Файл: Матвеенко, А. М. Расчет и испытания гидравлических систем летательных аппаратов.pdf

для тяжелых. На самолете ХВ-70 вес гидросистемы был доведен до 2—3% взлетного веса. В значительной степени этот выигрыш объясняется увеличением уровня рабочего давления до 280 кгс/см2. Интересно, что в 50-х годах на английских самоле­ тах в гидравлических системах применялись следующие рабочие давления: палубный противолодочный разведчик Шорт «Си Мью» — 240 кгс/см2, военно-транспортный самолет Шорт «Бри­ тании», истребитель-бомбардировщик Супермарин «Симитэр», транспортный самолет Бристоль «Британия», истребитель-пере­ хватчик Аэро С-108 «Эрроу» — 280 кгс/см2. На французском самолете «Тридан» предполагалось использовать систему с ра­ бочим давлением 300 кгс/см2. Эти примеры показывают, что практика настоятельно требует проведения теоретических и экс­ периментальных исследований по определению перспективных диапазонов рабочих давлений для вновь создаваемых летатель­ ных аппаратов (ЛА). Проведение объективных оценок вновь со­ здаваемых и уже эксплуатируемых гидравлических и газовых систем управления ЛА требует знания предельно возможных ве­ совых, энергетических и объемных характеристик всех основных агрегатов.

Предшествующие исследования, проведенные с целью опти­ мизации весовых и объемных параметров гидросистем в нашей стране и за рубежом, привели к значительно разнящимся между собой результатам, что обусловлено принимаемыми допущения­ ми. Так, в одном из них [30] исследовалась система фиксирован­ ной длины (30,5 м), причем рассматривались стандартные раз­ меры труб и толщин стенок с напряжением ниже 10,5 кгс/мм2 для нержавеющей стали. Было получено постоянное увеличение веса при росте давления вплоть до 300 кгс/см2. Фирмой ВАС [31] толщина стенок трубопровода была определена по теории тонкостенных цилиндров с нижним пределом 0,7 мм для обеспе­ чения эксплуатационной надежности. Реймонд [32], ограничи­ ваясь упрощенным анализом влияния величины давления на вес трубопроводов, вывел уравнения для условий ламинарного по­ тока в стальных трубопроводах и получил величину оптимально­ го рабочего давления 280 кгс/см2.

Из последних зарубежных исследований следует отметить работу Уолша [33]. В ней учтено влияние рабочего давления на удельный вес и вязкость жидкости, рассмотрен многокамерный гидроусилитель и ряд других гидроагрегатов. К сожалению, в работе Уолша применена вторая теория прочности, расчеты по которой не всегда совпадают с экспериментом при расчете тру­ бопроводов и других агрегатов гидросистем, и поэтому получен­ ные результаты нуждаются в проверке.

. Интересно, хотя бы ориентировочно, оценить последствия дальнейшего повышения рабочего давления на другие парамет­ ры и характеристики систем. Ведь уже в работе Кука [34] пред­ лагалось оценивать наивыгоднейшее рабочее давление по мини­

16

рост рабочих давлений (свыше 500 кгс/см2) потребует изыскания новых конструктивных схем насосов.

Известно много расчетных формул для оценки зазоров в со­ пряженных парах при росте давления. Г. А. Никитин в работе [20] приводит следующую:

Расчеты, проведенные по этой формуле, показывают, что при высоких давлениях деформация пары «цилиндр — плунжер» б соизмерима с назначаемыми конструктивными зазорами (см. таблицу).

Для плунжеров с расширяющимся зазором, склонных к гид­ розащемлениям, эти деформации будут способствовать уменьше­ нию усилий страгивания.

Наиболее сложным следует считать вопрос о влиянии повы­ шенного рабочего давления на величины вероятности безотказ­ ной работы агрегатов, так как количественный показатель на­ дежности определяется всеми перечисленными выше параметра­ ми и многими другими — характеристиками фильтрации, пульса­ ции и т. д. В работе Э. Льюиса [18] приведены данные, которые подтверждают, что переход с давления '210 на 280 кгс/см2 приво­ дит к уменьшению среднего времени между отказами более чем вдвое (400 ч/160 ч), так же как и при переходе с давления 140 на 210 (900 ч/400 ч). Там же приведена зависимость роста на­ дежности по мере доводки системы; из нее следует, что даже в конце этого срока (10 лет) расчетная долговечность систем с р = =210 кгс/см2 будет ниже, чем у системы с р = 105 кгс/см2, на 1 — 2 порядка. Думается, эти данные носят скорее иллюстративный характер.

18

Опыт показывает, что непрерывный рост рабочего давления при проведении соответствующих конструктивно-технологических мероприятий не привел к падению надежности основных агрега­ тов гидросистем ЛА.

Итак, вряд ли существуют объективные причины, которые смогли бы воспрепятствовать дальнейшему росту рабочих давле­ ний. Поэтому актуальной становится задача о получении научно­ обоснованных зависимостей веса (объема) основных агрегатов от рабочего давления.

Перейдем к получению зависимостей веса и объема основных агрегатов гидросистем от величины рабочего давления.

Напорный трубопровод

Составим уравнение для веса трубопровода с жидкостью. Зададим параметры, указанные на рис. 1. 6:

d, б, 1В— внутренний диаметр, толщина стенок и длина трубопровода;

— = [а] — допустимый предел прочности, выражае-

п

мый через предел прочности сгв и коэф­ фициент запаса я;

р — рабочее давление; Ар — потери рабочего давления;

Ар

— = а н — относительные потери давления в напор-

Р

ном трубопроводе; Ум, Уж — удельные веса материалов трубопровода

19