Механизация предкрылков

Суперджет (SSJ-100): реальность против домыслов » Устройство самолёта » Планер самолёта » Крыло » Механизация предкрылков, закрылков и парирование отказов » Механизация предкрылков

Все совпадения с конструкцией предкрылков RRJ совершенно случайны.

Планетарка представляет собой цилиндр, внутри которого проходит сквозной вал трансмиссии, от которого отбирается крутящий момент, который через ограничительную муфту приводит первую ступень и далее вторую ступень привода. Рабочий момент снимается с выходного вала, который через шлицевое соединение передаёт момент на зубчатую шестерню. Последняя через зубчатую рейку приводит рельс, который выдвигает предкрылки…

Ограничительная муфта. Принцип её работы не в проскальзывании от превышения момента, а наоборот — через систему тормозных шайб остановить проходящий сквозь GRA вал трансмиссии… То есть муфта НЕРАССОЕДИНЯЕМАЯ, это важно! Также для понимания причин дефекта крайне важно знать, что муфта стоит не НА ВЫХОДЕ привода, а НА ВХОДЕ!. И то, что у муфты есть разброс срабатывания. Причём он выражается не в процентном отношении от момента, а в абсолютной величине. Если муфта настроена на 25 Нм +/-5 Нм, то разброс значений будет от 20 до 30 Нм. А если 100, то 95-105.

Далее. Первая ступень нам не интересна, это обычная планетарная ступень с неподвижным внешним колесом и водилом, на котором выполнено зубчатое колесо входа второй ступени… Возьмём для простоты расчёта передаточное число — 3.

Вторая ступень: Тут сложнее! Она выполнена по принципу сдвоенной планетарной передачи (Wolfrom-Getriebe) так называемой «небалансирной схемы». Не самой удачной, мягко говоря, но иногда выбора нет.

Она содержит 6 сателлитов, которые вращаются на опорных кольцах. Отличие от рисунка в том, что на сателлитах есть ещё по зубчатому колесу, и сателлит как бы катится на двух колёсах. Третье колесо, которое закреплено как бы сбоку, крутит выходное колесо с внешним зацеплением, от которого отбирается выходной крутящий момент. Ступени такого вида имеют преимущество, а именно — возможность реализовать в узком пространстве большое передаточное число (примем, например, 30). Ну, а благодаря тому, что в зацеплении участвуют в данном случае 6 пар зубов одновременно, то и нагрузочная способность её высока.

К недостаткам можно отнести низкий КПД. Ведь в этой ступени в RRJ одновременно находятся в зацеплении 24 зуба! Именно поэтому малейший разброс любого фактора, будь-то качество шлифовки зуба, или смазки, приводит к тому, что отклонения достигают больших величин, и бороться с этим очень трудно! Также в больших пределах изменяется момент страгивания, даже при комнатной температуре. Что происходит при замораживании его до -55° — это отдельная песня! Кроме того, эта ступень представляет собой чудовищный миксер, способный за несколько оборотов выходного вала взбить водную эмульсию из любой смазки.

Для понимания нам нужно точно знать, что ограничительная муфта стоит не на выходе, а на входе в планетарку, посему всё, что происходит в планетарке, имеет к ней самое непосредственное отношение. Итак, мы знаем, что муфта и аптекарские весы — далеко не родственники. Муфта настраивается подкладыванием калиброванных по толщине шайб под пружину, и её работа является довольно сложным процессом. Поэтому принято, что у муфт есть не некий абстрактный момент, а нижний порог срабатывания (LTLS) и верхний — UTLS. То есть ни одна муфта из всех, монтируемых, не должна срабатывать вне полосы разброса (scatter factor). Этот момент настраивается при комнатной температуре, проверяется и заносится в приёмный протокол (ATP) на каждую приблуду. Все дальнейшие расчёты срабатывания с учетом старения или замерзания являются эмпирическим (ВАЖНО!)

Далее планетарка попадает в сборку, в которой участвуют 2 подшипника шестерни, сама шестерня, рейка и рельс, который скользит по подшипникам. На наконечнике рельса смонтирован предкрылок. Каждый из этих элементов вносит свою лепту в создание сил, противодействующих планетарке.

