Я читал о том, что у F-35 проблемы с "топливной" системой. Это заставило меня задуматься:
Почему в самолетах не используются пневматические системы вместо гидравлических/топливных систем?
Пневматические (сжатый воздух) системы имеют несколько преимуществ перед гидравлическими (жидкость под давлением) или топливно-дравическими (топливо под давлением) системами:
Есть и недостатки: меньшее давление, что означает меньшую мощность на единицу газа/жидкости, и меньшая точность, поскольку газ сжимаем. Но я чувствую, что эти проблемы должны быть решены в современном самолете с компьютерным управлением. Так в чем проблема?
Большим недостатком здесь является потеря точности из-за высокой сжимаемости газа по сравнению с жидкостью. Поскольку газы обладают высокой сжимаемостью, они обеспечивают буфер для изменений давления, заданных оператором для перемещения поршня в цилиндре. Это создает две проблемы; во-первых, это означает, что пневматический цилиндр не реагирует мгновенно на перепады давления, потому что перепад должен сначала преодолеть статическое трение прокладки цилиндра. Во-вторых, это означает, что движению цилиндра легче противодействовать до тех пор, пока любая сила, противодействующая давлению газа, может преодолеть это давление, не вызывая выхода из строя того, что контролирует пневматическая система.
Чтобы преодолеть эти недостатки, большинство пневматических систем работают при очень высоком давлении, так что перепад давления между двумя половинами цилиндра легко преодолевает статическое трение и любые другие противодействующие силы. Однако это создает еще одну проблему с точностью; пневмоцилиндры высокого давления по существу являются системами с двумя состояниями; поршень или исполнительный механизм обычно находятся в одном или другом крайнем положении и очень быстро переключаются между ними, когда давление газа прикладывается к той или иной стороне цилиндра.
Ни одно из этих действий не является желательным для управления воздушным судном; инструкторы ежедневно трудятся над тем, чтобы научить своих студентов не крутить органы управления, вместо этого используя немного утонченности, чтобы заставить самолет делать то, что они хотят, плавно и контролируемо. Почему же тогда вы хотите свести на нет всю эту хитрость с помощью системы управления, которая может перемещать поверхность только до предела своего перемещения?
Гидравлика, напротив, допускает гораздо более высокую степень утонченности. Поскольку жидкости не меняют плотность легко, изменения давления внутри гидравлического цилиндра требуют гораздо большей силы для противодействия, но, по тому же принципу, по мере изменения объема давление на стороне, на которую подается жидкость, быстро уменьшается. Это позволяет гораздо более точно позиционировать гидравлический цилиндр, независимо от любых внешних сил, действующих на систему. Недостатком является то, что он поднимает в воздух довольно тяжелую жидкость и имеет лишь ограниченные возможности для ее замены в случае утечки.
Электрические приводы являются распространенным решением этого недостатка, особенно в легких самолетах. Электрические приводы используют электродвигатель или сервопривод для обеспечения механического действия. Этими приводами можно управлять с высокой степенью точности, а их «система питания» представляет собой всего лишь электрическую цепь, никаких тяжелых и сложных гидравлических линий и цилиндров. Их недостатки — это компромисс между скоростью движения и максимальной прикладываемой силой при движении; Вы можете либо сделать привод, который движется очень быстро, либо привод, который будет двигаться независимо от силы, противодействующей движению, но вы действительно не можете сделать и то, и другое. Они по-прежнему полезны в легких самолетах для управления закрылками (с тросовой системой, используемой для основных поверхностей), потому что они позволяют точно выдвигать или втягивать и не
На горизонте есть что-то, что может сделать пневматику применимой для самолетов. Гидравлические системы недавно были усовершенствованы за счет разработки электрогидравлического сервоклапана. Эта система использует переменный электрический потенциал (напряжение) для перемещения гидравлического цилиндра на заданную величину, пропорциональную приложенному напряжению. Чисто электрические сервоприводы существуют уже несколько десятилетий, но максимальная сила, доступная от сервопривода, недостаточна для больших авиалайнеров, в то время как для небольших самолетов относительно большой вес серводвигателя по сравнению с простым тросовым управлением является недостатком. Концепция электрогидравлического сервоклапана используется в новых крупных самолетах для замены чисто гидравлических или тросово-гидравлических гибридных систем управления. потому что гидравлической системой теперь можно управлять с помощью электрической цепи вместо гидравлических линий или натянутых тросов, соединенных с колонкой управления. Это позволяет использовать самолеты с дистанционным управлением, такие как большинство авиалайнеров Airbus, а также большинство конструкций истребителей за последние 40 лет.
