سیستم هیدرولیک هواپیما

سیستم هیدرولیک یکی از شاخه های مکانیک سیالات می‌باشد ، که وظیفه آن تبدیل نیروی اولیه با مقدار کم به نیروی خروجی با مقدار زیاد و مورد نیاز را بر عهده دارد . هیدرولیک ( hydraulic ) علمی است که بر پایه فشار سیالات بنا شده و با استفاده از اجزائ مکانیکی و مایع تحت فشار برای تولید ، کنترل و انتقال قدرت بکار گرفته می شود .

اگر به هواپیما های مدرن امروزی به خصوص هواپیما های بزرگ حمل و نقل نظری افکنیم ، انها را همچون کارخانجاتی پرنده خواهیم یافت ، کارخانجاتی که در انها سیستم های متعددی دست‌اندرکارند تا پروازی مطمئن و راحت فراهم آید .

این سیستم ها عبارتند از :

Fuel system -1

Pneumatic system -2

Anti Icing system -3

Oxygen system -4

Air conditioning system -5

Electric system -6

Hydraulic system -7

که در این مطلب به سیستم هیدرولیک و اجزای تشکیل دهنده آن خواهیم پرداخت.

 

سیستم هیدرولیک چیست :

سیستم هیدرولیک یکی از شاخه های مکانیک سیالات می‌باشد ، که وظیفه آن تبدیل نیروی اولیه با مقدار کم به نیروی خروجی با مقدار زیاد و مورد نیاز را بر عهده دارد .

هیدرولیک ( hydraulic  ) علمی است که بر پایه فشار سیالات بنا شده و با استفاده از اجزائ مکانیکی و مایع تحت فشار برای تولید ، کنترل و انتقال قدرت بکار گرفته می شود .

ما در هواپیما ها برای عمل هایی همچون حرکت فرامین کنترل ، باز و بسته کردن چرخ Landing  Gear  ) ، عملکرد ترمز ها ، برف پاک کن ، باز و بسته کردن درب های بار و… از سیستم هیدرولیک استفاده میکنیم .

 

سیال های هیدرولیک به سه دسته تقسیم میشوند که این سه دسته عبارتند از:

 

1. روغن گیاهی

( Vegetable Fluids .)

این نوع اولین روغنی است که در سیستم های هیدرولیک هواپیما مورد استفاده قرار گرفته است .

از روغن کرچک ( Castor oil ۰) و الکل ( Alcohol  ) به عنوان مایع این روغن استفاده میکنیم . که امروز فقط در سیستم ترمز بعضی از هواپیما های قدیمی کوچک دیده می‌شود.

برای شناسایی سریع ، رنگ آن آبی شده است .

-۲  روغن معدنی ( Mineral Fluids  ) ( Mil-H-5606 )

این نوع روغن از مشتقات نفت می باشد و در هواپیما هایی مورد استفاده زیاد قرار میگیرد .

تنها اشکال آن خطر آتش‌سوزی می باشد .

این روغن برای فشار های تا حداکثر ۱۵۰۰_psi  مورد استفاده قرار میگیرد و برای شناسایی بهتر آن را به رنگ قرمز در می اورند .

۳ – روغن مصنوعی

( Synthetic Fluids)

( Mil-H-8446)

این سیال نوعی روغن هیدرولیک نسوز می‌باشد که توسط شرکت سولوتیا در ایالات متحده ساخته شده است .

این روغن به نام تجاری ( Skydroll  ) معروف می باشد که ترکیبات ساختش به صورتی است که از خوردگی و فرسودگی قطعات جلوگیری کند ،

و برای فشار های تا حداکثر

۵۰۰۰ _psi   مورد استفاده قرار میگیرند .

اسکایدرول به رنگ های  سبز ، ارغوانی و بنفش عرضه میشود .

کار سیستم هیدرولیک:

همانطور که در قبل اشاره کردیم سیستم هیدرولیک با استفاده از سیال هیدرولیک در کار های مکانیکی مانند باز و بسته شدن چرخ ها ( Landing Gear  ) ، حرکت فرامین کنترل ، ترمز ها ، باز و بسته کردن برخی درب ها ،مانند درب های بار و… به ما کمک میکند .

