Файл: Райков Л.Г. Нагрев летательных аппаратов в полете.pdf

рукзщим устройством. Это же устройство регулирует рас­ ход воздуха для охлаждения оборудования. Устройство' ре­ гулирования состоит из нагревательного элемента, датчика и переключателей перегрева. Датчик связан с усилителем, который управляет регулирующими клапанами системы, расположенными перед входом в компрессор. Переключа­ тели перегрева отрегулированьи так, что они переключают систему на охлаждение оборудования при температуре 101°С и выключают сигнальную лампочку на приборной доске пилота при температуре 110° С. Каждый регулятор имеет определенные проходные сечения, подобранные с та­ ким расчетом, чтобы выдерживалась заданная техниче­ скими требованиями кривая изменения величины произве­ дения давления на перепад давления.

Температура в кабине экипажа поддерживается пере­ мешиванием нагретого воздуха с подаваемым в кабину хо­ лодным воздухом. Нагретый воздух подается из выходного трубопровода воздуха охлаждения электронного оборудо­ вания с помощью эжектора. Когда температура воздуха в кабине становится слишком высокой, но еще приемлемой для электронного оборудования, датчик в кабине через усилитель отключает имитатор охлаждения электронного оборудования и управляет дроссельными клапанами.

Датчик температуры! воздуха в кабине и ручка управ­ ления этой температурой расположены! у сиденья летчика. У сидений двух других членов экипажа предусматривается установка ручного регулирования подачи теплого воздуха.

Для работы водяных испарителей на самолете имеется запас более 150 л воды.

К а б и н н о е о б о р у д о в а н и е .

Переход к полету на высоких скоростях и больших вы­ сотах внес соответствующие изменения и в конструкцию кабины экипажа. Например, вследствие незначительного рассеивания света и сильных, контрастов между светом и тенью на очень больших высотах используется специаль­ ное искусственное освещение, как это сделано на американ­ ском самолете Х-15.

Однако наиболее трудно в условиях аэродинамического нагрева поддерживать необходимую температуру кабиньк Для уменьшения температуры стенок кабины и использо­ вания приемлемых по весу систем вентиляции кабин при­ меняют теплоизоляцию.

90

Другим способом защитьи экипажа, приемлемым по весу, является применение специальных скафандров.

Скафандр защищает летчика в случаях внезапной раз­ герметизации кабины, обеспечивает питание кислородом в течение некоторого времени после катапультирования, обеспечивает вентиляцию тела, защиту от холодной воды и плавучесть.

Для уменьшения вредного влияния аэродинамического нагрева скафандр снаружи обычно покрывают алюминием. Для охлаждения скафандра используется сжатый воздух, хранящийся в бортовых баллонах. На самолете Х-15 таких баллонов восемь. Работа системы регулирования вентиля­ ции скафандра происходит следующим образом. Воздух для вентиляции костюма отбирается с выхода самолетной системы кондиционирования и через ручной клапан и ком­ бинированный разъем поступает в скафандр. С помощью системьи вентиляции воздух распределяется к конечностям, обеспечивая нормальный температурный режим. Этот же воздух удаляет излишнюю влагу, выделяемую телом лет­ чика. Кроме вентиляции, тот же воздух по мере необхо­ димости используется для создания добавочного давления в скафандре. Выйдя из скафандра, воздух через регулятор поступает в кабину. Кислород в скафандр подается с по­ мощью комбинированного разъема из самолетных балло­ нов через кислородный прибор, смонтированный на шлеме. В кислородном приборе имеется соответствующий регуля­ тор. При входе в скафандр порция кислорода подается в переднюю полость шлема через отверстия кольцевой трубки, затем проходит вдоль внутренней поверхности ли­ цевого стекла, предотвращая его запотевание, и поступает в легкие летчика.

Г и д р о с и с т е м ы .

Для обеспечения надежной работы гидросистем в усло­ виях нагрева конструкторьи идут по пути создания высоко­ температурной гидросистемы. При этом в определении рас­ четных температурных условий гидросистемы учитывают не только внешний (аэродинамический и от двигателей) нагрев, но и тепло, выделяющееся при работе собственных агрегатов гидросистемы!. Например, если температура в отдельных зонах конструкции летательного аппарата на большой скорости полета равна 540° С, то нормальные ме­

91

чается в первую очередь в применении теплостойких жидкостей.