Пороги срабатывания устанавливаются не абы как, а имеют под собой сложнейший расчёт всевозможных явлений. Основной принцип заключается в том, чтобы LTLS был таким, что при самом неблагоприятном сочетании факторов, главным образом температуры, момента планетарки хватало, чтобы стронуть с места и выдвинуть рельс предкрылка, преодолевая аэродинамическую нагрузку. Но с другой стороны, надо, чтобы момент планетарки на уровне UTLS, при самых благоприятных факторах не вырвал рельс из крыла при какой-то неисправности, например, при заклинивании. Вот такая задача стоит перед инженером-системщиком.

Задача не из простых, потому как всё это работает в очень широком диапазоне температур. Как уже сказали, при -55° система должна оставаться работоспособной. К тому же, происходит изменение характеристик узла со временем, так как смазка стареет, и самое главное, она гигроскопична, то есть втягивает в себя конденсат из воздуха. Это тоже надо учитывать эмпирически, на основе данных многолетних тестов… И настраивать муфту на то, чтобы она даже со временем была способна что-то делать.

У планетарки есть две изменяющиеся характеристики — это КПД и сопротивление страгивания. Поскольку КПД определяется лишь в движении, то оно нам пока не нужно. А вот момент страгивания — вещь важная. Ибо прежде, чем начать работать, планетарка должна всё стронуть с места. А стронуть с места 24 зуба, облепленных задубевшей смазкой при -55° ох как непросто! На монтажном столе входной вал проворачивается рукой, а после заморозки даже со свежей смазкой приходится применять инструмент.

По материалам господина Роберта

Обсуждение

Роберт, а не могли бы Вы, как, видимо, наиболее близкий к "телу" планетарной передачи, пояснить, почему было выбрано именно такое расположение ограничительной муфты - на входе?

Конечно, с точки зрения здравого смысла имеет ставить ограничительную муфту как можно ближе к защищаемому узлу, чтобы исключить возможные отклонения характеристик.

Но не забываем, что по мере прохождения ступеней редуктора момент растёт, бывает более, чем в сто раз, и муфта на это момент начинает катастрофически расти в размерах. И, к сожалению, не вдоль вала, а в диаметре. А места там очень и очень мало. Для представления: внешний диаметр корпуса в районе второй ступени — 67 мм.

Но гораздо более важно для выбора места другое. Когда речь идёт об ограничительной муфте, большинство представляет себе устройство, которое при превышении нагрузки позволяет пробуксовывать, защищая узел от перегрузок. Это не так. Так делать в трансмиссии механизации нельзя, поскольку при пробуксовке нарушится синхронность. Поэтому эта муфта не пробуксовывает, а при срабатывании чувствительного элемента (шариковой рампы) диск преодолевает силу пружины и, сжимая пакет тормозных дисков, останавливает вал ВСЕЙ трансмиссии. И лишь тогда сенсор на центральном приводе регистрирует перегрузку, и контроллер отключает моторы.

Теперь представим себе, что в брюхе самолёта стоит электромеханический привод, мощность которого подобрана таким образом, чтобы не остановиться, прокручивая 16 планетарок и 6 согласующих редукторов в самом собачьем холоде при самой большой аэродинамической нагрузке. Грубо говоря, тормоз планетарки должен выдержать момент примерно в 15-20 раз больший того, который привёл к срабатыванию.

Но в этом случае тогда все элементы редуктора придется рассчитывать на нагрузку в эти же разы большую, иначе при срабатывании муфты, если она затормозит вход, в редуктор войдёт весь момент от трансмиссии. Ставить такую планетарку просто банально будет некуда :))))

Меня тут как-то обвиняли в том, что, якобы, мои версии меняются, и должны отваливаться предкрылки. Вы просто ухватили не всё мной сказанное. Я прогнозировал два варианта развития, назовём условно «плохой» и «хороший». Хороший вариант — когда предкрылки останавливаются и самолёт садится с чистым крылом. Это то, что мы сейчас имеем, и это не самый опасный вариант развития событий. Как мы видим, мои прогнозы на эту тему полностью подтвердились. Как минимум те, что СБ по предкрылкам не решит проблему, поскольку базируется на неверном диагнозе. Ведь так?