Аналогичная концепция находится в стадии разработки для пневматики, позволяя точно размещать привод с использованием сжатого газа в ответ на электрическое напряжение. Это обеспечило бы все преимущества электрогидравлической системы со значительно меньшим весом и более быстрым откликом, но все же имело бы недостаток, заключающийся в том, что значительная противодействующая сила могла бы помешать перемещению привода, особенно когда он приближается к желаемому положению. Будет ли это проблемой для большого самолета, еще неизвестно, и экономия веса за счет потери гидравлической жидкости может не стоить того, но если компромисс будет приемлемым, это еще больше увеличит дальность полета или полезную нагрузку следующего поколения пассажирских самолетов. самолет,
Одной из первых причин, которая приходит на ум, является объем воздуха. Помните, что самолет может стоять на земле днем при температуре 80 ° F (27 ° C), взлетать и подниматься на высоту 35 000 футов, где может присутствовать температура -50 ° F (-46 ° C). Воздух в системе будет терять объем по мере охлаждения и изменять положение поверхности управления (скажем, закрылков) без каких-либо управляющих воздействий. Жидкости менее подвержены этой проблеме. Конечно, это можно контролировать, но для этого все равно потребуется система регулирования.
Утечки также легче найти в гидравлической системе, так как вы можете
Пневматические утечки часто обнаруживаются путем протирания мыльной водой соединения и наблюдения за пузырьками (по крайней мере, так я их нахожу). Иногда их бывает трудно отследить, если они находятся в неудобных местах.
Да, конечно (кстати, я пользователь 12000 :D) пневматика быстрая, дешевая и легкая, но не имеет хорошей точности, и вам нужно носить с собой резервуары под давлением, называемые резервуарами (это означает, что вам нужно место), и вам нужно заполнить свой резервуар. (это означает, что вам нужен компрессор, это означает, что пространство снова). Когда вы сжимаете воздух, он нагревается (это означает более холодную систему, а значит, и пространство). Вы можете использовать его снова, если вы не используете его часто и хотите дешево и легко. Гидравлика тяжелая, дорогая, может использовать большое усилие и обладает хорошей точностью. Вам не нужно использовать компрессор, потому что он использует жидкость, ему нужен насос. Насосы меньше, чем компрессоры, и они производят меньше тепла. Вам также понадобится небольшой резервуар (резервуар нужен гидравлике из-за защиты системы от напряжения при расширении жидкости из-за нагрева системы или наоборот).
Да в чем собственно проблема. Сделано без проблем, со всеми упомянутыми вами преимуществами и без указанного вами недостатка низкого давления. В этой статье обсуждается полностью пневматическая конструкция F27 и F227. Воздух при давлении 3350 фунтов на квадратный дюйм имеет очень быстрое действие, плюс он имеет накопленную мощность срабатывания, которой нет у гидравлической системы. Гидравлика может создавать высокое давление при низкой скорости: скорости насоса. Гидроаккумуляторы хранят немного масла под избыточным давлением, поэтому система может на очень короткое время превысить скорость насоса, но только на короткое время, и аккумулятор также необходим для гашения пульсаций. Воздух под высоким давлением может подаваться с огромной скоростью в течение гораздо более длительного времени.
F27 имеет ручное управление полетом: с его помощью можно полностью управлять самолетом такого размера. Для более крупных самолетов усилие, необходимое для отклонения поверхности управления, может создаваться приводом, работающим под давлением 228 бар, с гидравлическим или пневматическим приводом.
Я разговаривал с некоторыми конструкторами пневматических систем, когда работал на заводе, производившем эти самолеты. Единственная реальная трудность, с которой они столкнулись на этапе проектирования и внедрения, заключалась в разработке контроллеров, сервоклапан для гидравлической системы вызывает меньше головной боли, чем для пневматической системы. Просто дополнительная инженерная проблема, которую нужно решить с помощью соответствующей петли обратной связи.
И теперь мы можем разрабатывать наименее проблематичные контроллеры для электродвигателей и приводов.
