Гидроимпульсная очистка жидкостных систем летательных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.7.024.2

ГИДРОИМПУЛЬСНАЯ ОЧИСТКА ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Е. С. Фимушин, А. А. Романов, В. В. Короленко, В. Б. Кровяков

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» Российская Федерация, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а

E-mail: vlkrov@rambler.ru

Представлены проблемы и направления совершенствования технологических процессов промывки рабочих полостей жидкостных систем и агрегатов летательных аппаратов.

Ключевые слова: промышленная чистота, очистка, промывка, жидкостная система, агрегат, летательный аппарат.

HYDROIMPULSIVE CLEANING OF FLUID SYSTEMS OF AIRCRAFT

E. S. Fimushin, A. A. Romanov, V. V. Korolenko, V. B. Krovyakov

Military Educational-Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin»

54a, Starih Bolshevikov str., Voronezh, 394064, Russian Federation E-mail: vlkrov@rambler.ru

The article presents the problems and the directions of improvement of technological processes of washing of working cavities of liquid systems and aggregates of aircraft.

Keywords: Industrial cleanliness, cleaning, washing, fluid system, aggregate, aircraft.

Решение проблем обеспечения промышленной чистоты (ПЧ) рабочих полостей жидкостных систем и агрегатов (ЖСА) летательных аппаратов (ЛА) позволяет существенно сократить расход топлива, масел, рабочих жидкостей гидросистем; повысить надежность и ресурс бортового оборудования при эксплуатации ЛА (как следствие повысить безопасность полетов ЛА); уменьшить время нахождения ЛА в ремонте (как следствие повысить боеготовность ЛА); сократить трудоемкость ремонта и технического обслуживания [1].

При этом необходимо одновременное осуществление в полном объеме:

1) мероприятий по обеспечению контроля уровня загрязненности ЖСА и РТЖ;

2) технологических и организационных мероприятий по очистке и поддержанию требуемого уровня чистоты рабочих полостей ЖСА;

3) применяемых рабочих жидкостей на всех этапах жизненного цикла ЛА.

В работе затронуто одно из указанных направлений обеспечения ПЧ -совершенствование технологических процессов обеспечения требуемого (нормативного) уровня ПЧ рабочих полостей ЖСА ЛА.

Нормативные требования, предъявляемые к чистоте рабочих полостей ЖСА изделий авиационной техники (АТ) достаточно высоки [2], требуют существенных материальных и временных затрат.

Анализ существующих (применяемых в реальных производственных условиях) и перспективных методов и средств очистки таких технически сложных жидкостных систем, как применяемые в изделиях АТ, показывает, что наиболее эффективными технологиями их промывки являются технологии, основанные на прокачке их внутренних полостей жидкостью с неустановившимся (нестационарным) режимом течения, при котором возрастают пристенные скорости потока в сравнении с прокачкой ламинарным или турбулентным потоком жидкости.

Преимущество технологий промывки неустановившимся потоком жидкости обусловлено следующим:

Секция «Эксплуатацияи надежность авиационной техники»

- касательные напряжения на стенках очищаемых каналов при организации неустановившихся режимов течения жидкости значительно (более чем в 10 раз) превышают касательные напряжения при стационарном течении, что пропорционально увеличивает гидродинамическое воздействие на частицы загрязнений;

- максимальное количество частиц (до 100 %) отрывается от стенок непрямолинейных каналов только при организации неустановившегося режима течения жидкости;

- увеличение амплитудных характеристик неустановившегося режима течения жидкости приводит к увеличению касательных напряжений на очищаемых поверхностях.

Однако существующие методы реализации технологии ограничивают область ее применения системами и агрегатами, обладающими достаточно высокими эксплуатационными (соответственно и разрушающими) давлениями.

Целенаправленные исследования в направлении совершенствования метода промывки ЖСА неустановившимся потоком жидкости привели к созданию технологии, суть которой состоит в том, что неустановившийся режим течения жидкости создают периодическим изменением ее расхода от нулевого значения до значения, определяемого давлением жидкости, не превышающим эксплуатационного давления для очищаемого изделия путем поочередного перераспределения потока жидкости между двумя очищаемыми изделиями [3].