Гораздо опасней будет, когда не изменится базовая конструкция, а предкрылки клинить перестанет! Вот именно сейчас и происходит переход в эту опасную стадию, что я всеми силами и старался предотвратить! То есть вместо того, чтобы сделать узел рельса так, чтобы его «сопротивлятельные» характеристики были более стабильными, и поэтому снизить настройку ограничительных муфт, был выбран противоположный вариант, а именно настройка муфт вверх так, чтобы планетарки смогли «перепрыгнуть» через все неблагоприятные факторы.

Но проблема в том, что нет планетарок для Якутии, для Мексики и для АФЛ. Нет также зимних/летних. Это будет означать то, что в тёплых и сухих условиях планетарка не заметит заклинившего подшипника, и он когда-то провернётся. Предкрылки клинить как бы перестанет, но начнутся поломки осей подшипников рельса и, как следствие, отделение панели от самолета в полёте. А если мы посмотрим прогон самолёта по бассейну, то мы отлично видим, куда прилетает первая секция в случае отрыва. Со всеми вытекающими.

Вот как бы и всё… Посмотрим. Очень хочется во втором, «плохом» случае оказаться неправым.

Описание проблемы

Как видно из блок-схемы, привод представляет собой набор сателлитов, вращающихся между неподвижным и подвижным зубчатыми колёсами. Крутящий момент снимается с подвижного колеса через вал с фланцем с зубчатым зацеплением, а неподвижная часть аналогичным фланцем прикреплена к корпусу сзади.

Оба эти колеса представляют собой довольно массивные цилиндры (внимание! тут самое главное!), практически заглушённые с другой стороны, которые прикасаются друг к другу плоскими торцами. В результате, раз площадь соприкосновения цилиндров большая, и зазор между ними крайне мал, то получаем между ними капиллярный эффект, который удерживает воду. Таким образом, вода поступает внутрь этого «резервуара» с воздухом, а вот выйти оттуда ей мешают силы поверхностного натяжения между торцами.

У Эйрбаса в принципе так же два цилиндра соприкасаются толстыми торцами, но там, в отличии от SSJ, неподвижный цилиндр кроме фланца ещё удерживается вкручивываемыми снаружи резьбовыми пробками. Пробки имеют отверстия. Таким образом попавший кондесат не попадает между цилиндрми, а сливается вниз через пробку, да и само пространство достаточно вентилируется через этот «дымоход».

Попав на эшелон с водой, эти два цилиндра примерзают друг к другу торцами, и оторвать их друг от друга трудно. У кого зимы холодные, возьмите выточите два глухих цилиндра диаметром где-то 70 наружным и 56 внутренним, смочите водой и выставьте на мороз. Так вот, это явление, вкупе с повышенным сопротивлением подшипника, и создавало заклинивание. То есть проблема стояла на двух сторонах: и в планетарке, и в подшипниках. Они СОВМЕСТНО создавали проблему.

Для решения проблемы подшипника я пока ничего говорить не буду, почему и как… А вот исправить планетарку можно было как два пальца об асфальт. Для этого достаточно один из двух «цилиндров» снять и сделать на торце выточку, чтобы оставить для касания ободок не более 1-1.5 мм шириной, ну и сам ободок прервать выточками. Таким образом:

Вода будет выходить через проточки изнутри наружу
Вода не будет задерживаться между цилиндрами.

Ну и предусмотреть дренажное отверстие вниз.

Делов-то всего на 15 минут, доработка копеечная, никакой досертификации не требуется. Либхерр, если бы хоть немного знал, в чём дело, был в состоянии через неделю начать поставлять новые «незамерзаемые» планетарки.

Правило хорошего тона конструктора приблуд вне кабины гласит, что не надо тратить ресурсы на то, чтобы запретить воде зайти — она зайдет всё равно… Гораздо эффективнее помогать воде выйти. Про это правило было забыто. И вместо этого ГСС и Либхерр сообща подумали, что у них слишком много денег лишних, и они решили… греть каждую планетарку весь полет :-) Ну флаг им в руки :-)

ЗЫ. Вот тут есть то место соприкосновения двух цилиндров: