Работа системы, способы управления, контроль и сигнализация.
ЗАДАНИЕ №18
для курсового проектирования по конструкции летательного аппарата ЯК-42
курсанта 4 курса Серикова Александра Александровича
Тема задания техническое описание и анализ конструкции системы противообледенения крыла и оперения самолёта.
Курсовой проект на указанную тему выполняется в следующем объёме:
1. Пояснительная записка
1.1 введение
1.2 назначение системы и её технические данные
1.3 требования к системе
1.4 описание системы и всех её агрегатов
1.5 работа системы, способов управления, контроль и сигнализация
1.6 характерные дефекты системы и способы их устранения
1.7 доработка и изменения конструкции, обеспечение безопасности полётов
2. Расчётная часть проекта
3. Графическая часть проекта
Рекомендуемая литература
Дата выдачи 14.09.2016 Срок окончания
Преподаватель
Содержание:
1. Пояснительная записка
1.1 введение
1.2 назначение системы и её технические данные
1.3 требования к системе
1.4 описание системы и всех её агрегатов
1.5 работа системы, способов управления, контроль и сигнализация
1.6 характерные дефекты системы и способы их устранения
1.7 доработка и изменения конструкции, обеспечение безопасности полётов
2. Расчётная часть проекта
3. Графическая часть проекта
Пояснительная записка.
Введение.
Курсовое проектирование является завершающим этапом изучения конструкции ЛА и способствует закреплению знаний по ряду предметов, ранее изученных в колледже. В ходе курсового проектирования мною рассмотрено техническое описание конструкции системы противообледенения крыла и оперения самолёта, изучены все её агрегаты и расположения их на ЛА, работа конструкции, а также рассчитаны её отдельные элементы. При этом учитывались все требования обеспечения безопасности полётов ЛА.
Цель курсового проектирования:
-расширить знания по конструкции конкретных типов ЛА, функциональных схем их отдельных систем, узлов и агрегатов;
-получить навыки практического применения знаний при решении технических вопросов производственного характера;
-научиться самостоятельно работать с технической литературой;
-научиться производить расчёты на прочность деталей агрегатов систем;
-углубить знания по чтению технических чертежей.
1.2Назначение системы и её технические данные.
Система противообледенения крыла и оперения самолёта предназначена для надёжной защиты от обледенения, которое ухудшает аэродинамические качества крыла и оперения, увеличивает массу, соответственно резко увеличивает потребляемые для обеспечения полёта тягу и расход топлива. Носовые части предкрылков, киля и стабилизатора имеют воздушно-тепловые устройства противообледенения, источником тепла для которых является горячий воздух, отбираемый за последними ступенями компрессоров высокого давления трёх двигателей Д-36. В трубопроводах отбора воздуха от фланцев двигателей до эжекторных устройств избыточное давление воздуха может составлять до 20 кгс/ 
, а температура до 530°С. Нормальная температура обогрева лобовых частей предкрылков и хвостового оперения составляет 80-120°С и не привышает 260±20°С, а избыточное давление падает до 3кгс/ , это происходит в следствии смешения горячего воздуха из-за компрессора с холодным воздухом от вентиляторного контура этого же двигателя и объединяется в общую магистраль. Максимальной температурой отключения обогрева вибратора датчика ДСЛ-40Т происходит через 8±2 с после сброса льда с мембраны, а через 140±40 с гаснут сигнальные лампы и прекращается обогрев лобовых частей крыла и оперения самолёта.
Требования к системе.
· Достаточная эффективность и безотказность действия при обледенении любой возможной интенсивности;
· Обеспечение минимальной энергоёмкости;
· Минимальный вес и простота эксплуатации;
· Большая продолжительность срока службы.
1.4Описание системы и всех её агрегатов
В состав подсистемы противообледенения предкрылков, стабилизатора, киля входят (рис.1): три фланца отбора воздуха, шесть заслонок 3184, две заслонки 3182, одна заслонка 3183, шесть электромагнитных клапанов переключения 4073Т, шесть обратных клапанов 2266, три термокомпенсатора, две трубки Вентури, шарнирно-телескопические компенсаторы, два реле давления ИКДРДФ 0,6-0,9-0, сигнализатор температуры ТС-4, телескопические соединения, магистральные трубы и различная арматура.