 

زیرا قطعاتی مانند ارابه فرود ( Landing Gear  ) دارای وزن بسیار زیادی میباشند و ما برای حرکت آنها نیاز به نیروی زیادی داریم که سیستم هیدرولیک توانایی تولید این نیرو را برای ما دارد .

سیستم هیدرولیک دارای قطعات زیادی میباشد که در ادامه به اصلی ترینِ آنها خواهیم پرداخت .

اجزای اصلی سیستم هیدرولیک:

• مخزن ( Reservoir  )

• پمپ ( pump  )

• سیلندر محرک ( Actuating cylinder  )

• فیلتر ( Filter  )

• آکومولاتور ( Accumulator  )

• سوپاپ ها ( Valves  )

• عایق ( Sealing  )

مخزن ( Reservoir  ) :

مخزنی است که به ( hydraulic tank  ) معروف میباشد ، این تانک برای ذخیره سیال هیدرولیک مورد استفاده قرار میگیرد و سیال هیدرولیک پس از انجام کار به مخزن باز میگردد.

تانک ها به دو صورت وجود دارند …

 

انواع مخزن ( Reservoir ) :

-۱  : Gravity Reservoir

این نوع در هواپیما های Unpressurized A/C  استفاده میشود ، معمولاً به شکل استوانه ای وجود دارند که جهت جریان روغن ، در بالاترین نقطه سیستم نصب می‌گردد تا از ( pump cavitation  ) یا ( Pump starvation  ) جلوگیری به عمل آید .

درون تانک تیغه هایی به نام فین

( Fin ) جهت استحکام و صفحاتی به نام ( Baffle  ) جهت جدا کردن هوا از روغن و نیز جلوگیری از تلاطم روغن در مخزن استفاده میگردد .

مجرایی به نام ( vent  ) در سر تانک همواره ارتباط فشار هوای اتمسفر را بر سر روغن تانک برقرار می‌سازد.

هرگاه هواپیمایی آکروباتیک باشد ، وجود ( check valve  ) در قسمت

Vent  از ریختن روغن به بیرون هنگام پرواز معکوس

( Upside down)  جلوگیری میشود …

پایین ترین قسمت تانک را ( Sump  ) گویند که شیر تخلیه

(Drain  ) در آن قرار دارد که هنگام سرویس کردن بتوان رسوبات را از محل خارج نموده ، به آن

(Sediment trap)  گویند .

• : Pressurized Reservoir

این نوع تانک مقداری هوای فشرده بر سر روغن خود فراهم نموده که به آن

( Positive feed tank  ) گویند .

از این رو احتیاجی به نصب تانک در ارتفاع نبوده زیرا فشار روغن در هر لحظه بر ( pump inlet  ) وجود دارد و معمولا در هواپیماهایی که ارتفاع زیاد دارند استفاده میگردد ، زیرا فشار جو با افزایش ارتفاع کم میشود .

 

۲_ پمپ هیدرولیک ( Hydraulic pump  ) :

پمپ هیدرولیک با استفاده از نیروی مکانیکی ، نیروی موتور و نیروی الکتریکی باعث ایجاد جریان و فشار مورد نیاز در سیستم میشود .

در هواپیما ها پمپ های هیدرولیکی به چندین نوع یافت میشود .

که این پمپ ها عبارتند از :

• : Hand pump

•    : Gear type pump

• : power driven hydraulic pump

• : Greotor pump

• : Piston pump

این نوع پمپ خود به دو دسته تقسیم میشود

( Constant displacement pump  ) و ( Variable displacement pump  )

• سیلند متحرک

( Actuating cylinder)

سیلندر محرک یکی از مهم‌ ترین قطعات در سیستم هیدرولیک می‌باشد. این سیلندر با استفاده از فشار و جریان سیال هیدرولیک و تبدیل آن به نیروی مکانیکی برای ما کار را انجام میدهد . به عبارتی دیگر این سیلندر قادر است نیروی سیال هیدرولیک را به حرکت خطی تبدیل کند .

