Op 19 juli 1989werd.voorde bemanningvan vluchtUnitedAirlines232 duidelijk hoe belangrijkhet hydraulische systeemvoor de besturingvan het vlíegtuigis. ríjdenseen vluchtvan DenvernaarChicagoliet op een hoogtevan 3zooo ft een fanblad los van de in de staartbevestigde motorvan het DC-1ótoestel.Het losgeraakte fanbladsneedbelangrijkeleidingenvan alle hydraulische systemendoor, waardoor de hydraulische druk volledigwegviel.De bemanningkon hierdoorstuurvlakken als het richtingsroer, hoogteroeren de rolroerenniet meerbedienenwat het toestel onbestuurbaar maakte. Uiteindelijk is de bemanning eringeslaagd om eennoodlanding uit te voerenmetbehufpvan alléénde motoren.Het toestelraaktedaarbijweliswàarzwaa(beschadigd, maareen grootaantalinzittendenhebbende crashoverleefd.
71.1.1 Inleiding hydraulica ,
Hydraulicais een aandrijf-,besturingsen regertechniek die uit de hedendaagse
1 . 1 technieknietmeervaltwegte denken.op vntjwelelk vakgebiedkomje hydrïu-
lica en hydraulische systemen tegen.De functieu"n hydrauliscír ,y"t"", ""i in een vliegtuigis om met behulpvan vloeistofeen hoeveelheid ouu1"n"rgí" te brengenwelke gebruiktkan wordenvoor aandrijvingsen bedienirïgsdoeleinden.Factorendie_opdezeenergievorm invloed-heblenzijn druk,iracht, afgelegdeweg en tijd.
Hydraulischevloeistof Voor b,ijnaalle vliegtuigen wordt dezelfdehydraulische vloeistofgebruikt.Aan dezevloeistofwordenbijzondere eisengesteld: o De viscositeitvan.devloeistofmoetbij verschillende temperaturen nagenoeg gelijkblijven.Dit is belangrijkomdatdiverseonderdelenin het hvdáuliscË systeemdoor de vloeistofwordengesmeerd. Voor hydraulische vloeistoffen geldtdatzij een lageviscositeit moetenhebben.Dit betekentdatde vloeistof zogenoemddun vloeibaaris; o De vloeistofmag nooit stollenof koken; r Hetvoorkomenvancorrosiein eensysteem iszeerbelangrijk. De vloeistofmoet hieromanticorrosieÍ zijn.Wanneerer corrosieontstaa!ki,ínende systemen lek rakenen zullenonderdelen die doorcorrosiezijn aangetast nietmeerwerken; ' Bij lekkageaaneen hydraulisch systeemwordtde vloeistofalseen neveluitgescheiden.wanneerdezevloeistofop een heetvoorwerpzou spuitenmagËet niet in brandgaan.Hydraulische vloeistofmaghieromniet brandbaar zijÁ.
H Y D R A U L t S cvHo E D t N G S S y S T E E 2M3 9
Hydraulische vloeistoffenziln in twee groepenin te delen:de minerale-en synthetische vloeistoffen. Welkevloeistofwordt gebruiktis een keuzevan de fabrikantoÍ gebruikervan het vliegtuig.Beidevloéistoffen mogendaarentegen nooitwordenvermengd. De vloeistofdie meestalwordt gebruiktis bekendonderde naamsKyDRot. Skydrolis onbrandbaar en wordtveelin de civieleluchtvaart gebruikt.Skydrol is paarsvan kleur. Bij militairevliegtuigen wordenvaakvloeistoffen gebruiktmet een NATo-aanduiding.Dezeaanduiding begintdan altijdmet de hoofdletterH waarmee,,hydraulic"wordtaangeduid. Vaakzijn dezevloeistoffen roodvan kleur. Wet van Pascal Hydraulische voedingssystemen zijn gevuldmet een vroeistof waaropeen druk wordt uitgeoefend. De werkingvan de hydraulische systemen berustop de wet van Pascal.Dezewet luidtalsvolgt: Eendruk die wordt uitgcoefendop een vloeistofdie zich in een geheel gevufd-engeslotenvat bevindt, zal zich onverminderdin alle ricitingen voortplanten. De druk in het hydraulisch systeem wordtgeleverddoor eenpomp.In eenelektrischsysteemis de pomp te vergelijkenmet de generator. o"'pomp zal de vloeistofondereen bepaaldedruk brengen.oe druk die de pomp levertis te berekenen met de wet van pascal.De wèt van pascalluidt in iormulevorm: p-'
F A
. P is de grootheiddruk die wordtweergegeven in pascal(pa); ' F is de grootheidkrachtdie wordtweergegeven in de eenheidNewton(N); o A is de grootheid oppervlakte die wordtaangegeven in vierkante meter(m2). In de vliegtuigindustrie wordtnietmet de eenhedenNewtonen vierkantemeter gewerktmaarmet de eenhedeninch (in)en pound(lb).Eeninch komtovereen met 0,0254meter(2,54 cm).eneen pound komt overeenmet 0,4s4 kg. Door hetgebruikvandezeeenheden wordtin de vliegtuigindustrie de drukii pound per squarernch(psi)weergegeven. ln de hydraulische systemen van vliegtuigen is de druk die de pomp levert 2O,7MPawat overeenkomt met 3000 psi.