Фланцы отбора воздуха (заборники) от седьмой ступени компрессора высокого давления (КВД) и от вентиляторных контуров предназначены для подсоединения магистралей ПОС к двигателям. Расположены на двигателях Д-36.
Заслонки 3184 предназначены для отбора горячего воздуха от седьмой ступени компрессора высокого давления (КВД) и подачи его в эжекторы. Три заслонки 3184 располагаются на двигателях Д-36 (заслонки отбора воздуха) и три заслонки 3184 (кольцевания части потока и подвода его к эжекторам) располагаются – две в пилонах боковых двигателей, одна в хвостовой части фюзеляжа.
Заслонки 3184 отбора горячего воздуха управляются с пульта ПОС автоматически от СО-121ВМ и вручную. В открытом положении этих заслонок концевые выключатели МП5-Т включают сигнальные лампы ЗАСЛОНКИ ОТБОРА ОТКР. ЛЕВ., СРЕД. И ПРАВ. Заслонки 3184 подачи горячего воздуха в эжекторы управляются режимами работы двигателей (РУД).
Электромагнитные клапаны переключения 4073Т предназначены для управления заслонками отбора воздуха от двигателей и управления режимом работы эжекторов. Всего в системе установлено шесть электромагнитных клапанов переключения 4073Т: четыре на двигателях – по одному на боковых и два на среднем; два на пилонах боковых двигателей.
Эжекторы служат для смешивания горячего воздуха, отбираемого от КВД, с холодным воздухом от вентиляторного контура до заданных параметров по температуре. Располагаются в двигательных пилонах – для боковых двигателей и в заднем техническом отсеке для среднего двигателя. Эжектор состоит из камеры смешивания и двух сопловых насадков малого и большого диаметров.
Обратные клапаны 2266 предназначены для предотвращения обратного протекания воздуха из эжектора в вентиляторный контур и из противообледенительной системы в двигатели. Обратные клапаны 2266 устанавливаются в трубопроводах. Всего их 6-по одному на входе в зжекторы от вентиляторного контура и по одному в маистралях за эжекторами.
Обратный клапан состоит из основания, лепестков, оси и пружины. Под воздействием давления воздуха, поступающеrо из вентиляторного контура деигателя или от эжектора, лепестки клапана преодолевают усилие пружины и открываются. При отсутствии давления воздуха лепестки клапана закрываются под действием пружины, тем самым преодолевая обратное перетекание воздуха.
Заслонка 3182 предназначена для подачи ограниченного количества воздуха в 3-6. Секции предкрылков на аварийном режиме работы системы (при отказе одного из двигателей или одной из заслонок отбора воздуха от КВД). Заслонки установлены в правой и левой консолях крыла в районе нервюры №9.
Заслонка 3182 состоит из корпуса, оси, перекрывного устройства (заслонки), кронштейна и электромеханизма. При отказе одного из двигателей противообледенительная система автоматически переключается на аварийный режим работы. В этом случае включается электромеханизм, прикрывается заслонка и воздух в оrраниченном количестве будет поступать в 3-6 секции предкрылков. Срабатывает концевой выключатель и замыкает электрическую цепь сигнальной лампы ABAP. При ручном включении системы на аварийный режим заслона 3182 работает аналогично.
Заслонка 3183 предназначена для прекращения подачи горячего воздуха в носовую часть киля при аварийном режиме работы системы. Заслонка устанавливается в корневой части носка киля в районе нервюры №7. Засnонка 3183 по конструктивному исполнению и работе аналогична заслонке 3182, но отличается размерами.
Термокомпенсатор предназначен для снятия напряжений в трубопроводах отбора воздуха, возникающих при нагреве магистрали противообледенительной системы и вибрационных нагрузках. Термокомпенсаторы устанавливаются в трубопроводах отбора горячeго воздуха от КВД за третьей и седьмой ступенями. Термокомпенсатор состоит из сильфона, оплетки и втулок. При работе двигателя гибкая часть термокомпенсатора (сильфон с оплеткой) поглoщает возникающие вибрационные нагрузки и тем самым предотвращает обрыв трубопровода и возможные повреждения на корпусе двигателя.
Шарнирно-телескопический компенсатор предназначен для компенсации тепловых изменений длины трубопроводов, а также для разгрузки трубопроводов от напряжений, возникающих при монтажных неточностях.
