Трансмиссия вертолета
Трансмиссия вертолета — это конструктивная совокупность элементов (агрегатов) кинематической связи маршевых (основных) двигателей с несущим (или ненесущим) винтом и другими потребителями мощности, включающая в себя агрегаты и системы, необходимые для обслуживания самой трансмиссии, а также приводы других потребителей мощности.
Состав трансмиссии:
- — главный и промежуточный редукторы;
- — редуктор РВ;
- — соединительные и синхронизирующие валы с муфтами (эластичными, карданными, шлицевыми и др.) и их опоры;
- — вентиляторы системы охлаждения масла;
- — муфты свободного хода (МСХ);
- — тормоз НВ.
Общие требования
Трансмиссия вместе с ее системами и установленными иа ней агрегатами должна быть спроектирована и изготовлена так, чтобы в ожидаемых условиях эксплуатации в течение ресурса, сроков службы ее критические отказы (приводящие к катастрофической ситуации) на час полета оценивались в соответствии с предъявляемыми требованиями.
При отказе одного или большего числа двигателей (для вертолета с числом двигателей больше одного) мощность от работающих двигателей должна передаваться на винты и другие устройства, обеспечивающие продолжение полета и управление вертолетом. При отказе всех двигателей должно поддерживаться нормальное функционирование винтов на режиме авторотации и работа других устройств, необходимых для управления при снижении и посадке вертолета. Трансмиссия снабжается устройствами для автоматического отключения от нее любого двигателя в случае его выключения или отказа (например, с использованием МСХ).
Компоновка трансмиссии должна обеспечивать возможность ее обслуживания и замены деталей в соответствии с руководствами по технической эксплуатации и обслуживанию.
Для устранения разности электрических потенциалов между основными элементами трансмиссии и связанными с ними элементами вертолета должно быть обеспечено, где возможно, соединение этих элементов в общую массу непосредственным контактом или перемычками металлизации. Вспомогательные агрегаты должны, как правило, иметь «слабое звено» для защиты узлов трансмиссии от воздействия чрезмерного крутящего момента. «Слабое звено» конструируется так, чтобы в случае разрушения его обломки не вызывали повреждения других узлов трансмиссии или других приводов систем вертолета. Допускается размещать «слабое звено» в приводе от трансмиссии к агрегату. Статические и динамические (усталостные) напряжения и деформации всей номенклатуры основных деталей и узлов трансмиссии, а также вибрация узлов и мест крепления агрегатов трансмиссии не должны (при данных особенностях конструкции, используемых материалов и принятой технологии) превышать определенных значений. Эти значения устанавливаются с учетом опыта эксплуатации и результатов стендовых испытаний и испытаний серийных и ремонтных агрегатов трансмиссии с целью подтверждения достаточности статической и усталостной прочности агрегатов (узлов) трансмиссии, а также износостойкости их деталей.
Конструкция трансмиссии должна в течение определенного времени эксплуатации (назначенного ресурса) выдерживать воздействие повторяющихся в эксплуатации нагрузок без критических отказов трансмиссии.
Ресурсы комплектующих изделий (например, подшипников качения) устанавливаются на основании их испытаний в системе агрегатов (узлов) трансмиссии.
КОНСТРУКТИВНО-КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТРАНСМИССИИ ВЕРТОЛЕТОВ
Трансмиссия одновинтового вертолета Ми-8 с РВ ( 4.2.1) включает в себя: главный редуктор (ГР) 2; тормоз НВ 3; хвостовой вал 4; промежуточный редуктор (ПР) 5; промежуточный вал 6; редуктор РВ 7; вал привода вентилятора масляно-воздушного радиатора 1. Мощность на привод НВ и РВ, агрегатов, обеспечивающих работу систем вертолета (насосов гидро- и маслосистем, электрогенератора, компрессора и датчика тахометра), поступает от правого и левого двигателей через ГР.
ГР устанавливается на вертолете на подкосах подредукторной рамы в верхней части вертолета. ПР предназначен для изменения направления передачи мощности. Редуктор РВ изменяет направление передачи мощности от ПР и понижает частоту вращения рулевого вала.