انواع سیلندر های عملگر عبارتند از :

• Single action actuating cylinder

• Double action actuating cylinder ( two port ) & ( three port)

 

تاثیر کرونا بر صنعت حمل ونقل هوایی

 

• فیلتر هیدرولیک

( Hydraulic Filter)

 

در اثر کار کردن قطعات مختلف سیستم هیدرولیک ممکن است ذراتی از قطعات گوناگون جداشده و در روغن معلق گشته ، مانند ( براده آهن ، تیکه کوچکی از یک قطعه و…) که در تماس با قطعات دیگر تولید سایش و خوردگی میکند . از این رو با استفاده از فیلتر ، روغن را صاف میکنیم تا از اسیب دیدن قطعات جلوگیری کنیم .

 

انواع فیلتر هیدرولیک:

• Screen type filter

پوسته این فیلتر دارای دو مجرای ورودی و خروجی روغن می‌باشد. درون فیلتر سوپاپ خلاصی به نام ( by pass valve  ) قرار دارد که در صورت گرفتگی ( filter blockage  ) عمل نموده و روغن فیلتر نشده به سیستم می‌فرستد. این عمل به این دلیل است که اگر راه فیلتر مسدود گردید نیز سیستم به مشکل گرفتگی و قفل شدن سیستم دچار نشود …

این فیلتر ( serviceable  ) بوده و میتوان آن را تمیز و دوباره مصرف نمود .

• Micronic Filter

این فیلتر بسیار حساس بوده و میتواند اجرامی به بعد چند میکرون را فیلتر نماید .

جنس آنها کاغذی ( Cellulose paper  ) می‌باشد و این فیلتر ( Unserviceable  ) بوده و یک بار مصرف می‌باشد.

در بعضی از انواع فیلتر جهت توجه مکانیک یک ( Indicator pin  ) بر روی پوسته فیلتر قرار داشته که در صورت ( filter blockage  ) این پین بیرون می آید و نیز جهت توجه خلبان در صورت گرفتگی فیلتر ، چراغی در کاکپیت ( Cockpit  ) روشن می‌شود یا به صورت نوشته ای بر روی ( ECAM  ) ( Electronic centralized aircraft monitor  ) نشان داده میشود .

 

• Sisc type filter

این فیلتر که نیز به اسم سازنده آن ( cuno filter  ) نامیده می‌شود ، از تعدادی دیسک ثابت ( stationary disc  ) و دیسک محرک ( Rotary disc  ) یا blad  تشکیل شده اند که یکی در میان روی هم قرار گرفته اند ، در بین انها تیغه هایی به نام ( spacer  ) وجود دارند .

هرگاه فیلتر گرفته شود با کمک handle  رسوبات را به بیرون هدایت کرده و بنابراین ، این ذرات در فیلتر سامپ ( filter sump  ) جمع شده که به کمک ( drain valve  ) تخلیه میگردد . این فیلتر توسط مکانیک چک روزانه ( daily check  ) می‌‌شود ، این فیلتر ( serviceable  ) می‌باشد.

• _ آکومولاتور ( Accumulator  ) :

آکومولاتور در سیستم هیدرولیک مانند باطری در سیستم الکتریکی می‌باشد. یعنی وقتی که موتور و به همراه آن دینام خاموش است ، باطری برای مدت محدودی سیستم را تغذیه نموده . در سیستم هیدرولیک نیز آکومولاتور Acc  به هنگام کار نکردن پمپ ، برای مدت محدودی میتواند فشار سیستم را تغذیه نماید .

به آکومولاتور نیز surge chamber   و pressure chamber   می گویند .

انواع Accumulator  :

• Diaphragm type

• Bladder type

• Piston type

در هر سه مدل از دو قسمت Air chamber  و oil chamber  و یک حایل بین این دو تشکیل شده که میتواند یک دیافراگم ، پیستون یا bladder  باشد .

محفظه هوا به وسیله یک سوپاپ معروف به ( Schrader  ) قابل شارژ یا دیس شارژ می باشد .

معمولا به اندازه ۳/۱ فشار سیستم هیدرولیک ، محفظه هوا را شارژ میکنیم…

• : Pressure Regulator

سیستم های هیدرولیکی که از پمپ فشار ثابت یا پمپ هایی که بدون مکث یک فشار را تحویل سیستم میدهند استفاده میکنند ، با نبود این قطعه دچار مشکل می‌شوند. زیرا اگر در زمانی که از قطعات سیستم استفاده نمی‌شود پمپ به کار خود ادامه دهد و فشار را بالا ببرد ، یا با انفجار سیستم ( لوله ها و اتصالات و…) یا از کار افتادن پمپ ، روبه رو خواهیم شد . به همین دلیل ما از قطعه ای به نام ( pressure Regulator  ) برای جلوگیری از این اتفاق استفاده میکنیم…

Pressure Regulator  دارای دو مدل ( spool type  ) و ( Balance type  ) می‌باشد.

