Повышение уровня надежности гидравлической системы управления вертолетом Ми-8, Ми-8ПС, Ми-8Т Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

УДК 621.396.932.1

А. В. Кацура, А. В. Вишнев, Ю. А. Макаренко Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ МИ-8, МИ-8ПС, МИ-8Т

Повышение эффективности использования по назначению авиационной техники при обеспечении высокой безопасности полетов - главный источник укрепления и роста экономики предприятий гражданской авиации.

В процессе совершенствования авиационной техники, возрастает оснащение летательных аппаратов автоматическими системами управления и регулирования, аналоговыми и цифровыми вычислительными устройствами. Однако при этом увеличивается число элементов, узлов, блоков изделий. И чем больше элементов в изделии, тем будет и больше вероятность отказа. Появление отказа определенных изделий в полете может быть причиной предпосылки к летному происшествию или самого происшествия. Таким образом, повышение эффективности авиационной техники усложняет проблему повышения надежности и безопасности полетов [1].

По данным ИКАО около 20...30 % всех авиационных происшествий (АП) происходят из-за отказов авиационной техники, до 14 % АП являются следствием низкого качества технического обслуживания авиационной техники, т. е. происходят по вине инженерно-технического состава авиационных предприятий [2].

Существенный рост усилий в системе управления наблюдается при маневрировании вертолета по сравнению с уровнем этих усилий на режиме установившегося горизонтального полета, особенно при выполнении маневрирования с большой исходной скоростью, так как вследствие искривления траектории полета лопасти попадают в собственный вихревой след. Мощные вихревые жгуты, сходящие с концов предыдущих по вращению лопастей или этих же самих лопастей за предыдущий оборот, воздействуя на лопасти, вызывают всплески аэродинамической нагрузки и шарнирных моментов. А шарнирные моменты, скручивающие лопасти относительно продольной оси, и являются, как известно, источником усилий в системе управления вертолета.

Таким образом, срыв потока с лопастей несущих винтов НВ при полете на большой высоте с большой скоростью, а также при энергичном маневрировании приводит к значительному росту мгновенных усилий на исполнительных штоках гидроусилителей системы управления, создающему угрозу безопасности полетов вертолета из-за возможной «просадки» гидроусилителей и «вождения» рычагов управления. По этой причине в руководстве по летной эксплуатации ограничиваются максимальные скорости горизонтального полета вертолета на больших высотах, углы тангажа и крена при маневрировании.

На участке системы управления от рычагов и педалей в пилотской кабине до гидроусилителей действуют лишь мускульные усилия пилота, преодолеваю-

щего трение в системе управления (в сочленениях тяг, качалок, в золотниковых распределительных устройствах гидроусилителей) и усилия пружинных механизмов загрузки. Зависимость усилий на рычагах управления от их перемещений, создаваемая пружинными механизмами загрузки, позволяет пилоту хорошо «чувствовать» вертолет в полете, управлять им не по величине отклонений ручки и педалей управления, а по ощутимым нагрузкам на органах управления и поведению самого вертолета.

Элементы забустерной части системы управления (автомат перекоса, тяги, качалки, кронштейны, детали крепления гидроусилителей) нагруженные значительными переменными усилиями, имеют ограниченный ресурс.

Влияние гидросистемы на управляемость. Система управления современных вертолетов неразрывно связана с гидравлической системой, к эффективности функционирования и и надежности которой предъявляются особенно высокие требования, так как выход из строя гидросистемы для вертолета Ми-8, как правило, влечет за собой полную потерю управляемости.

Высокая эксплуатационная надежность гидросистем современных вертолетов обеспечивается следующими основными факторами:

- в отличие от самолетов на вертолетах гидронасосы устанавливаются не на двигателях, а на главном редукторе и при отказе двигателей работают с нормальной подачей на режиме самовращения НВ;

- установка гидроусилителей на жестком картере главного редуктора исключает возможность автоколебаний управления на участке за гидроусилителями, возникающих обычно вследствие недостаточной жесткости и деформаций опор гидроусилителей;

- специально проектируемые гидроусилители обладают повышенной динамической прочностью для восприятия знакопеременных нагрузок от шарнирных моментов лопастей.

Благодаря отмеченным особенностям гидросистемы современных вертолетов обладают высокой степенью безотказности и эффективности функционирования.

Однако для обеспечения безопасности полетов при летной эксплуатации вертолетов необходимо иметь в виду следующее.