На легком вертолете ОН-6А фирмы Хьюз применена ККС трансмиссии. Характерным для этого вертолета является размещение двигателя и воздушного масло радиатора 2, применение сверхкритического вала 5 с демпфером 4 и отсутствие ПР. Вывод газовой струи в заднюю часть фюзеляжа 7 уменьшает его аэродинамическое сопротивление, а привод вентилятора маслорадиатора непосредственно от главного вала и исключение ПР существенно снижают общую массу трансмиссии.
Особенность трансмиссии вертолета СН-47 «Чинук» определяется его продольной схемой. Она состоит из редукторов переднего и заднего винтов 1 и 7, объединительного редуктора 3, двух угловых редукторов 5 двигателей 6, синхронизирующих валов 4, соединяющих двигатели с объединительным редуктором.
Источник
Устройство летательных аппаратов
Самолет, уникальная, сложнейшая конструкция, в работе которой должна быть учтена максимальная надежность и ответственность. Все потому, что крылатый стальной механизм отвечает за самое ценное, что есть у людей – за их жизнь. Над его созданием работает множество людей, здесь учитывается каждый момент, не упускается из виду самая мелкая деталь, а за работу берутся лишь ответственные и хорошие специалисты.
Для тех, кто, связал свою жизнь с самолетами или собирается так поступить, может почерпнуть знания в этой главе. Это, безусловно, познавательный и очень полезный раздел сайта, который предоставляет профессиональную информацию тем, кто увлекается или занимается профессионально конструированием, моделированием самолетов, двигателей и других его комплектующих.
Подробное описание создания и работы, предоставленные чертежи, помогут разобраться в теме настолько основательно, насколько это возможно.
Раздел полезен как профессионалам, студентам, так и просто свободным любителям, ведь такое чудесное изобретение, как самолет или вертолет, не может не заинтересовать людей, активно пользующихся его возможностями.
Если у вас имеются уникальные статьи с фотографиями и чертежами, вы можете поделиться ими с читателями данного ресурса, которые заинтересованы, чтобы сайт пополнялся интересной и познавательной информацией. Раздел (детали самолетов, части самолетов, физика самолета) представлен ниже.
Источник
Как устроена силовая установка пассажирского самолета
Всем привет. Недавно я читал ликбез очередному студенту на тему общего устройства оборудования самолёта. Вводный рассказ, хоть и отработанный до автоматизма, отнял пару часов времени и выявил необходимость ещё в двух-трёх вводных. Но лень — двигатель прогресса и я наконец дозрел до оформления всех этих «лекций» в печатном виде. А там, где есть внутренняя методичка, недалеко и до публикации на Хабре: вдруг, кому ещё интересно почитать будет.
Перед началом изложения хочу оговориться, что моя основная специализация — бортовое оборудование, так что из моего описания может вполне получиться «идеальный самолёт для технолога». Тех, кого этот подход не пугает, а также всех тех, кому интересно зачем в кабине экипажа нужны все эти кнопки и ручки — прошу оценить первую публикацию «Силовая установка».
Кликабельная картинка, чтобы рассмотреть получше:
Про силовую установку
Силовая установка — общее название двигателей летательных аппаратов. Начну с них потому, что без двигателей самолет — не самолет, а в лучшем случае планер. Цена двигателей, к слову, составляет половину стоимости авиалайнера и компетенциями в разработке современных гражданских авиадвигателей обладают гораздо меньше стран, чем тех, кто обладают компетенциями в разработке самолетов.