 

• سوپاپ ( Valves  ) :

سوپاپ ها قطعات مهمی در سیستم هستند که وضیفه آنها ( کنترل فشار سیستم ، عوض کردن جریان و… ) می‌باشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. از مهم ترین سوپاپ های سیستم هیدرولیک میتوان به ( c.v. )=( check valve  ) ، ( S.V. )=( selector valve  ) ، ( P.R.  )=( pressure Regulator ) اشاره کرد .

انواع سوپاپ :

• : Check valve

این نوع سوپاپ یک طرفه می‌باشد ، بدین صورت که حرکت روغن را در یک طرف تأمین نموده و در جهت مخالف راه عبور به آن نمی‌دهد ، با وجود سادگی کمک بسیار زیادی در سیستم به ما میکند . از این سوپاپ در سیستم ساخت ( زودپز) استفاده میشود .

به طور کلی ( Check valve  ) به دو نوع ، ساچمه ای ( Ball type  ) و مخروطی ( Cone type  ) یافت میگردد .

 

• : Selector valve

این سوپاپ یک شیر انتخابی می‌باشد که جهت گردش روغن را مشخص میکند . که به شکل های ( piston type _ poppet type _ Rotary ) یافت میشود.

• : Relief valve

همانطور که دیدیم در P.R ( pressure Regulator  ) ضمن برداشتن lood   از دوش پمپ ، فشار را در یک Range  حفظ می‌نماید ، ولی برای احتیاط ، سیستم های هیدرولیک به یک Relief valve  یا سوپاپ اطمینان مجهزند که اگر احیاناً P.R نتواند به وضیفه خود عمل نماید ، ( R.V ) در فشار بالاتری که معمولاً ( _psi  ۵۰۰ ) بیش از فشار تنظیمی P.R است ،باز شده و فشار اضافی را خلاص می‌نماید.

• : Thermal Relief valve

چنانچه در یک سیستم sub_sys بر اثر حرارت زیاد دچار افزایش فشار فوق‌العاده شویم برای تسکین از ( Thermal R.V ) استفاده میشود که در فشاری بالا تر از R.V  اصلی ، ( _psi  ۳۸۰۰ ) باز می‌شود.

 

و از دیگر valve  های سیستم هیدرولیک میتوان به گذینه های زیر توجه نمود :

• Sequence valve

• Depressurization valve

• Orifice check valve

• Metering check valve

• Pressure Reducing valve

• Ground test valve

• Flow equalizer valve

• Snubber valve

• Firewall shut_off valve

• Flap over load valve

• Quick disconnect valve

• Shuttle valve

 

• عایق ( Sealing  ) :

در سیستم هیدرولیک انواع مختلف عایق وجود دارد که معمولاً آنها را بر حسب سطح مقطع شان طبقه بندی می‌شوند و در این میان به اسامی چون ( O_Ring , L_Ring

U_Ring , V_Ring  ) بر می خوریم ، که نوع O  و V  مورد استفاده گسترده تری دارند .

 

: O_Ring

برای فشار های کم و متوسط تا حدود ( _psi  ۱۵۰۰ ) قابل استفاده بوده و از هر دو طرف در مقابل فشار مقاومت میکند . درصورتی که فشار از ( ۱۵۰۰ psi  ) تجاوز نماید ، در دو طرف آن معمولا از

Back up  ( پشتیبان ) عایق که دارای مقاطع مستطیلی هستند استفاده میشود .

 

: V_Ring

به این نوع Chevron  گفته میشود و برای فشار های زیاد مورد استفاده قرار میگیرد ولی فقط در یک جهت میتواند فشار را حفظ نماید و در موقع نصب باید دقت نمود که فشار از راس به دور باشد و در صورتی که فشار از دو طرف وارد شود باید در دو جهت آن را نصب نمود .

 

نحوه کارکرد سیستم هیدرولیک :

سیستم هیدرولیک از قطعات مختلفی تشکیل شده است که به آن پرداختیم .