Да, точность была бы решающим фактором. Вот почему экскаваторы, например, используют гидравлику, потому что вы можете передать большую мощность с помощью очень мелких движений. Хорошие операторы могли поднять четвертак, а потом свалить дерево. Таким образом, во время полета поверхности управления подвергаются огромному давлению воздуха, но должны перемещаться всего на несколько дюймов и с быстрым временем отклика. Жидкость будет иметь вязкость для более «плавных» движений, которые более восприимчивы к мгновенным откликам. Вы часто увидите пневматические системы на заводах для клапанов, которые будут полностью открытыми или полностью закрытыми. Поскольку воздух настолько легкий, он просто не может обеспечить такую же мощность и точность.
Кроме того, полет по проводам делает все эти разговоры довольно устаревшими. Вы можете получить всю необходимую электрическую мощность для приводов с чрезвычайно высоким крутящим моментом, которые будут обеспечивать такое же усилие с еще большей точностью и большим временем отклика.
Я не уверен, но я не сомневаюсь, что система торможения колес может быть пневматической, как у 18-колесных транспортных средств. В противном случае единственным сжатым воздухом, который вы когда-либо увидите на авиалайнере, будет давление в кабине и подача кислорода.
особенно жгуты включают в себя механические, гидравлические, пневматические и электромеханические части. Как правило, элероны, руль высоты и закрылки управляются гидравлическими сервоприводами, потому что гидравлика имеет преимущества в точности и потере мощности, но двери шасси управляются пневматикой (а не сервоприводами), потому что вам не нужна обратная связь по положению, вы только хотите знать, что двери открыты или не.
Это обсуждение тормозов устарело, но я не вижу ответа, указывающего на то, что у 787 есть электрические тормоза. (Но см. 5-й абзац ответа KeithS относительно небольших самолетов.) Из раздела 15 787 FCOM:
Электрическая тормозная система
Тормозная система питается от четырех электрических блоков питания тормозов. Педали тормоза обеспечивают независимое управление левым и правым тормозами. Четыре электрических тормозных привода (EBA) предусмотрены на каждом колесном тормозе основного шасси для управления приложением тормозного усилия к углеродному диску. EBA управляются контроллером привода электрического тормоза (EBAC). Есть четыре EBAC, которые управляют тормозами всех восьми основных колес, каждый из которых регулирует тормозное усилие переднезадней колесной пары.
Источник: Номер документа D615Z003-TBC 31 октября 2007 г. Номер редакции: 4 Дата редакции: 15 февраля 2010 г.
Конечно, Боинг говорит об электрических системах 787-го. Вот что они говорят о тормозах:
Одним из инновационных применений архитектуры более электрических систем на 787 является переход от тормозов с гидравлическим приводом к электрическим. Электрические тормоза значительно снижают механическую сложность тормозной системы и устраняют вероятность задержек, связанных с утечкой тормозной гидравлической жидкости, протечками клапанов и другими неисправностями гидравлической системы. Поскольку его электрические тормозные системы являются модульными (четыре независимых тормозных привода на колесо), Боинг 787 сможет отправляться с одним неработающим электрическим тормозным приводом (EBA) на колесо и будет иметь значительно меньшие потери производительности по сравнению с отправкой гидравлической тормозной системы с присутствует провал. EBA заменяется на линии, что позволяет проводить обслуживание тормозов на месте.
В целом электрические системы намного проще контролировать на предмет исправности и состояния системы, чем гидравлические или пневматические системы; тормоза используют это в полной мере. Непрерывный бортовой контроль тормозов дает авиакомпаниям ряд преимуществ, таких как:
Обнаружение и устранение неисправностей Электрический контроль износа тормозов Возможность исключить плановые визуальные проверки износа тормозов Увеличенное время парковки Поскольку тормоза 787 могут контролировать тормозное усилие, применяемое даже во время стоянки, электрические тормоза позволяют увеличить время стояночного торможения за счет контроля и автоматической регулировки стояночных тормозов как тормоза остывают.
Как они работают? Вот подсказка от PPrune:
Двигатели передают крутящий момент через зубчатые передачи на приводы, которые представляют собой цилиндры, приводимые в движение винтовым домкратом. Имеется фиксирующий механизм для ограничения чрезмерного вращения и обратного хода, что сводит к минимуму требования по току для приводных двигателей EBS.
Санчизес
Кейси
НеузнанныйПадающийОбъект