На авиалайнерах сейчас ставят почти исключительно двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД). Вот принципиальная схема такого двигателя:
Детали устройства можно прочитать во многих источниках, начиная с Википедии. Для нас, электронщиков, важно понимать следующие факты о работе такого двигателя:
- Компрессор сжимает забираемый снаружи воздух перед подачей его в камеру сгорания,
- В камере сгорания к воздуху подмешивается топливо,
- В камере сгорания происходит постоянное горение топливовоздушной смеси, приводящее к тому, что разогретый газ расширяется в сторону турбины,
- Турбина крутится под воздействием расширяющихся газов и крутит компрессор и/или вентилятор,
- Как правило, в двигателях бывает две связки турбина-компрессор: высокого давления и низкого давления. Они могут крутиться независимо друг от друга,
- Основную тягу, как это ни странно, даёт не горячий газ, выходящий из сопла, а вращение вентилятора,
- Обороты и тягу двигателя можно регулировать подачей топлива,
- В большинстве современных авиационных двигателей работой двигателя управляет специальный компьютер FADEC . Этот прибор анализирует параметры работы двигателя, внешние условия и управляющие сигналы от органов управления двигателем и управляет всеми приводами, влияющими на работу двигателя, например, топливным краном. Часть названия «Full Authority» означает, что:
- FADEC отвечает за ВСЕ аспекты работы двигателя,
- Только FADEC отвечает за работу двигателя, т. е. нет никакого резервного контура управления, механических тяг управления газом и т. д.
- Кроме сигналов от органов управления двигателем FADEC анализирует данные от:
- Системы воздушных сигналов (СВС): давление и температуру наружного воздуха, воздушную скорость самолёта — для уточнения параметров работы,
- Датчиков обжатия шасси — для дополнительного контроля возможности включения реверса.
Как запускать двигатель
Чтобы запустить двигатель, надо раскрутить турбину высокого давления, подать топливо и дать первоначальную искру. После того, как турбина раскрутится примерно до 50% оборотов, двигатель начнёт раскручивать себя сам.
Первоначальную раскрутку двигателя можно осуществлять электрическим стартер-генератором (для маленьких двигателей) или специально поданным воздухом высокого давления от пневматической системы. К слову, воздух высокого давления в пневматической системе берется от второго (уже запущенного) двигателя, вспомогательной силовой установки (ВСУ) или внешнего источника.
Пример пульта управления, используемого для запуска двигателя:
Для автоматического запуска надо выполнить следующие действия:
- Переключатель «ENG START» (1) перевести в положение «IGN/ON»
- Тумблер «ENG MASTER» (2) перевести в положение «ON» (вперёд). В этот момент FADEC:
- Откроет кран пневматической системы для раскрутки турбины и компрессора высокого давления
- Откроет кран топливной системы — чтобы было чему гореть
- Даст искру на свечи зажигания
- Контролировать процесс запуска. Если что-то пойдёт не так — немедленно перевести тумблер запуска обратно в положение OFF
- Когда двигатель успешно выйдет на обороты малого газа — запустить второй двигатель по аналогичной процедуре
- Когда оба двигателя запустятся — перевести тумблер ENG START в положение OFF — во время нормальной работы двигателя дополнительные искры на свечах зажигания не нужны
- Во время автоматического запуска двигателя кнопки ручного запуска (3) не используются
Иногда нам надо покрутить двигатель, но не заводить его. Например, для проверок или чтобы «помыть» его внутренности керосином после консервации. В этом случае переключатель ENG START надо переводить в положение CRANK (прокрутка). Вся процедура запуска будет та же, но искры на свечах не будет. Нет искры — нет огня.
Как управлять двигателем
Управление двигателями осуществляется с помощью рычагов управления двигателями (РУД).
На каждый двигатель — свой рычаг. Тут всё просто: толкаем рычаг от себя — двигатель крутится быстрее, тяга растёт. Тянем рычаг на себя — крутится медленнее. Так как РУД не связан с топливным дросселем напрямую, можно не бояться, что мы сожжем двигатель большим количеством топлива или заглушим недостаточным. FADEC в любом случае не даст ему превысить предельную температуру выхлопных газов или заглохнуть. Кстати, с ограничением температуры выхлопных газов связан тот факт, что в жару и/или на высокогорных аэродромах двигатель может выдать меньшую тягу.
В районе «малого газа» у рычага упор. Чтобы разблокировать перевод рычагов в зону режимов реверса, надо потянуть за специальную скобу. При реверсе двигателя специальные створки разворачивают поток от вентилятора двигателя в обратном направлении, помогая самолету остановиться:
Вообще, с помощью реверса самолёт может даже поехать назад, но, так как в этом режиме для двигателей, висящих под крылом, возможна ситуация засасывания в двигатель мусора и даже камней с взлётно-посадочной полосы, для авиалайнеров не рекомендуется включать реверс на малых скоростях.
