасно- сти и предотвращения распространения пламени является изоляция с помощью противопожарных перегородок наибо- лее ответственных или пожароопасных агрегатов. Обычно отделяются отсеки: 1. правого двигателя, 2. левого двигателя, 3. главного редуктора, 4. вспомогательной силовой установки. Противопожарные перегородки выполняются двойными, из титанового сплава. Пример продольной перегородки отде- ляющей двигатели от подредукторного пространства показан на рисунке 110. Для уменьшения количества воздуха, поступающего в отсек редуктора при пожаре, как правило, предусматривается возможность автоматического закрытия входных створок вентилятора. 148 Рисунок 110.Расположение продольных противопо- жарных перегородок в районе подредукторного отсека. 1 – подредукторный отсек, 2 - ось вала несущего винта, 3 – продольные противопожарные перегородки, 4 – двигательные отсеки. 9.3. Средства предотвращения взрыва топливных баков Защита топливных баков от взрыва и возгорания всегда была важной проблемой в авиастроении, поэтому было разра- ботано большое количество средств, повышающих живучесть баков при повреждении теми или иными факторами. Наи- большее распространение получило применение пористых наполнителей баков и систем нейтрального газа. Кроме того, существенно понижает риск возгорания топлива использова- ние мягких баков. Выполненные из пенорезины, они под воз- действием топлива разбухают, способствуя затягиванию про- боин. Наполнители баков состоят из отдельных блоков и пере- городок, изготовленных из материала открыто-пористой структуры, обычно - пенополиуретана. Блоки и перегородки по своей форме повторяют внутренние контуры баков. По- ристость материала заполнителей предотвращает распростра- нение пламени и развитие взрыва в баках при их поражении 149 огневыми средствами. Перегородки сохраняют форму мягких баков и сохраняют балансировку горючего. Если используется система нейтральных газов, то про- странство, освободившееся после выработки топлива, запол- няется негорючим газом. При повреждении бака взрыв паров топлива не происходит. 9.4. Система пожаротушения Система пожаротушения позволяет обнаруживать и ту- шить пожар, возникший в огнеопасных зонах вертолета (ри- сунок 111). Она включает в себя: • огнетушители с пламегасящей жидкостью, • трубопроводы и форсунки, • систему сигнализации пожара. Рисунок 111. Схема системы пожаротушения. 1 – распылители над контейнером топливного бака, 2 – распылители в отсеке редуктора, 3 – распылители в отсеке двигателей, 4 – трубопровод подвода огнегасящей жидкости в отсеки вспомогательной силовой установки, 5 – распылители коллекторы в отсеке вспомогательной силовой установки, 6 – трубопровод подвода огнегасящей жидкости в отсеки двига- телей, 7 – блоки клапанов, 8 – огнетушитель, 9 – обратный клапан. 150 При возникновении пожара датчики систем сигнализации выдают сигнал в исполнительный блок, который инициирует взрыв пиропатронов в огнетушителях (рисунок 112б). Обра- зовавшееся после минивзрыва давление выталкивает огнега- сящий состав в систему трубопроводов. Затем жидкость через форсунки распыляется в горящем отсеке и накрывает пламя. Включение огнетушителей может происходить как в автома- тическом режиме, так по команде из кабины пилота. На небольших вертолетах система пожаротушения может отсутствовать, а в качестве активного средства борьбы с ог- нем используется ручной огнетушитель (рисунок 112а). Рисунок 112. Ручной огнетушитель установленный на лег- косъемном креплении (а) и автоматический огнетушитель (б). 1 – кронштейн установки ручного огнетушителя, 2 – за- мок, 3 – корпус ручного огнетушителя, 4 – рукоятка огнету- шителя, 5 – пироголовка, 6 – корпус автоматического огнету- шителя. |