Компенсатор состоит из корпуса, фланца, уплотнительных колец, сферического и пружинного ограничительнoго кольца. При нагреве трубопровода происходит его удлинение, которое компенсируется перемещением фланца компенсатора относительно корпуса. Уплотнительные кольца обеспечивают необходимую гeрметичнеeть компенсатора. Сферическое подвижное кольцо компенсирует неточность соединений трубопроводов при их монтаже.
Телескопическиe соединения предназначены для подачи воздуха в перемещающийся предкрылок. Установлены по одному на каждую секцию предкрылка. Телескопическое соединение состоит из двух цилиндрических труб, перемещающихся одна в другой. Для уменьшения трения и создания необходимой герметичности соединения между трубками устанавливаются фторoпластовые кольца. Для углoвых перемещений в телескопических соединениях применяются сферические патрубки
Дроссельные шайбы ограничивают расход воздуха, поступающего в колектор воздухозаборника СКВ, и установлены в магистральных трубопроводах по левому и правому борту в заднем техническом отсеке.
Трубки Вентури ограничивают расход воздуха, поступающие в предкрылки и хвостовое оперение самолёта. Установлены в районе шпангоута №37 и в заднем техническом отсеке.
Поворотное устройство служит подвижным соединением трубопровода, обеспечивающим необходимую герметичность при перестановке стабилизатора. Установлено в стабилизаторе и состоит из корпуса, патрубка, плавующего вкладыша, манжеты, кольца и гайки.
Трубопроводы ПОС изготовлены из различных материалов в зависимости от температуры и давления проходящего через них воздуха.
В трубопроводах отбора воздуха от фланцев двиrателей до эжекторных устройств избыточное давление воздуха может возрастать до 20 кrс/ а температура до 530°С. Трубопроводы на этом участке ПОС изготовлены из стали 12X18H10T с толщиной стенки 0,8-1,0 мм.
За эжекторными устройствами, где происходит подмешивания холодного воздуха в трубопроводах от вентиляторных контуров двигателей, избыточное давление воздуха в трубопроводах падает до 3 кгс/ , а температура до 260°С. Трубопроводы на участке от эжекторов и далее изготовлены из титана ОТ4-1 с толщиной стенки 0,8мм. Все трубопроводы противообледенительной системы теплоизолируются материалом АТМ-3 толщиной 10мм и облицовочной тканью АНТМ-1.
Коллекторы распределяют горячий воздух в передние части предкрылков оперения, воздухозаборников.
Cигнализатор температуры ТС-4 предназначен для выдачи электрического сигнала на сигнальную лампу ПЕРЕГРЕВ ПОС при достижении температуры воздуха 280°C в узле соединения трубопроводов трёх подсистем отбора от двигателей. Сигнализатор температуры состоит из приёмника температуры П-77 и магнитного усилителя УМ-4, которые установлены по левому борту в районе шпангоута №64. При достижении заданной температуры усилитель получает сигнал от приёмника температуры П-77 и включает реле, которое замыкает электрическую цепь сигнальной лампы. Сигнальная лампа установлена на верхнем пульте в кабине экипажа - щиток управления ПОС.
Реле давления ИКДРДФ 0,6-0,09-0 предназначено для выдачи электрического сигнала в случае обрыва трубопровода ПОС и падения давления на нём ниже 0,09 кгс/ . Реле установлено в правой консоли крыла в районе нервюры №9 и в стаилизаторе в районе нервюры №4. При срабатывании реле замыкается электрическая цепь сигнального табло ВЫКЛЮЧИ ПОС, расположенного на правой панели приборной доски.
Электрический термометр 2ТУЭ-477К предназначен для измерения температуры воздуха, поступающего в крыло и хвостовое оперение. Электрический термометр состоит из двух приёмников температуры П-77 и двустрелочного измерителя 2ТУЭ-4Б. Приёмники температуры установлены в трубопроводе крыла на правой консоли в районе №9 и в трубопроводе стабилизатора на правой консоли в районе нервюры №4. Измеритель температуры 2ТУЭ-4Б (указатель) расположен на правом вертикальном пульте в кабине экипажа.
Сигнализатор обледенения СО-121ВМ предназначен для подачи сигнала о начале и конце обледенения, а также для автоматического управления ПОС.
Сигнализатор обледенения состоит из датчика ДСЛ-40Т, электронного преобразователя ПЭ-11М, монтажной рамы и амортизаторов.