Для включения реверса FADEC анализирует не только положение РУДов, но и датчики обжатия шасси, так что случайно в воздухе запустить реверс невозможно.
Про индикацию и сигнализацию
Данные работы двигателей, как правило, отображаются на неотключаемой части центрального дисплея пилотов и на специальной странице с расширенными данными по двигателю.
В постоянно индицируемом окне статуса работы двигателя доступны следующие данные:
а. Текущие обороты вентилятора двигателя (напрямую влияют на тягу)
б. Температура выхлопных газов — параметр работы двигателя, часто ограничивающий максимальную тягу. FADEC ограничивает ток топлива в том числе, чтобы не расплавить конструкцию лопаток турбин. Лётчику тоже важно понимать, почему обороты не растут, хотя он «просит»
в. Заданные обороты вентилятора двигателя (разгон двигателя с малого газа до взлётного режима занимает десятки секунд и текущие обороты не всегда совпадают с заданными)
г. Обороты турбины высокого давления. Помните, что турбин две и они работают независимо? Так вот данные оборотов турбины высокого давления важны при запуске двигателя. В полёте контролировать их не надо
д. Текущий расход топлива
е. Признак включения реверса
ж. Установившийся режим работы двигателя (малый газ, взлётный, набор высоты)
На специальной странице дополнительных параметров работы двигателя может выводиться такая информация, например как:
- Уровень, давление и температура масла,
- Уровень вибрации двигателя,
- Количество топлива, израсходованного с момента последнего запуска,
- Давление воздуха в пневматической системе,
- И т.д.
Варианты газотурбинных двигателей
Двигатели, в которых вентилятор вынесен за пределы мотогондолы (корпуса двигателя) называются турбовинтовыми. Они обладают лучшими взлетно-посадочными характеристиками, но быстро теряют эффективность при росте скорости больше 0.5 скорости звука (приблизительно). Поэтому они в основном применяются в самолётах для местных авиалиний и военно-транспортной авиации, где возможность использования коротких и неподготовленных взлетно-посадочных полос важнее, чем крейсерская скорость. В конструкции таких двигателей также часто применяется понижающая трансмиссия, как, например, на рисунке ниже.
Газотурбинные двигатели также используются на вертолётах, только в этом случае они крутят не пропеллер, а винт, сами двигатели в этом случае называются турбовальными. Хорошее видео, иллюстрирующее принципы их работы:
Ещё газотурбинные (турбовальные) двигатели ставят на танки (Т-80, Абрамс).
К преимуществам таких двигателей относят высокую удельную мощность, хороший запуск даже при низких температурах, возможность тянуть «с низов» — турбина высокого давления отделена от силовой турбины и двигатель не глохнет, когда гусеницы стоят неподвижно.
К недостаткам – высокую стоимость двигателя, сложность технического обслуживания, низкую приёмистость. По каждой из особенностей применения газотурбинных двигателей для танков есть разные полярные мнения, я же не специалист по танкам — не кидайте в меня камни. Я мог ошибиться. 🙂
Нелокализованный разлёт осколков
Одним из «свойств» двигателя, сильно влияющим на конструкцию бортового оборудования, является так называемый «нелокализованный разлёт осколков двигателя». Это событие возникает при взрывном разрушении двигателя, когда лопатки компрессоров и турбин разлетаются во все стороны.
При оценке последствий такого отказа, считается, что осколки обладают «бесконечной» энергией, которой достаточно, чтобы пробить любые преграды, разрубить любые трубы и провода. Для обеспечения безопасного завершения полета в случае такого нелокализованного разлета разработчики архитектуры электронного оборудования для каждого критического провода должны предусмотреть резервный, проложенный в отдельном канале, который не может быть перебит тем же осколком, что и основной провод.
Примечание для впечатлительных: на самом деле разработчики двигателей делают всё возможное, чтобы избежать нелокализованного разлёта, и действительно они случаются очень редко. Даже попадание крупной птицы в двигатель не сломает его. Но авиация — отрасль консервативная и мы закладываем в архитектуру противодействие всем потенциально возможным рискам.
Идеальный самолёт глазами инженеров. Лично мне взгляд технологов особенно симпатичен.
Источник