1. На закритических режимах полета, при значительном превышении допустимых значений максимальной скорости, нормальной перегрузки, углов тангажа и крена усилия от шарнирных моментов лопастей НВ могут превысить располагаемые усилия гид-

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

роусилителей. Это приводит к «просадке» гидроусилителей, «вождению» ручки управления, самопроизвольному отклонению автомата перекоса, т. е. создает опасную ситуацию.

2. Располагаемые расчетные усилия гидроусилителей определяются при нулевой скорости штока и номинальном давлении в гидросистеме, а при энергичном маневрировании вертолета, когда пилот интенсивно работает одновременно всеми органами управления, давление жидкости в гидросистеме и соответственно располагаемая мощность гидроусилителей заметно падают. Это приводит к уменьшению задаваемой пилотом скорости перекладки органов управления и также может усложнить пилотирование вертолета.

Если усилие, развиваемое гидроусилителем, меньше усилия от шарнирных моментов на органах управления соответствующей системы, начинается затяжеление, а затем рывки, при полном падении давления переходящие в вождение ручки управления или перемещение рычага «шаг-газ» вверх. При отсутствии давления нагнетания и в дублирующей системе, т. е. полном отказе гидросистемы, гидроусилители работают как жесткие тяги, поэтому усилия от шарнирных моментов лопастей передаются на органы управления. Управление вертолетом Ми-8 в этом случае даже при согласованных действиях левого и правого пилотов чрезвычайно затруднительно.

В связи с этим важно сделать выводы, что основной причиной поломки гидроусилителей является

разрушающая нагрузка от вибрации при неблагоприятных обстоятельствах в полете, как показано на плакатах, основными неисправностями является трещина штока и ушка штока как у КАУ-30Б, так и у РА-60Б. Для этого важно более часто проводить инструктаж и доводку до летного состава ограничения по руководству летной эксплуатации вертолета, так как возникновение предельных нагрузок в основном является причиной ошибки летного состава.

Для предотвращения разрушения штока можно предпринять его усиление, то есть увеличение толщины стенки, что приведет к большей прочности штока, т. е. как выявлено из расчетов, что после 1 500 часов использования гидроусилителей вероятность разрушения штока составляет приблизительно 2 %, откуда следует, что толщину стенки штока следует увеличить на 2 %. Единственным недостатком при использовании этого метода будет увеличение массы гидроусилителя, что является не значительным недостатком при решении этой проблемы.

Библиографические ссылки

1. Авиация: Энциклопедия. М. : Большая российская энциклопедия / гл. ред. Г. П. Свищев. М., 2008.

2. Когге Ю. К., Майский Р. А. Основы надежности авиационной техники М. : Машиностроение, 2005.

© Кацура А. В., А Вишнев. В., Макаренко Ю. А., 2014

УДК 621.396.932.1

С. А. Кривенко Научный руководитель - А. Р. Акзигитов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАВИГАЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ОТДАЛЕННЫХ И ТРУДНОДОСТУПНЫХ РАЙОНАХ РОССИИ

Рассматривается проблема обеспечения навигации воздушных судов при доставке грузов и людей в труднодоступные районы, не охваченные единым навигационным полем.

В процессе обеспечения воздушного движения одной из важных задач является непрерывное определение местоположения воздушных судов. Именно оно позволяет контролировать выполнение заданного плана полета и фиксировать отклонения от маршрута.

Большие трудности возникают при выполнении данной задачи в районах, где отсутствуют радиолокационные станции (РЛС), в горных местностях, лесных массивах, в высоких широтах и на малых и предельно малых высотах [1-3].

Целесообразно решать данную проблему с использованием спутниковых навигационных систем, спутниковых систем связи и систем автоматического мониторинга транспортных средств.

Гражданская авиация РФ является одной из основных составляющих Единой транспортной системы России и выполняет огромные объемы работ по пере-

возке людей и грузов в пределах страны и за рубеж. В то же время имеются такие регионы в стране, куда может производить доставку грузов и людей только авиация, где практически отсутствуют железнодорожные и автомобильные коммуникации. К таким регионам относятся регионы за Полярным кругом, на Крайнем Севере, на Дальнем Востоке, в горах Алтайского края, в тайге Красноярского края и т. д. В эти районы выполняются полеты воздушных судов МЧС, Гражданской авиации, Авиации общего назначения. Возникают потребности отправки грузов и людей для геолого-разведывательных и геодезических, для целей топливно-добывающей промышленности (нефтяные и газовые комплексы), для обеспечения действий санитарной, пожарной и других видов авиации.

Отсюда возникает достаточно сложная задача обеспечения своевременной доставки грузов и людей