240
H y D R A U L t s c vHo t D t N C S S y s r E E M
3000 lbs
2,54cm 2,54cm I1.1 Druk op oppervlakte eenheid
Systeemdruk en werkdruk De druk wordt geleverddoor een pomp.Deze pomp wordt meestaraangedre-
Dehydrautische drukwordtu",.uoig"n, methydrau_ f:*:19:^"]:q,rltl.tor. trscheteidingen door hetvliegtuigverdeeld
naarde ,og"nu",nàegebruikáá fn figuur2 wordt de druk in-eeÀcilinder(actuator) tógelaàn. Deze actuator kan bijvoorbeeldde actuatorzijn waarmeehet ona"rst"i(lu Àáirggear)van het vliegtuigomhoogen omraagwordtbewogen.Deze actuator iseengebruiker die jruk vande duswordtgevoeddoor de hydraulische ó-ó. drukleiding
verplaatsing
L"o,*., 11.2 Besturing actuator
H Y D R A U L t S cvHo E D t N c s s y s r E E M 2 4 1
drukloze vloeistof
11.3 Actuator
Wanneerde pompgaatdraaienzal de actuatornaarrechtsbewegenen bijvooÊ beeld het landinggearomhoogbewegen.De druk die tijdensdezebeweging in het hydraulisch systeemheerst,wordt de werkdrukgenoemd.De werkdruk is afhankelijk van hetaantaltegelijkbewegende actuators in hetvliegtuig. Wanneerer veel actuatorsgelijktijdigbewogenmoetenwordenmoet de hydraulischepompveelvloeistof verplaatsen. Behalve hetaantalis ook de oppervlakte en de verplaatsing van de actuators bepalendvoor de werkdruk. De snelheidwaarmeede actuatorszich verplaatsen is afhankelijk van de opbrengstvan de hydraulische pomp.Wanneerde pompveellitersper minuutkan verplaatsten heefthij eenzogenaamde grotecapaciteit. Wanneerde pompweinig litersper minuutkanverplaatsen heefthij eenlagecapaciteit. De verplaatsing van vloeistofin hetsysteem wordtde flow genoemd.De flow wordtin de vliegtuigindustrienietaangegeven in litersper minuutmaarin gallonsper minuut. Wanneerer in hethydraulisch systeem wordenbewogenzaler ook Beenactuators geenflow zijn.Er heerstin het systeem dan een hogeredruk dan de werkdruk. Dezedruk wordt de systeemdruk genoemd.De systeemdruk is dus de druk in het systeemzonderdat er verstellingen vangebruikers plaatsvinden. Het verschil tussensysteemdruk en werkdrukwordtbepaalddoorde capaciteit vande pomp. Wanneerde pompeengrotecapaciteit heeft,zal hetverschiltussende werkdruk en de systeemdruk zeerkleinzijn.ln de vliegtuigindustrie wordenvaakmeerdere hydraulische pompenmet een grotecapaciteit toegepast. Het verschiltussende werkdruken systeemdruk in vliegtuigen is danook minimaal. Cavitatie Eenprobleemdat zich in het hydraulisch systeem voordoetis hetoptredenvan cavitatie.Dit is een verschijnsel dat de flow nadeligbel'nvloedt. In een hydraulischevloeistofbevindenzich altijdzeerfijne dampbelletjes, de zogenaamde caviteiten. Komendezecaviteitenin een gebiedvan drukdalingen, dan vergroten dezedampbelletjes zich zeersnel.Komendezecaviteiten in eengebiedmet
242
H Y D R A U L I S CV Ho E D I N C S S Y S T E E M
