Перспективы повышения номинального давления в гидравлических системах летательных аппаратов на примере расчета трубопроводной магистрали

Аннотация

Рассмотрены тенденции совершенствования бортовых гидравлических систем летательных аппаратов, заключающиеся в повышении номинального давления до 35 МПа и более, благодаря которому в совокупности с применением современных высокопрочных материалов достигается уменьшение массы и объема гидроагрегатов и трубопроводов. Приведена количественная оценка выигрыша в массе и объеме элементов гидравлических систем ряда самолетов при переходе на увеличение давления, соответствующего прямой экономии топлива и улучшению летно-технических характеристик (маневренности) вследствие облегчения конструкции. Разработана методика расчета объемно-массовых параметров стальных гидравлических трубопроводов в зависимости от номинального давления. Методика используется при определении ключевых характеристик бортовых систем гидропитания. Показано, что относительное уменьшение массы трубопровода при росте давления более 28 МПа в значительной степени зависит от расчетной модели прочности трубопровода. На примере расчета участка централизованной трубопроводной сети гидравлической системы энергопитания рулевых приводов системы управления широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета в соответствии с нормативным стандартом показаны основные преимущества, заключающиеся в существенном уменьшении массы и объема трубопроводов за счет использования повышенного по сравнению с традиционными значениями давления

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Ерофеев Е.В., Скрябин А.В., Вересников Г.С. Перспективы повышения номинального давления в гидравлических системах летательных аппаратов на примере расчета трубопроводной магистрали. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2026, № 3 (158), c. 81--101. EDN: KBXBPQ

Литература

[1] Brahney J.H. Will hydraulic systems meet tomorrow’s aircraft power requirement. Aerospace Engineering, 1991, vol. 11, pp. 9--13.

[2] Ильинов Е.В., Горбунов В.И. Истребительная авиация России. Военная мысль, 2013, № 9, с. 66--72. EDN: RCLAXV

[3] Мокроус В.К. Перспективы применения в авиации автономных электрогидравлических приводов объемного регулирования. Техника воздушного флота, 1991, № 5-6.

[4] Шумилов И.С. Возможные пути снижения массы системы управления рулями самолета. Наука и образование: научное издание, 2013, № 2. EDN: QABSSB

[5] Долгушев В.Г., Ионов В.А., Кун Н.В. и др. Тенденции развития современных авиационных гидросистем. Труды МАИ, 2017, № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=84461

[6] Wang Z., Chen B. Characters of future aircraft hydraulic system. Strategic Study of CAE, 1999, vol. 1, no. 3, pp. 5--10.

[7] Каблов Е.Н., Бакрадзе М.М., Громов В.И. и др. Новые высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали для аэрокосмической техники разработки ФГУП "ВИАМ". Авиационные материалы и технологии, 2020, № 1, № 58, с. 3--11. DOI: https://doi.org/10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11

[8] Zhao Y., Bao Y., Zhang C., et al. Design and analysis of variable pressure control of aircraft hydraulic system. 5th ICMCCE, 2020, pp. 815--819. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMCCE51767.2020.00179

[9] Wang Z., Chen B., Qiu L. Main development trend of aircraft hydraulic system. Hydropneumatic and Sealing, 2000, vol. 79, pp. 14--15.

[10] Gao L., Chen T. Application and research of high-pressure energy storage technology in aircraft hydraulic system. J. Phys.: Conf. Ser., 2023, no. 2479, art. 012011. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2479/1/012011

[11] Helwig A., Muller G., Paul S. Health monitoring of aviation hydraulic fluids using opto-chemical sensor technologies. Chemosensors, 2020, vol. 8, no. 4, art. 131. DOI: https://doi.org/10.3390/chemosensors8040131

[12] Guo S., Chen J., Lu Y., et al. Hydraulic piston pump in civil aircraft: current status, future directions and critical technologies. Chin. J. Aeronaut., 2020, vol. 33, no. 1, pp. 16--30. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.01.013

[13] Bickel W.N., Ohlson J. Lightweight hydraulic system technology --- 8000 PSI update. Aerospace Technology Conference & Exposition, 1985. DOI: https://doi.org/10.4271/851910

[14] Robert W.M. High-pressure hydraulics for the A380. Overhand & Maintenance, 2005, vol. 18, no. 6, pp. 43--45.

[15] Wang H.P., Duan F.H., Ma J., et al. Research on redundancy design of a certain aircraft hydraulic system based on goal-oriented methodology. Int. J. Syst. Assur. Eng. Manag., 2023, vol. 14, no. 1, pp. 343--352. DOI: https://doi.org/10.1007/s13198-022-01800-4

[16] Zhu X.K., Leis B.N. Evaluation of burst pressure prediction models for line pipes. Int. J. Press. Vessels Pip., 2012, vol. 89, pp. 85--97. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2011.09.007

[17] Cai Y.G. Fluid transmission pipeline dynamics. Hangzhou, Zhejiang University Press, 1990.

[18] Han C.H., Kim K.B. A study on the reliability and maintainability analysis process for aircraft hydraulic system. J. Korea Soc. Syst. Eng., 2016, vol. 12, no 1, pp. 105--112. DOI: https://doi.org/10.14248/JKOSSE.2016.12.1.105

[19] Тонышева О.А., Вознесенская Н.М. Перспективные высокопрочные коррозионностойкие стали, легированные азотом (сравнительный анализ). Авиационные материалы и технологии, 2014, № 3, с. 27--32. DOI: https://doi.org/10.18577/2071-9140-2014-0-3-27-32

[20] Шумилов И.С., Чурсова Л.В., Седова Л.С. Рабочие жидкости авиационных гидросистем, их свойства. Наука и образование: научное издание, 2014, № 4. EDN: SJAQDX