Полное устранение контакта жидкости с воздухом по­ вышает термостабильность системы. По этой причине в практику внедряются гидросистемы закрытого типа. В си­

Современные синтетические жидкости и эластомеры практически способны выдерживать длительный нагрев до температур 200—280° С. Например, жидкость, применяемая в гидросистемах бомбардировщика В-58, может работать до 200° С.

С введением высокотемпературных гидросистем возни­ кают свои трудности. Например, температура 135° С яв­ ляется предельно допустимой для уплотнений, шлангов и других деталей из синтетического каучука. Кожа, обычно используемая для уплотнений, под действием температур выше 95° С становится хрупкой и растрескивается.

Особенно в тяжельих условиях .находятся уплотнения штока силовых цилиндров гидросистемы. При движении штока жидкость, как правило, выносится из цилиндров и, попадая в область высоких температур окружающей среды, испаряется с поверхности штока. После испарения жидко­ сти на поверхности штока образуется твердая корка, бьистро разрушающая уплотнение.

'Для гидросистем с очень высокой рабочей температурой пригодны уплотнения с металлической набивкой, а также лабиринтные уплотнения, в конструкцию которых не вхо­ дят детали из эластомеров. Возможные в уплотнениях этого типа внешние утечки жидкости предотвращаются устройством обратных дренажных линий.

Поскольку рабочие жидкости и воздух при повышеннькх температурах становятся сильными 'коррозионными аген­ тами, то остро встает вопрос об антикоррозионной защите высокотемпературных гидросистем. Действию жидкостей и воздуха при . повышенных температурах хорошо противо­ стоит твердое хромовое покрытие. Такие покрытия исполь­ зуются для штоков силовых цилиндров и подобных им деталей.

92

Прочным защитным покрытием для металлов высоко­ температурной гидросистемы является химическое безэлек­ тролизное никелирование.

На работоспособность почти всех агрегатов высокотем­ пературной гидросистемы отрицательно влияет понижение вязкости жидкости. С понижением вязкости жидкости те­ ряют способность разделять трущиеся поверхности. Эго вызывает повышенный износ деталей, что в свою очередь может привести к быстрому накапливанию в системе за­ грязняющих частиц. Чтобьг пре­ дотвратить загрязнение, в вы­ сокотемпературных гидросисте­ мах применяют фильтры особо тонкой очистки. Расширение гра­ ниц изменения вязкости жидкости в высокотемпературной гидроси­ стеме также ухудшает стабиль­ ность работы дроссельных устройств, применяемых для ре­ гулирования скорости движения агрегатов.

Особое значение в гидросисте­ ме, работающей при высокой тем­ пературе, придают гибким шлан­ гам. Шланги из тефлона могут применяться в гидравлических системах, максимальная рабочая температура которых не превы­ шает 300 °С.

Обычные методы заделки для шлангов высокотемпературных гидросистем малопригодны.

Поэтому в высокотемпературный шлангах используется принцип разделения функций между отдельными элемен­ тами шланга: внутренняя эластичная труба применяется только для герметизации соединения шланга и наконечни­ ка, а связь между ними обеспечивается обжатием оплеток и промежуточного слоя. Для этого между эластичной тру­ бой и оплетками вводится конусная втулка, прижимающая их соответственно к ниппелю и к конической поверхности муфты при ее завинчивании. Заделка таких шлангов пока­

зана на рис. 35, а.

Поскольку зеркало штоков цилиндров, как указыва­ лось, может разрушиться в результате образования на-

93

Гара, to для устранения последнего в конструкций делают шарнирные узлы. Шарнирные узльи передают движение от поршня к приводному звену, заменяя поступательное дви­ жение вращательным. При создании высокотемпературных гидросистем приходится охлаждать рабочие жидкости и отдельные агрегаты. Принудительное охлаждение рабочей жидкости производится с помощью теплообменника. Охлажденная жидкость, циркулируя в гидросистеме, отво­ дит тепло от ее агрегатов.

Однако такой метод охлаждения неприменим для сило­ вых цилиндров большинства самолетных установок, по­ скольку последние в полете обычно работают кратковре­ менно, с длительными перерывами, что исключает возмож­ ность эффективного обмена жидкостью в полостях цилиндра. Вследствие этого для охлаждения цилиндров используется косвенное охлаждение— цилиндр омывается холодной жидкостью, поступающей из специальной охла­ дительной системы.

Охлаждающая жидкость пропускается через простран­ ство между корпусом и рубашкой (рис. 35,6). Для подачи и отвода охлаждающей жидкости на цилиндре имеются два штуцера; другие два штуцера служат для сообщения рабочих полостей цилиндра с гидросистемой.

