Мышечной силы и мощности экипажа недостаточно, чтобы производить выпуск и уборку шасси, поворот передней стойки шасси, управлять механизацией крыла и т. п. Для этих целей на самолете используют системы с привлечением внешних источников энергии. Эти системы представляют собой сочетание источников энергии, исполнительных механизмов, элементов управления, при помощи которых задается характер движения исполнительных механизмов и проводки управления. В настоящее время на JIA наибольшее распространение получили системы, использующие: электрическую энергию (электродвигательный привод, электромагнитный привод); энергию жидкости, подаваемой под давлением (гидравлический привод); энергию сжатого воздуха (пневматический привод). Кроме того, могут быть использованы энергия взрыва (пиротехнический привод), энергия встречного потока воздуха, энергия натяжения пружин и пр.
Выбор источника энергии и структуры системы определяется конкретными требованиями к ней. В ряде случаев оправдано применение смешанных систем, в которых используются одновременно различные виды энергии (например, электрогидравлический привод). Гидравлический привод применяют в тех устройствах, где требуется развить большую силу или мощность, а электрический — в командных устройствах. Электрическое управление агрегатами гидравлических систем уменьшает их массу, упрощает монтаж, уменьшает количество трубопроводов, проходящих через герметическую кабину.
Любая энергетическая система при достаточном запасе мощности должна сохранять работоспособность независимо от условий полета (высоты, температуры, давления, перегрузки и т. п.), обладать достаточным быстродействием при передаче силового импульса, иметь малую массу, быть компактной по объему, простой в производстве и эксплуатации, иметь достаточно высокий к. п. д.
Гидравлические системы — набор механизмов и устройств, соединенных трубопроводами, предназначенный для передачи энергии на расстояние с помощью жидкости. Принцип действия гидравлических передач основан на текучести и практической несжимаемости жидкости, которая, будучи заключенной в жесткий трубопровод, способна передавать усилия как жесткий стержень. Скорость передачи усилия практически равна скорости распространения звука в данной жидкости (1000—1200 м/с). Используемые в гидравлических передачах жидкости должны удовлетворять следующим основным требованиям:
· малое изменение вязкости в диапазоне температур —60° — + 120° С для дозвуковых самолетов, и 500° С для сверхзвуковых самолетов;
· хорошие смазывающие способности по отношению к материалам трущихся пар и уплотнений;
· нейтральность к применяемым материалам, покрытиям, уплотнениям;
· высокая устойчивость к механической и химической деструкции и окислению в условиях применяемых температур;
· малая растворимость воздуха и воды;
· отсутствие нестабильных составных частей, выделяющихся в виде отложений на деталях;
· высокий коэффициент теплопроводности, теплоемкости и малый коэффициент термического расширения;
· малая стоимость.
В гидравлических системах JTA применяют жидкости АМГ-10 (на нефтяной основе),
7-50с-3 и НГЖ-4 (на синтетической основе).
Замечательным свойством гидравлических передач является возможность в большом диапазоне плавно и бесступенчато регулировать силу, скорость и мощность.
Усилие, создаваемое гидроприводом, определяется как произведение давления жидкости р на площадь поршня S: F= pS. Изменяя давление и площадь, можно получать сколь угодно большие и малые усилия.
Скорость гидропривода зависит от подачи жидкости насосом в исполнительные механизмы: чем подача больше, тем больше скорость. Мощность гидропривода зависит от давления р и подачи Q: N = pQ.
Источником давления и расхода в гидравлической системе являются насосы, привод которых осуществляется авиадвигателем или электродвигателем. Рабочее давление в гидравлических системах самолетов равно 15—21 МПа(210 кг/см2 ) и имеет тенденцию к увеличению. Сравнивая с механическими передачами гидропередачи, следует заметить, что вместо сложных кинематических цепей, образованных валами, тягами, качалками, ремнями, цепями и т. п., они используют трубопроводы, практически не оказывающие воздействия на опоры. Трубопроводы занимают мало места, а их расположение относительно приводимых в действие механизмов (гидромоторов и силовых цилиндров) может быть произвольным.
Основными элементами гидросистемы является бак, силовой цилиндр, распределитель жидкости, предохранительный клапан, насос и трубопроводы. Гидрожидкость забирается из бака насосом и через распределитель подаётся в в ту или иную полости силового цилиндра. Воздействуя на поршень в силовом цилиндре, жидкость перемещает его влево, совершая работу, например уборку шасси самолета. Из противоположной полости цилиндра гидрожидкость через распределительный кран вытесняется, попадая в гидробак.
Гидравлическая система предназначена для обеспечения управления самолётом на всех этапах полёта, уборки-выпуска шасси, торможения самолёта. Для повышения надёжности полёта самолёта гидравлическая система выполнена в виде 3-х независимых систем со своим наддувом и дренажом гидравлических баков(например для самолета ТУ-154).
Каждая гидравлическая система имеет свои источники давления:
ГС №1 - Два гидравлических насоса НП-89, которые установлены на 1 и 2 двигателях.
ГС №2 - Один гидравлический насос НП-89 на 2 двигателе и одну НС-46 в отсеке гидравлической системы.
ГС №-3 - Один гидравлический НП-89 на 3 двигателе и одну НС-46 в отсеке гидравлических систем.
Каждая из гидравлических систем имеет свой гидравлический аккумулятор. Управление и контроль за гидравлическими системами осуществляется с пульта бортинженера. Каждая из 3-х гидравлических систем обслуживает свои потребители. Все три гидравлические системы выполнены однотипно и условно подразделяются на три части:
-Система наддува гидравлических баков.
-Гидравлическую систему до потребителей.
-Потребители гидравлической энергии
Для приведения в действие подвижных элементов систем и агрегатов на самолете используют различные виды энергии. В зависимости от вида используемой энергии системы бывают гидравлические, газовые и электрические.
Применение гидравлических приводов на самолете вызвано их сравнительно малыми габаритами и массой по сравнению с электрическими агрегатами такой же мощности, простой фиксацией промежуточных положений исполнительных механизмов (в отличие от воздушных приводов). К недостаткам гидравлической системы можно отнести возможные повреждения агрегатов и трубопроводов, связанные с потерей герметичности, которые могут привести к выбросу жидкости из гидросистемы, что повлечет за собой отказ гидросистемы и ее потребителей.
Рабочим телом гидросистемы на большинстве самолётов ГА является авиационное масло гидравлическое АМГ-10. Однако оно становится пожароопасным при температуре более 120 °С. Иногда используют негорючую жидкость НГЖ, выдерживающую температуру более 200 °С. Но эта жидкость – токсична.
Газовые энергетические системы используются в качестве аварийных силовых систем и в агрегатах дополнительного управления (где необходимо достаточно большое быстродействие), например для перекладки створок реверса. Недостатки системы вызываются в основном сжимаемостью газов. Воздушные системы редко применяются там, где нужно точное отслеживание входного сигнала, т.к. жесткую фиксацию исполнительного механизма в промежуточном положении осуществить трудно.
Электрические системы обладают незначительной массой электропроводки и удобством ее монтажа, наименьшим запаздыванием в передаче энергии, простотой формирования и передачи управляющего сигнала. Электрические системы широко используются в дистанционном управлении агрегатами и в автоматических системах при относительно малых мощностях исполнительных устройств, в рулевых машинках автопилотов, автоматах загрузки рычагов управления самолетом, управлении триммерами и др.