Гидравлические приводы летательных аппаратов

 

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

Ю.С. Васечкин, Ю.Г. Оболенский 
 
 
 
 
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ  
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 
 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 

2 0 0 8  

 

УДК 629.7.064(075.8) 
ББК 39.52+34.447 
В19 
Рецензенты: В.Н. Герди, М.М. Якубович 

 
Васечкин Ю.С., Оболенский Ю.Г.  
  
 
       Гидравлические приводы летательных аппаратов: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. — 44 с.: ил. 

ISBN 978-5-7038-3144-1 

Рассмотрены принцип действия, математические модели, особенности конструкции и применения на современных летательных 
аппаратах гидравлических приводов различного назначения.  
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 652300 «Системы управления движением и навигация» специальности 210500 «Системы управления летательными 
аппаратами». 
 
УДК 629.7.064(075.8) 
ББК 39.52+34.447 
 
 
 
 
 
 
 
Учебное издание 

Васечкин Юрий Серафимович 
Оболенский Юрий Георгиевич  

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 
 
Редактор С.А. Серебрякова 
Корректор М.А. Василевская 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 

Подписано в печать 19.05.2008. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. 
Усл. печ. л. 2,56. Уч.-изд. л. 2,12.  
Изд. № 18. Тираж 100 экз. Заказ    . 
 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5 
 
 

ISBN 978-5-7038-3144-1 
 
 
      © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 

В19 

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 

ДЭСУ — дистанционная электрогидравлическая система 
управления 
ЛА 
— летательный аппарат 
СДУ — система дистанционного управления 
ЭГРП — электрогидравлический привод 
ЭГУ — электрогидравлический усилитель 
ЭМП — электромеханический преобразователь 
 
 
 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В пособии рассмотрены принципы построения, конструкция и 
основные характеристики гидравлических приводов, которые являются исполнительными устройствами в системах управления 
современных летательных аппаратов (ЛА). Приведены математические модели функционирования и структурные схемы различных гидравлических устройств. 
Большое значение для авиационных гидравлических приводов 
имеют вопросы надежности, поэтому в пособии рассмотрены 
принципы и методы резервирования электрогидравлических приводов. 
Приведены примеры современных многоканальных резервированных электрогидравлических рулевых приводов систем управления пилотируемых ЛА. 
В пособии использован опыт разработки систем дистанционного управления в ОАО «Российская самолетостроительная корпорация “МиГ”». 
 

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 

Гидравлический привод на ЛА предназначен для приведения в 
движение рабочих органов системы управления [1]. 
В системах управления ЛА гидравлический привод выполняет 
функции быстродействующего исполнительного устройства, преобразующего и усиливающего сигналы управления. При помощи гидравлических приводов можно достичь усиления сигналов управления по мощности в несколько тысяч раз и получить силы на органах 
управления (рулях, поворотных плоскостях и пр.) примерно 60 кН. 
Блок-схема гидравлического привода представлена на рис. 1. 
 

 
Рис. 1. Блок-схема гидравлического привода 
 
Гидроприводом называется совокупность устройств, в состав 
которой входят один или несколько гидродвигателей, предназна

ченная для приведения в движение механизмов и машин с помощью рабочей жидкости, находящейся под давлением. 
В авиационных системах управления применяют объемные 
гидроприводы, принцип действия которых основан на использовании потенциальной энергии давления жидкости. 
Гидропривод состоит из следующих основных частей: гидродвигателя, устройств управления (регулирующего или направляющего гидрораспределителя), источника питания (насоса с приводящим двигателем) и гидролиний. 
Насос преобразует механическую энергию приводящего двигателя в энергию потока жидкости. 
Гидродвигатель предназначен для преобразования энергии 
давления рабочей жидкости в энергию движения выходного звена. 
Устройства управления выполняют в виде дросселирующих (золотниковых или струйных) гидрораспределителей. Они регулируют расход жидкости, поступающей в гидродвигатель, в соответствии с законом изменения сигнала управления. 
Гидролинии предназначены для прохождения рабочей жидкости под давлением. Различают всасывающие, напорные, сливные, 
дренажные и управляющие гидролинии. 
В авиационных устройствах исполнительный гидродвигатель 
(гидроцилиндр) часто выполняют в виде единого агрегата с дросселирующим (золотниковым или струйным) гидрораспределителем. Такое устройство называется исполнительным гидроприводом, или исполнительным гидромеханизмом. 
Устройства управления гидропривода могут иметь один или 
несколько гидравлических каскадов усиления. В двухкаскадных 
системах первый каскад управления является гидроусилителем, а 
второй каскад, состоящий из гидрораспределителя и гидродвигателя, представляет собой исполнительный каскад. 
Гидроусилитель, имеющий электромеханическое управление, 
называется электрогидравлическим усилителем (ЭГУ). 
ЭГУ усиливает и преобразует электрический сигнал управления в гидравлический и предназначен для управления золотниковыми гидрораспределителями. 
Рулевая машина — это электрогидравлический агрегат, состоящий из гидродвигателя, гидрораспределителя и электрогидравлического усилителя и предназначенный для передачи, усиле