drukverhogingen, dan krappenze in erkaar;ze improcreren. Deze verschijnseren van vergrotenen imploderennoemen we cavitatie.wanneer dit gebeuit,ont_ staater in de vloeistofeen schokgorfwerke zeer grote ,.hJ" aan net systeem l
een niet-constante aanvoervan vloeistof; vernauwingenen verwijdingenin het systeem; te kleineen / of teveelbochtenin leiclingen; oppervlakteruwheid van de leidingbinnenwand; beschadigingen aan leidingen,oni, knil
Sc/raclecloor cavi tati e
rJyDRAULtscH voEDlNCSSysrEtM
243
Contaminatie Contaminatie is hetvervuilenvande hydraulische vloeistof. Dezevervuilingkan op twee manierenontstaan: ' vervuilingdoorhetsysteem zelf.De hydraulische vloeistof zal langzaam maar zekervervuildrakendoordathetsystéeminwendig srijt.Hierdoorzuilenme_ taaldeeltjes.en bijvoorbeerd stukjesvan pakking"n"n"í ryrïuemvervuiren. "ó;;" ' vervuilingdat van buitenaf het systeembinnuïJrinji vervuiringont_ staatdoordatde onderhoudersomsonderdelen waarinvuil zit. Ook kan hetzijn dat hetsysteem "uï*isá], tijdensreparatie te lang,,open,,is waardoor er vuil kan binnentreden. om contaminatíe van het hydraurisch systeem te voorkomenis het dus berang_ rijk datde onderhouder heeÍschoon *urkt aanhetsysreem. oiio"tàËï;;;ï handen,schoongereedschap en schoneonderderen. Aile openingenmoetenzo snelmogelijkwordengesrotennadateen onderdeeri, t"a"ï."teerd. Toepassingen hydraulica
d" ol"$ijk,vaaketektrotech nische,pneu matische,
"ii":ïï; ,j:ll',::l:1,::.1ï11ï::*:il+á'r'ni"r*n1àg;"ïË;.iffi nade Ien, a.rdoo r r. ."oïil ;" ;J ïïJff I:íl:i :j:n^:ï:j*:
l":-f
il
:f:^.:{::9ï?.1 i,i I
.wabestu "un' ri""u ngsgedee rà ;; hyJ,;,rische system en i::H:lï, ï: ::"1,:."9:ti,l; ï :l iaI eIektris.r,uer [iËï ;;h"G;*,Ë;:
ïï iï ïï ïï ::,","ï?zijn : :'.**,1 :èe geval " systeemin een vliiegtuig. voor delen van het hydraulisch Hydraulica
andere J"ná" hyd?;fr;" ,'n#J" :?::ff:::o:ll':fillptechniekstett "ir"n ; *Ë ; q ;Ï y, #ï ïï'
;::::ï:*ï'; l :l""r,'-':q -o::l ::y 1!
1 "r
gezerworden.Dit maaktdàteenvriegruig artildmeeà;hy;;Jï;:,J"#i heeft.
We vindentoepassingen van hydraulische systemen terugin de: . . r . o . .
244
vliegtuigtechniek; algemene werktuigbouw; voertuigtechniek; landbouwtechniek; ruimtevaart; scheepsbouw; mijnbouw.
H y D R A U L t s c vHo E D r N c s s y s r E E M
# ij;
lq&?ÍSl#
g
fltffi:
%
-,8* Jfl W 11.5 Toepassingvan hydraulische s4stemen
Hydraulische systemen Met behulpvan een hydraulisch voedingssysteem van betrekkelijkkleineafmetingenkunnenzeer grotevermogens over een groteafstandwordenover_ gebracht.Dat maakteen hydrauliscÈ systeem.zeer geschiktvoor toepassing in vliegtuigen. De belangrijkste toepassingsgebied en ziin: . landingsgestel (landinggear) o bediening vanhetonderstel (Up_ DOWN) o neuswielbesturing o remmen . vliegtuigbesturing (flightcontrols) o vleugelkleppen o ailerons, elevatoren rudder o spoilerpanelen o verstellingstabilizer . diverse o reverse-system o vrachtdeuren
HYDRAULtScH v o E D t N C S S y s T E E M2 4 5