Датчик ДСЛ-40Т предназначен для выдачи сигнала изменяющейся частоты на преобразователь ПЭ-11М при нарастании льда на его чувствительном элементе - мембране. Основными элементами датчика ДСЛ-40Т являются: корпус вибратор кронштейн и нагреватель кронштейна. Вибратор представляет собой неразборную герметичную конструкцию, в которую входят: головка вибратора, состоящая из мембраны, якоря, электро магнитный системы возбуждения колебаний; компенсирующий трансформатор; крышка с герметичными выводами и корпус вибратора.
Электронный преобразователь ПЭ-11М предназначен для возбуждения колебаний мембраны датчика ДСЛ-40Т и выдачи команд ОБЛЕДЕНЕНИЕ, ЦО ПОС, ОБОГРЕВ при появлении обледенения. Электронный преобразователь установлен на монтажной раме по правому борту в районе шпангоута №7. Состоит из усилителя-преобразователя, в который входит усилитель переменного тока, частотный дискриминатор, ключ и схема установки в исходное положение; блока питания. Передняя и задняя панели преобразователя соеденины между собой по средствам шасси и накладки. На передней панели расположены: упор зажимного устройства, клемма заземления, ручка, сигнальные лампы ОБОГРЕВ, ОБЛЕДЕНЕНИЕ и кнопка ИМИТАЦИЯ. Корпус преобразователя закрыт боковыми крышками.
Работа системы, способы управления, контроль и сигнализация.
Воздушно-тепловая противообледенительная система самолета работает в трех режимах: нормальном, аварийном и в режиме обогрева воздухозаборников двигателей на земле.
В нормальном режиме передние кромки предкрылков, стабилизатора, киля, воздухозаборники СКВ и антенна УКВ обогреваются постоянным расчетным количеством отбираемого горячего воздуха от 7-й ступени КВД, смешанным с холодным воздухом из вентиляторных контуров двигателей.
Воздухозаборники двигателей Д-36 обогреваются горячим воздухом от 3-й ступени КВД с постоянным расходом ограниченным положением заслонки подачи 427469-500, в зависимости от режима работы двигателя, и трубкой Вентури.
Аварийный режим работы ПОС включается автоматически при отключении одного из двигателей Д-36 или отказе отбора от одного из двигателей. В аварийном режиме нормально обогреваются передние кромки первой и второй секций предкрылков, стабилизатора, воздухозаборников СКВ, антенны УКВ. Передняя кромка киля при этом не обогревается, а передние кромки третьей, четвертой, пятой и шестой секций предкрылков обогреваются уменьшенным расходом воздуха. В случае выключения двух двигателей Д-36 отбор воздуха в ПОС прекращается.
Нормальный режим работы
Режим включается только в полете. На земле включение нормального и аварийного режимов ПОС заблокировано концевыми выключателями при обжатых амортстойках основных опор шасси. В полете в условиях обледенения сигнализатор СО-121ВМ выдает сигнал о начале образования льда. При этом загорается ЦО «ПОС» на приборной доске и жёлтая сигнальная лампа «Обледенение» на верхнем пульте. При установке АЗР «Управление ПОС Автом.» в положение «ВКЛ.» происходит автоматическое включение нормального режима ПОС от сигнализатора СО-121ВМ. При этом открываются три заслонки 3184 отбора воздуха от 7-й ступени двигателей. Загораются три зелёные сигнальные лампы «Заслонки отбора откр.» (лев., средн., прав.), а измеритель 2ТУЭ-4Б показывает температуру воздуха, поступающего в крыло и оперение. Заслонки 3184 подвода воздуха к эжекторам автоматически регулируют подачу воздуха, поступающего в эжекторы в зависимости от режима работы двигателей. На режимах работы двигателей от МГ до 0,6 номинального, заслонка 3184 подачи воздуха к эжектору открыта, и воздух вытекает из двух сопел. В этом случае подмешивается малое количество воздуха из вентиляторного контура каждого двигателя. На режимах работы двигателя от МГ до 0,6 номинального заслонка 3184 открыта и воздух поступает в эжектор из малого и большого сопла. При этом скорость истечения и, соответственно, создаваемое разрежение в эжекторе небольшие. Из вентиляторного контура двигателя эжектируется (подмешивается) малое количество холодного воздуха. На режимах работы двигателя от 