Указанные гидросистемы! имеются на сверхзвуковых самолетах F-105, В-58. В системе самолета F-105 рабочий уровень температур (до 135° С) поддерживается теплооб­ менником. Резервуары для жидкости изолированы! от внеш­ ней среды. На самолете В-58 в полете местный нагрев системы от внешней среды достигает около 130°С. При длительном режиме работы системы температура жидкости в ней поддерживается в диапазоне 40—180° С с помощью охладительных устройств, управляемых термостатическими регуляторами. В отдельной подсистеме, обслуживающей часть потребителей с общей мощностью 10 л. с., предусмот­ рена возможность кратковременного повышения темпера­ туры до 260° С.

Для предупреждения гидролитического разложения жидкости при попадании атмосферной влаги система гер­ метически отделена от внешней среды. Давление подпора в резервуарах, равное 4,2 кг/см2, создается сухим азотом. В целях уменьшения искрообразования циркуляция жидко­ сти в резервуарах сведена к минимуму. Потоки жидкости из сливных магистралей с большими расходами пропу­ скаются по обводным каналам. Резервуары! гидросмеси

94

снабженьи магнитными указателями уровня жидкости. Фильтрация жидкости производится обычными фильтрами.

Так как в отдельных зонах самолета разность темпера­ тур между обшивкой и магистралями системы достигает 150° С, то в конструкцию трубопроводов введены компенса­ торы теплового расширения. Для защиты! от коррозии стальные трубы линий высокого давления покрыты нике­ лем.

П в е в м о с и с т е м ы .

В условиях, высоких температур большое применение находят пневмосистемы. Верхний предел рабочей темпера­ туры! пневматических систем определяется теплостойкостью материалов, примененных в их конструкции.

Для трущихся деталей пневмосистем применяют изно­ соустойчивые сверхтвердые сплавы, не нуждающиеся в смазке. Кроме того, уменьшению трения и износа при вы­ соких температурах способствуют защитные покрытия, наносимые на деталь безэлектролизным никелированием или в виде карбида вольфрама.

Герметичность высокотемпературной пневмосистемы низкого давления обеспечивается проще, чем высокотемпе­ ратурной гидросистемы. Требования к герметичности пнев­ мосистемы несколько снижены!, поскольку компрессор дви­ гателя, являясь мощным источником сжатого воздуха, легко восполняет потери. Кроме того, утечка воздуха не создает опасности пожара. Для пневмосистем успешно при­ меняют металлические уплотнения.

В высокотемпературных пневмопроводах вращательные движения насоса преобразовываются в прямолинейное дви­ жение исполнительного механизма чаще всего посредством шариковой винтовой пары. В таких приводах применяют насосы объемного типа, а также поршневые, с качаю­ щимся диском или шестеренчатого типа.

Для устранения перемещений, вызванных тепловым расширением, и предотвращения неправильного монтажа и действия различных нагрузок в пневмосистемах исполь­ зуют простейшие компенсаторы: Q-, О-, Z-образные

(рис. 36).

Однако такие компенсаторы занимают много места и создают в трубопроводе внутренние напряжения, поэтому в последнее время чаще применяются сильфонные или телескопические компенсаторы (рис. 37). Такие компенса­ торы позволяют делать опоры трубопроводов так, что они

95

воспринимают только вес трубопровода, обеспечивая при этом свободу его перемещения при тепловом расширении и'деформациях каркаса. При таком креплении трубопровод подвергается только действию растяжения. Изгиб здесь предотвращается гибкими сильфонными соединениями. На крепежные узльи нагрузки практически не передаются.

Рис. 36. Простейшие тепловые компенсанторы трубопроводов:

а — О-образный; б — О-образный; в —Z -образный

Вограниченно подвижных сильфонных соединениях прогиб многослойного сильфона предотвращают вспомога­ тельные устройства: металлические оплетки, а также внут­ ренние или внешние шарнирные звенья и т. п.

Впоследнее время в пневматических системах для

соединения трубопроводов низкого давления начинают

Рис. 37. Соединения трубопроводов, работающих при высокой тем­ пературе:

а — гибкий сильфон; 0 — шаровая .опора; в — телескопическое соединение

использовать новые типы подвижных соединений: шаровые, телескопические и комбинированные (рис. 38). В этих соединениях усилия при перемещениях имеют незначитель­ ную величину и с увеличением перемещения практически остаются постоянными. В подвижном шаровом соединении внутренняя опора воспринимает нагрузки, передающиеся на соединение от трубопровода, а также усилие от давле-

96