ния и преобразования электрического сигнала, содержащего информацию управления, в механическое движение рулей или органов управления. 
Следящий гидропривод — привод, в котором выходное звено 
(например, шток гидроцилиндра) отслеживает с определенной 
степенью точности изменение сигнала управления. 
В зависимости от сигнала управления различают следящие 
гидроприводы с электрическим и механическим управлением. 
Бустер — следящий гидропривод с механическим управлением. 
Дистанционная электрогидравлическая система управления 
(ДЭСУ) — система, состоящая из исполнительных гидроприводов, 
имеющих электрическую проводку управления от ручки управления ЛА до золотников привода. 
Гидравлический привод представляет собой сложную динамическую систему, управляющую движением рабочих органов ЛА, 
на которые действуют инерционные, аэродинамические и другие 
нагрузки. 
Гидравлический привод должен обладать высокой надежностью и безотказностью в работе, широким диапазоном регулирования скорости, минимальным запаздыванием и большим быстродействием, высоким КПД и малой массой. 
Гидравлический привод — это привод больших ускорений и 
высокого быстродействия. 
Повышение структурной надежности авиационной системы 
управления осуществляется за счет дублирования гидравлических систем и применения в качестве исполнительных устройств 
резервированных многоканальных следящих гидравлических 
приводов. 
Резервированным следящим приводом называется следящий 
привод, в котором с целью повышения надежности резервируются 
отдельные элементы, блоки элементов или каналы (следящие приводы в целом). 
На самолетах наибольшее применение находят следящие многоканальные приводы, резервированные по методу обнаружения 
и коррекции неисправностей в одном из резервированных каналов. В этих многоканальных приводах (рис. 2) предусматривается 
применение устройства для обнаружения и коррекции неисправностей — детектора отказов. 

Рис. 2. Схема резервированного следящего гидравлического привода 
(pн — давление в напорной магистрали; pсл — давление слива) 
 
Резервирование рулевого гидравлического привода является 
очень сложной научной и инженерной задачей, так как в каждом 
конкретном случае это связано с синтезом наиболее простой по 
конструкции и оптимальной по надежности структуры многоканального гидравлического привода. 
Многоканальный резервированный привод представляет собой 
систему, состоящую из нескольких следящих приводов. Поэтому 
он намного сложнее, дороже и тяжелее, чем обычный одноканальный. Упрощение конструкции и уменьшение массы многоканального резервированного гидропривода является исключительно актуальной задачей. 
Надежность — свойство изделия (привода) выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах при заданных режимах и условиях эксплуатации 

в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки на отказ. 
Динамическая точность определяется ошибкой слежения, которая выражается углом рассогласования или сигналом напряжения рассогласования при заданном законе изменения возмущения. 
Быстродействие характеризуется собственной частотой следящего привода, которая определяет быстроту реакции привода 
при малых возмущениях. 
Быстродействие следящего привода при малых сигналах 
управления (быстродействие «в малом») определяется постоянными времени элементов и коэффициентом усиления контура следящего привода. 
Быстродействие при больших сигналах (быстродействие «в 
большом») главным образом зависит от максимальной скорости 
гидродвигателя и, следовательно, от мощности привода. 
По признаку структурной надежности авиационные следящие 
гидроприводы прежде всего следует разделить на резервированные многоканальные и следящие одноканальные. 
Резервированные следящие приводы различают по методу обнаружения и коррекции неисправностей, по методу «голосования 
большинством» и по методу дублирования. 
Для проектирования авиационного автоматизированного привода требуется решить сложный комплекс научно-технических 
задач. 
Процесс проектирования автоматического гидравлического 
привода должен базироваться на современных научных методах. 
Сложность проектирования гидравлических систем заключается 
в том, что основные вопросы разработки новой конструкции требуют решения сложных технических задач на стыке таких научно-технических направлений, как гидромеханика и теория автоматического управления, термодинамика и теория механических 
колебаний, теория гидромашин и проектирование элементов автоматики. 
 
 

2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ УСТРОЙСТВА  
И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГИДРОПРИВОДА 

Основными элементами гидропривода являются насосы и гидродвигатели, в которых преобразование энергии сопровождается 
вытеснением жидкости или наполнением жидкостью рабочих камер при движении вытеснителей (например, поршней). 
Наиболее простым по конструкции гидродвигателем является 
гидроцилиндр, который состоит из цилиндра и поршня со штоком. 
Поток жидкости в гидравлическом приводе характеризуется двумя 
основными параметрами: давлением и расходом. 
Давление определяет внутреннее напряжение сжатия жидкости 
и действует во все стороны одинаково. Поэтому, если пренебречь 
силой тяжести, можно считать, что согласно закону Паскаля давление одинаково по всему сечению канала или гидромагистрали. 
За единицу измерения давления принят 1 паскаль, который равен равномерно распределенному давлению, создаваемому силой в 
1 ньютон на поверхности в 1 квадратный метр: 

1 Па = 1 Н/м2. 

Широко применяется также единица измерения «техническая 
атмосфера»: 

1 атм = 1 кгс/см2 = 0,981·105 Н/м2 = 0,981·105 Па. 

Если давление р отсчитывается от нуля, то оно называется абсолютным. Обычно в технических расчетах учитывается не абсолютное, а избыточное или манометрическое давление, которое отсчитывается от атмосферного и равно абсолютному давлению 
минус атмосферное. 
Расходом жидкости называется объем жидкости, прошедшей 
через данное сечение канала (трубопровода) в единицу времени.