قبل از هر چیزی نیاز است سیال هیدرولیک وارد سیستم شود .

پس از شارژ شدن روغن در مخزن ( Reservoir  ) و کل سیستم ، سیال توسط پمپ به سمت سیلندر عملگر ( Actuating cylinder   ) حرکت میکند ، بعد از پمپ قطعه ی pressure Regulator   قرار دارد که این قطعه در زمان استفاده نکردن از سیستم ، برای از بین رفتن بار اضافی ، فشار پمپ را آزاد کرده و توسط لاین ها به مخزن باز میگرداند و در زمان نیاز ، سیال هیدرولیک را به سمت سیلندر عملگر حرکت میدهد .

پس از عبور جریان از (pressure Regulator  ) ، روغن از (ACC  ) گذشته و به سیلندر عملگر می‌رود.

 

اگر سیستم هیدرولیک هواپیما از کار بیفتد چه اتفاقی رخ میدهد ؟؟؟

برای کم تر کردن ریسک از بین رفتن سیستم هیدرولیک ، در هواپیما ها سیستم را به چند قسمتِ کاملا مجزا تقسیم میکنند ، برای مثال سیستم A  ، سیستم B  ، سیستم C  .

اگر سیستم A  به هر دلیلی از کار بیفتد ما میتوانیم با کمک سیستم B  یا C  ، سیستم A  را فعال کنیم .

ایت عمل توسط قطعه ای به نام ( PTU  ) = ( Power transfer unit  ) ، انجام میگردد .

این قطعه یک نوع پمپ می باشد که با استفاده از فشار سیستم های دیگر ، سیستم از کار افتاده را فعال میکند …

در این مقاله به سیستم هیدرولیک هواپیما پرداختیم ، سیستم هیدرولیک در بسیاری از صنعت ها مورد استفاده قرار میگیرد .

چهار صنعت رایج که هیدرولیک در آن ها کاربرد بسیار زیادی دارد عبارتند از:

1. کاربرد هیدرولیک در صنعتی

موتورهای هیدرولیکی غالباً در مصارف صنعتی که برق مناسب و اختصاصی وجود ندارد مورد استفاده قرار می گیرند و مقاومت آنها در برابر تغییرات محیطی از جمله کارکردن در مناطق بسیار گرم ، سرد یا گرد و غبار ، آنها را به یک راه حل ایده آل تبدیل می کند.

آنها معمولاً برای تأمین نیروگاه های نورد ، میکسر های صنعتی ، نوارهای نقال و … استفاده می شوند. موتورهای هیدرولیکی می توانند به اندازه کافی بزرگ باشند تا بتوانند ماشین های قالب گیری و تزریقی را تأمین کنند یا به اندازه کافی کوچک باشند تا در صنایع ظریف از جمله صنعت جواهرات یا در صنعت پزشکی مانند دندانپزشکی سرعت عمل را افزایش و دقت کار را بالا ببرد .

 

2. کاربرد هیدرولیک در ماشین های راهسازی:

بیشتر تجهیزات راهسازی و ماشین های ساخت و ساز که در عملیات های ساخت و ساز و راهسازی و پروژه های عمرانی کار میکنند از سیستم های هیدرولیکی برای تولید نیروی اصلی خود استفاده می کنند. تجهیزاتی و ماشین آلاتی مانند لودر ، گریدر ، بولدوزر ، جرثقیل ، بولدوزر ، دکل های حفاری و لایه برداری از تونل ها و ساخت پل ها به دلیل قابلیت اطمینان و قابلیت انعطاف پذیری فوق العاده ، از محرک های چرخ هیدرولیکی استفاده می کنند.

 

3. ۳. کاربرد هیدرولیک در تفریحات!

در پارک ها و شهربازی ها عمدتا از موتورهای هیدرولیکی برای استفاده در تجهیزات سرگرمی چون ماشین های رانندگی و کنترل حرکت سواری در چرخ و فلک ها ، لوازم حرکتی هیجانی استفاده می کنند زیرا سواری نرم و مطمئن تری نسبت به دستگاه های الکتریکی یا مکانیکی را امکان پذیر میسازند.

نوشته سینا سلیمانی

Aviation Articles