Периодическому изменению расхода жидкости в максимально возможном диапазоне, определяемому заданным давлением, соответствует периодическое изменение ее скорости, также в максимально возможном диапазоне. Таким образом, при организации по разработанному методу очистки неустановившегося режима течения жидкости достигается максимально возможная амплитуда колебаний скорости, которая и определяет степень турбулентности потока, величину касательных напряжений трения на очищаемой поверхности и другие факторы, влияющие на интенсивность отрыва и выноса загрязнений. В результате обеспечивается максимальная очищающая способность потока для конкретного очищаемого изделия.

Очистку по предложенному методу производят при давлении, не превышающем эксплуатационного. Указанное обстоятельство позволяет организовывать неустановившийся поток моющей жидкости с максимальной очищающей способностью и в тонкостенных полых изделиях с низкими эксплуатационными и разрушающими давлениями.

На рисунке представлена принципиальная схема установки для реализации предложенного метода при очистке рабочих полостей воздушно-масляного радиатора ВМР 2281Б вертолета МИ-8.

Схема установки для осуществления метода промывки с периодическим изменением расхода жидкости

Работа установки осуществляется следующим образом. Моющую жидкость из расходной емкости 1 с помощью насоса 2 с заданными расходом и давлением подают на вход устройства 3 [4]. Устройство 3 перераспределяет поток моющей жидкости поочередно в один из выходных каналов, при этом перекрытия проходного сечения для устройства в целом не происходит, следовательно, устройство не создает колебаний давления жидкости. Из выходных каналов устройства 3 поток жидкости попеременно направляется в очищаемые полые изделия 4 и 5 и далее в расходный бак 1. Таким образом, в каждом из очищаемых изделий 4 и 5 расход жидкости попеременно изменяется от 0 до установленного значения. Это создает в очищаемых полостях изделий 4, 5 неустановившийся режим

течения моющей жидкости, характеризующийся периодическим изменением скорости в максимально возможном, установленном насосом 2, диапазоне, придавая ему максимальную для изделия очищающую способность

Использование разработанной технологии позволяет значительно интенсифицировать процесс очистки полых изделий. Она успешно реализована в производственных условиях ряда сервисных локомотивных депо ОАО «РЖД» при очистке радиаторных секций системы охлаждения дизелей локомотивов [5], аналогичных по конструктивному устройству воздушно-масляным радиаторам ВМР 2281Б.

Экономический эффект от внедрения стенда СП-С1 в одном базовом ремонтном (сервисном) локомотивном депо составляет 4 976 640 рублей в год, при этом срок окупаемости стенда не превышает одного года. По мнению авторов экономический эффект от внедрения технологии на предприятиях по ремонту авиационной техники будет сопоставим с обозначенным выше.

Библиографические ссылки

1. Белянин П. Н., Данилов В. М. Промышленная чистота машин. М. : Машинострение, 1982.

224 с.

2. Производство гидрогазовых и топливных систем. Ч. 2. Монтаж, контроль и испытание гидрогазовых и топливных систем. Руководящие технические материалы РТМ-1.4.535-89. М. : НИАТ, 1991. 243 с.

3. Кровяков В. Б. Способ очистки полых изделий. Патент РФ № 2552450. 2015.

4. Кровяков В. Б., Бирюков М. И. Генератор колебаний жидкости. Патент РФ № 132846. 2013.

5. Иванов В. Г., Ремезов А. С., Кровяков В. Б. Промывка радиаторных секций охлаждающей системы тепловозов: проблемы и пути их решения // Локомотив. 2015. № 1. ОАО «РЖД». ПИ № ФС77-21834 от 07.09.05. М., 2015.

© Фимушин Е. С., Романов А. А., Короленко В. В., Кровяков В. Б., 2016