RU205086U1 - HYDRAULIC DRIVE OF THE PROPELLER AIRCRAFT - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиации, а именно к трансмиссии многовинтового летательного аппарата.Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение массогабаритных характеристик привода несущих винтов многовинтового летательного аппарата.Технический результат достигается тем, что привод содержит насосную станцию, включающую основной регулируемый насос и насос подпитки с блоком обратно-предохранительных и редукционного клапанов, четыре регулируемых гидромотора, каждый из которых приводит во вращение соответствующий ему воздушный винт, напорные и сливные гидролинии. Рабочий объем каждой гидравлической машины регулируется электрогидравлическим пропорциональным регулятором.Управление летательным аппаратом осуществляется изменением подачи насоса и характерного рабочего объема гидромоторов (частоты вращения): при изменении подачи насоса осуществляется управление тягой летательного аппарата, а при изменении частоты вращения гидромоторов осуществляется управление положением летательного аппарата по тангажу, крену и курсу.The utility model relates to the field of aviation, namely to the transmission of a multi-rotor aircraft. The technical result of the claimed utility model is to improve the mass and size characteristics of the rotor drive of the multi-rotor aircraft. a block of back-safety and pressure reducing valves, four adjustable hydraulic motors, each of which drives the corresponding propeller in rotation, pressure and drain hydraulic lines. The working volume of each hydraulic machine is regulated by an electrohydraulic proportional controller. The aircraft is controlled by changing the pump flow and the characteristic working volume of the hydraulic motors (rotation frequency): when the pump flow is changed, the thrust of the aircraft is controlled, and when the rotation frequency of the hydraulic motors is changed, the position of the aircraft is controlled in pitch. , roll and heading.

Description

Полезная модель относится к области авиации, а именно к трансмиссии многовинтового летательного аппарата.The utility model relates to the field of aviation, namely to the transmission of a multi-rotor aircraft.

Из существующего уровня техники известны мультироторные летательные аппараты, в которых несущие винты приводятся в движение электродвигателями, питающимися от аккумуляторных батарей.In the prior art, multi-rotor aircraft are known in which the rotor propellers are driven by electric motors powered by batteries.

Недостатками аналогов является низкая удельная энергоемкость аккумуляторных батарей и низкая удельная мощность электродвигателей, что существенно ограничивает длительность полета и максимальную полезную нагрузку.The disadvantages of analogs are the low specific energy consumption of batteries and low specific power of electric motors, which significantly limits the duration of the flight and the maximum payload.

Известен многовинтовой летательный аппарат (патент RU 2715823 C1, В64С 29/00, опубл. 03.03.2020), который использует гибридную силовую установку. В подобных аппаратах электрическая энергия для электродвигателей вырабатывается генератором.Known multi-rotor aircraft (patent RU 2715823 C1, В64С 29/00, publ. 03.03.2020), which uses a hybrid power plant. In such devices, electrical energy for electric motors is generated by a generator.

Недостатком аналога является большая масса электрического привода высокой мощности.The disadvantage of the analogue is the large mass of a high-power electric drive.

Известны также устройства, в которых каждый несущий винт приводится во вращение отдельным двигателем внутреннего сгорания.Also known are devices in which each rotor is driven by a separate internal combustion engine.

Недостатком такой компоновки является трудность обеспечения стабильного полета, так как для управления многовинтовым летательным аппаратом необходимо точно управлять оборотами каждого винта.The disadvantage of this arrangement is the difficulty of ensuring a stable flight, since in order to control a multi-rotor aircraft, it is necessary to precisely control the revolutions of each propeller.

Известно техническое решение (патент JP 2017154654 A, В64С 27/12, опубл. 07.09.2017), в котором энергия от одного двигателя передается на несколько воздушных винтов с помощью механического привода.A technical solution is known (patent JP 2017154654 A, В64С 27/12, publ. 09/07/2017), in which energy from one engine is transmitted to several propellers using a mechanical drive.

Недостатками такого решения являются большая масса привода и необходимость использования дополнительных устройств для изменения положения летательного аппарата в пространстве.The disadvantages of this solution are the large mass of the drive and the need to use additional devices to change the position of the aircraft in space.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является гидравлический привод несущих винтов с фиксированным шагом лопастей многовинтового летательного аппарата (патент на полезную модель RU 181367 U1, В64С 27/12, опубл. 11.07.2018). Каждый независимый контур привода содержит насосную станцию, включающую основной регулируемый насос и нерегулируемый насос подпитки с блоком обратно-предохранительных и редукционного клапанов, исполнительный гидромотор, приводящий во вращение соответствующий ему воздушный винт, напорные и сливные гидролинии.The closest to the claimed technical solution is a hydraulic rotor drive with a fixed pitch of the blades of a multi-rotor aircraft (utility model patent RU 181367 U1, В64С 27/12, publ. 11.07.2018). Each independent drive circuit contains a pumping station, which includes a main variable pump and an unregulated feed pump with a block of back-safety and pressure reducing valves, an executive hydraulic motor driving the corresponding propeller, pressure and drain hydraulic lines.