0,6 номинального до взлетного (когда температура отбираемого воздуха высокая) заслонка подвода воздуха к эжектору по обводному контуру закрыта. Весь отбираемый от двигателя воздух проходит в эжектор только через одно малое сопло. Скорость выхода воздуха и разрежение в эжекторе увеличивается, количество холодного воздуха из вентиляторного контура двигателя подмешивается больше. Заслонки подачи воздуха в воздухозаборники автоматически поддерживают необходимый расход воздуха в зависимости от режима работы двигателей. На режимах работы двигателей от МГ до 0,6 номинального заслонки полностью открыты, а на режимах от 0,6 номинального до взлетного открыты частично. Автоматическая работа заслонок 3184 подвода воздуха к эжекторам осуществляется с помощью концевых выключателей, установленных в проводке управления двигателями. Трубопроводы отбора воздуха от двигателей объединяются в общую магистраль, от которой воздух отводится через трубку Вентури и телескопические соединения в коллекторы секций предкрылков. Две корневые секции предкрылков на каждой консоли крыла обогреваются свободно, остальные секции обогреваются через открытые заслонки 3182, предназначенные для ограничения подачи воздуха на аварийном режиме работы системы. От общей магистрали воздух через трубку Вентури поступает в оперение. Трубопровод проходит до киля и разделяется на две ветви. Одна подводит воздух к коллектору киля, вторая ветвь с помощью поворотного устройства подводит воздух к коллекторам стабилизатора. В трубопроводе подачи воздуха в коллектор киля установлена запорная заслонка 3183, предназначенная для перекрытия подачи воздуха в носок киля на аварийном режиме работы системы.
Если РУД переставят в положение 0,6 номинального и выше, а электромагнитные клапаны 4073Т не закроют обводную заслонку 3184, включится сигнальная лампа ЭЖЕКТОРЫ НЕ В РЕЖИМЕ на верхнем пульте.
При выходе из зоны обледенения, после сброса льда с датчика ДСЛ-40Т через 8±2 с. отключается обогрев вибратора датчика, а через 140±40 с. гаснет сигнальная лампа ОБЛЕДЕНЕНИЕ, ЦО ПОС, отключается электромагнитный клапан 4073Т, закрывается заслонка отбора воздуха 3184, гаснет зеленая сигнальная лампа ЗАСЛ. ОТБОРА ОТКР. ЛЕВ., СРЕД., ПРАВ. Заслонки подачи воздуха в воздухозаборники двигателей 427469-500 закрываются, зеленые сигнальные лампы ОБОГРЕВ ДВИГ. ВКЛ. ЛЕВ., СРЕД., ПРАВ гаснут.
Нормальный режим работы ПОС в условиях возможного обледенения можно включить вручную установкой переключателя «Управление ПОС Ручн.» в положение «Норм.». Ручное включение системы не зависит от положения автомата защиты «Управление ПОС Автом.». С целью предотвращения перегрева на земле носков предкрылков крыла и носков оперения автоматическое включение системы заблокировано с обжатой стойкой левой основной опоры шасси, а ручное включение системы – с обжатой правой стойкой. При обжатых стойках шасси включение нормального или аварийного режимов управления ПОС планера невозможно.
Аварийный режим работы
В случае отказа одного из двигателей, в условиях обледенения ПОС автоматически переключается с нормального режима работы на аварийный по сигналу концевого выключателя, при установке РОД отказавшего двигателя в положение «Стоп». При этом: прикрываются две заслонки 3182 подачи воздуха в секции предкрылков № 3, 4, 5, 6 каждой консоли крыла, обеспечивая уменьшенную подачу воздуха в эти секции, а заслонка 3183 подачи воздуха в киль закрывается полностью. На щитке управления ПОС загорается жёлтая сигнальная лампа «Авар.» и мигает ЦО «ПОС».В случае отказа одной из заслонок отбора воздуха от двигателя, ПОС должна быть включена на аварийный режим установкой переключателя «Управление ПОС Ручн.» в положение «Авар.». При отказе двух двигателей, при переводе РОД этих двигателей из положения «Запуск» в положение «Стоп» по сигналу концевых выключателей автоматический и ручной (нормальный и аварийный) режимы управления ПОС отключаются. Для зашиты от обледенения работающего двигателя необходимо включить соответствующий выключатель «Обогрев двиг. включ.».