Электрогидравлические приводы ( ЭГА ) заменяют гидравлические системы автономными приводами, работающими исключительно от электроэнергии . ЭГА устраняют необходимость в отдельных гидравлических насосах и трубках, поскольку они включают в себя собственный насос, [1] упрощая архитектуру системы и повышая безопасность и надежность. Эта технология изначально была разработана для аэрокосмической промышленности, но с тех пор распространилась на многие другие отрасли, где обычно используется гидравлическая энергия.
Первоначально самолеты управлялись небольшими аэродинамическими поверхностями, приводимыми в действие тросами, прикрепленными к рычагам, которые увеличивали воздействие пилота, используя механическое преимущество . По мере того, как самолеты росли в размерах и производительности, аэродинамические силы на этих поверхностях росли до такой степени, что пилоту уже было невозможно вручную управлять ими в широком диапазоне скоростей — элементы управления с достаточным преимуществом для управления самолетом на высокой скорости оставляли самолет со значительным избыточным контролем на более низких скоростях, когда аэродинамические силы были уменьшены. Многочисленные самолеты на ранних этапах Второй мировой войны страдали от этих проблем, в частности Mitsubishi Zero и P-38 Lightning . [ необходима цитата ]
Начиная с 1940-х годов для решения этих проблем была введена гидравлика. В своих ранних воплощениях гидравлические насосы, прикрепленные к двигателям, подавали масло под высоким давлением по трубкам к различным поверхностям управления. Здесь небольшие клапаны были прикреплены к оригинальным кабелям управления, управляя потоком масла в связанный с ними привод, соединенный с поверхностью управления. Одной из самых ранних установок системы гидравлического наддува были элероны на моделях P-38L позднего периода войны, что устраняло необходимость в большой человеческой силе для достижения более высокой скорости крена. [2]
Системы развивались, заменяя механические связи с клапанами на электрические элементы управления, создавая конструкцию « fly-by-wire » [3] , а в последнее время и оптические сетевые системы, называемые « fly-by-light ». Все эти системы требуют трех отдельных компонентов: гидравлической системы питания, клапанов и связанной с ними сети управления, а также приводов. Поскольку любая из этих систем может выйти из строя и сделать самолет неработоспособным, необходимы избыточности, которые значительно увеличивают сложность системы. Кроме того, поддержание давления гидравлического масла является постоянным расходом энергии.
Одни из самых ранних примеров использования — блоки управления полетом с электроприводом — были на бомбардировщике Avro Vulcan и авиалайнере Vickers VC10 . [4] [5] [6]
Первичной разработкой, которая привела к возможности EHA, был прецизионный управляемый обратной связью обычный двигатель или высокомощный шаговый двигатель [ требуется ссылка ] . [7] Шаговые двигатели предназначены для перемещения на фиксированный угол с каждым импульсом тока и делают это многократно с чрезвычайной точностью. Оба типа приводов двигателей используются уже много лет, например , приводя в действие элементы управления на установках управления движением и станках с числовым программным управлением .
С EHA, мощные версии этих двигателей используются для привода реверсивного насоса, который связан с гидравлическим цилиндром. Насос нагнетает рабочую жидкость, как правило, гидравлическое масло, напрямую повышая давление в цилиндре и заставляя его двигаться. Вся система, состоящая из насоса, цилиндра и резервуара гидравлической жидкости, упакована в единый автономный блок.
Вместо того, чтобы энергия, необходимая для перемещения элементов управления, подавалась внешним гидравлическим источником, она подавалась по обычной электропроводке, хотя и более крупной, чем та, что использовалась бы в системе управления по проводам. Скорость движения контролируется с помощью импульсно- кодовой модуляции . Результатом является система «питание по проводам», где и управление, и энергия передаются по одному набору проводов. [8]
Таким образом, избыточность может быть обеспечена за счет использования двух таких блоков на поверхность и двух наборов электрических проводов. Это намного проще, чем соответствующие системы, использующие внешний гидравлический источник питания. Кроме того, EHA имеет то преимущество, что он потребляет энергию только при движении, давление поддерживается внутри, когда двигатель останавливается. Это может снизить потребление энергии на самолете за счет устранения постоянного потребления гидравлических насосов. EHA также уменьшают вес, обеспечивают лучшую обтекаемость за счет сокращения внутренней прокладки трубопроводов и снижают общий вес системы управления. [9]