Недостатками ближайшего аналога являются увеличение массы летательного аппарата, снижение надежности и уменьшение дальности полета, обусловленные наличием четырех регулируемых насосов в гидросистеме с индивидуальными фильтрами.The disadvantages of the closest analogue are an increase in the mass of the aircraft, a decrease in reliability and a decrease in the flight range, due to the presence of four variable pumps in the hydraulic system with individual filters.

Задача полезной модели - повышение надежности гидравлического привода, за счет использования объемного гидравлического привода для привода нескольких воздушных винтов от одного маршевого двигателя.The task of the utility model is to increase the reliability of the hydraulic drive by using a volumetric hydraulic drive to drive several propellers from one propulsion engine.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение массогабаритных характеристик привода несущих винтов многовинтового летательного аппарата.The technical result of the claimed utility model is to improve the weight and size characteristics of the rotor drive of a multi-rotor aircraft.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в приводе, содержащем насосную станцию, включающую основной регулируемый насос и насос подпитки с блоком обратно-предохранительных и редукционного клапанов, четыре регулируемых гидромотора, каждый из которых приводит во вращение соответствующий ему воздушный винт, напорные и сливные гидролинии, согласно полезной модели основной регулируемый насос соединен с входами каждого из четырех исполнительных гидравлических моторов с возможностью регулирования их рабочего объема электрогидравлическими пропорциональными регуляторами.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a drive containing a pumping station, including a main variable pump and a feed pump with a block of back-safety and pressure reducing valves, four adjustable hydraulic motors, each of which drives the corresponding propeller, pressure and drain hydraulic lines, according to the utility model, the main variable pump is connected to the inputs of each of the four hydraulic actuating motors with the possibility of adjusting their working volume by electro-hydraulic proportional controllers.

Таким образом, при изменении характерного рабочего объема основного насоса (подачи рабочей жидкости) осуществляется управление тягой летательного аппарата, а при изменении характерного рабочего объема гидромоторов (частоты вращения) осуществляется изменение положения летательного аппарата по тангажу, крену и курсу.Thus, when the characteristic working volume of the main pump (working fluid supply) changes, the thrust of the aircraft is controlled, and when the characteristic working volume of the hydraulic motors (rotation frequency) changes, the position of the aircraft changes in pitch, roll and heading.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема гидравлическая принципиальная.The essence of the utility model is illustrated by a drawing, which shows a hydraulic schematic diagram.

Гидропривод винтового летательного аппарата содержит насосную станцию и четыре гидродвигателя. В состав насосной станции входят: основной регулируемый насос 1, предохранительный клапан 2, нерегулируемый насос подпитки 3 с обратным клапаном 4 и переливным клапаном 5, редукционный клапан 6, бак 7 и фильтр 8. Гидродвигатели -регулируемые гидромоторы 9. Гидравлические машины регулируются электрогидравлическими пропорциональными регуляторами 10 и 11. Основной регулируемый насос 1, соединенный с предохранительным клапаном 2 посредством напорных гидролиний и связанный общим валом или через коробку отбора мощности с насосом подпитки 3, который соединен гидролиниями с обратным клапаном 4, переливным клапаном 5, редукционным клапаном 6, баком 7, фильтром 8, контурами гидравлических моторов 9 (входы которых соединены с основным регулируемым насосом 1 посредством сливных и напорных гидролиний) и распределителями электрогидравлических пропорциональных регуляторов 10 и 11.The propeller-driven aircraft hydraulic drive contains a pumping station and four hydraulic motors. The pumping station includes: main variable pump 1, safety valve 2, fixed charge pump 3 with check valve 4 and overflow valve 5, pressure reducing valve 6, tank 7 and filter 8. Hydraulic motors - variable hydraulic motors 9. Hydraulic machines are controlled by electro-hydraulic proportional controllers 10 and 11. The main variable pump 1, connected to the safety valve 2 by means of pressure hydraulic lines and connected by a common shaft or through a power take-off with a charge pump 3, which is connected by hydraulic lines to a check valve 4, an overflow valve 5, a pressure reducing valve 6, a tank 7, filter 8, circuits of hydraulic motors 9 (the inputs of which are connected to the main variable pump 1 by means of drain and pressure hydraulic lines) and distributors of electro-hydraulic proportional controllers 10 and 11.

Гидропривод винтового летательного аппарата работает следующим образом. Рабочая жидкость из гидробака 7 подается насосом 1 к гидромоторам 9. Регулирование подачи насоса 1 осуществляется электрогидравлическим регулятором 10. Каждый гидромотор 9 имеет возможность дистанционно изменять характерный рабочий объем (частоту вращения ротора гидромотора, а значит и частоту вращения несущего винта летательного аппарата).The propeller-driven aircraft hydraulic drive works as follows. The working fluid from the hydraulic tank 7 is supplied by the pump 1 to the hydraulic motors 9. The pump 1 feed is controlled by the electrohydraulic regulator 10. Each hydraulic motor 9 has the ability to remotely change the characteristic working volume (the rotational speed of the hydraulic motor rotor, and hence the rotational speed of the rotor of the aircraft).

Насос подпитки 3 обеспечивает с помощью редукционного клапана 6 требуемое давление управления к регуляторам гидромашин 10 и 11, а также компенсируем утечки в гидромашинах и устранят возможные кавитационные процессы в системе.The make-up pump 3, with the help of the pressure reducing valve 6, provides the required control pressure to the regulators of the hydraulic machines 10 and 11, and also we compensate for leaks in the hydraulic machines and eliminate possible cavitation processes in the system.

При отсутствии сигналов управления пружины пропорциональных распределителей 10 и 11 соединяют рабочие камеры управляющих цилиндров регуляторов гидромашин со сливом, а поршни цилиндров выводят гидромашины на минимальную (нулевую) производительность. Гидромоторы 9 имеют минимальный характерный рабочий объем и не вращаются.In the absence of control signals, the springs of proportional distributors 10 and 11 connect the working chambers of the control cylinders of the regulators of hydraulic machines with a drain, and the pistons of the cylinders bring the hydraulic machines to the minimum (zero) capacity. Hydraulic motors 9 have a minimum characteristic displacement and do not rotate.

При подаче управляющего сигнала на электромагнит распределителя 10, золотник перемещается пропорционально входящему сигналу и рабочая жидкость через редукционный клапан 6 попадает в рабочую полость управляющего цилиндра насоса. Поршень цилиндра, преодолевая силу сопротивления пружины, перемещается, рабочий объем насоса увеличивается пропорционально управляющему сигналу. Рабочая жидкость поступает на вход гидромоторов. При подаче соответствующих заданной программе полета сигналов управления на регуляторы 11 гидромоторы 9 приводятся в движение с заданной частотой вращения.When a control signal is applied to the solenoid of the distributor 10, the spool moves in proportion to the incoming signal and the working fluid through the pressure reducing valve 6 enters the working cavity of the control cylinder of the pump. The piston of the cylinder, overcoming the force of the resistance of the spring, moves, the displacement of the pump increases in proportion to the control signal. The working fluid enters the inlet of the hydraulic motors. When the control signals corresponding to the given flight program are supplied to the regulators 11, the hydraulic motors 9 are set in motion at a given rotational speed.

Управление летательным аппаратом осуществляется следующим образом: оператор задает желаемый вектор движения при помощи пульта управления, далее сигнал передается в полетный контроллер, где с учетом навигационный показаний формируется сигнал на электромагниты пропорциональных распределителей 10 и 11.The aircraft is controlled as follows: the operator sets the desired motion vector using the control panel, then the signal is transmitted to the flight controller, where, taking into account the navigation readings, a signal is generated to the electromagnets of proportional valves 10 and 11.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность гидравлического привода, за счет модернизаций гидравлической трансмиссии многовинтового летательного аппарата большой грузоподъемности, путем использования объемного гидравлического привода для привода нескольких воздушных винтов от одного маршевого двигателя и улучшить массогабаритные характеристики привода несущих винтов многовинтового летательного аппарата.So, the claimed utility model allows to increase the reliability of the hydraulic drive, by upgrading the hydraulic transmission of a multi-rotor aircraft with a large payload, by using a volumetric hydraulic drive to drive several propellers from one propulsion engine and improve the weight and size characteristics of the main rotor drive of the multi-rotor aircraft.

Claims (1)

Гидравлический привод винтового летательного аппарата, содержащий насосную станцию, включающую основной регулируемый насос и нерегулируемый насос подпитки с блоком обратно-предохранительных и редукционного клапанов, четыре исполнительных гидромотора, связанные с соответствующим воздушным винтом, напорные и сливные гидролинии, отличающийся тем, что основной регулируемый насос соединен с входами каждого из четырех исполнительных гидравлических моторов с возможностью регулирования их рабочего объема электрогидравлическими пропорциональными регуляторами.Hydraulic drive of a propeller-driven aircraft, containing a pumping station, including a main variable pump and an unregulated feed pump with a block of back-safety and pressure reducing valves, four executive hydraulic motors connected with the corresponding propeller, pressure and drain hydraulic lines, characterized in that the main variable pump is connected with the inputs of each of the four executive hydraulic motors with the possibility of regulating their working volume by electro-hydraulic proportional controllers.

Images