MD-80: Simplicidad hidráulica, confiabilidad y facilidad de operación

El avión DC-9 fue diseñado a principios de la década de 1960 y entró en servicio comercial en 1965. La versión original tenía un peso máximo de despegue de 76.000 libras y transportaba 80 pasajeros. La versión adulta del DC-9 aumenta el peso máximo de despegue del avión de la serie 50 a 121 000 libras. El avión actual, el MD-80, pesa 160 000 libras y su peso de despegue es más del doble que el de los primeros DC-9.

Los principios originales del diseño hidráulico de la aeronave eran para mantener el sistema hidráulico:
• Simple
• confiable, y
• Fácil de operar y mantener.

El concepto del sistema hidráulico DC-9 es muy simple: mínimo número de componentes y máxima eficiencia. El DC-9 requiere solo la mitad de los componentes hidráulicos que se usan en el DC-8 y muchos menos que los que se usan en los aviones pequeños contemporáneos. La simplificación del mecanismo trae un aumento correspondiente en la confiabilidad y facilidad de operación y mantenimiento.

Mejoras de componentes
Los problemas históricos del sistema hidráulico fueron analizados y resueltos o reducidos significativamente. P.ej:
• Douglas fue pionero en el desarrollo de compuestos de etileno propileno para fluidos refractarios de éster de fosfato, eliminando virtualmente la falla del relleno
• Los anillos de respaldo utilizados con todos los sellos estáticos y dinámicos reducen en gran medida el agarrotamiento de la junta tórica
• Elimina las juntas universales localizables en las conexiones de los jefes para una mayor confiabilidad
• Si bien los accesorios sin abocinamiento se ofrecen como característica opcional, los accesorios abocinados se recomiendan como estándar y son aceptados por casi todos los operadores de DC-9
• Tubería resistente a la corrosión para todas las aplicaciones de presión y menos de OD en la línea de retorno
• Siempre que sea posible, la tubería flexible reemplaza la manguera
• Cuando se utilizan mangueras, tienen una construcción trenzada de alambre de acero inoxidable revestida de teflón, y
• La atención cuidadosa a los detalles del diseño reduce en gran medida los problemas persistentes de sobretensión y corrosión del sistema.

perfil familiar

La familia de aeronaves DC-9 tiene dos sistemas hidráulicos separados y totalmente independientes, Figura 1. Nunca se debe permitir que los fluidos de un sistema se mezclen con fluidos de otro sistema. Estos sistemas se denominan derecho o izquierdo;Cada uno recibe su energía principal de una bomba de desplazamiento variable de 8 gpm montada en su respectivo motor derecho o izquierdo. El sistema Right también está equipado con una bomba auxiliar eléctrica de 8 gpm. El sistema de la izquierda recibe energía auxiliar de dos bombas de desplazamiento fijo unidas mecánicamente para proporcionar un accionamiento reversible entre los dos sistemas. Cada sistema también contiene una bomba manual para servicio en tierra.

La bomba del motor es de doble rango compensado con una opción de 3000 psi o 1500 psi. Durante las operaciones normales de despegue y aterrizaje, todas las bombas están encendidas y las bombas del motor están en modo de 3000 psi. Durante el crucero, después de la limpieza, las bombas eléctrica y reversible se apagan y la bomba del motor se cambia al modo de 1500 psi. Esta presión reducida aumenta considerablemente la vida útil de los componentes.

Sistema hidráulico

Como lo permite la tecnología moderna, estos sistemas son sin aire. Se usa un tanque de aire de sistema cerrado con correa de arranque con un amplio volumen de trampa de aire, y una válvula de ventilación de botón simple permite la eliminación rápida del aire, Figura 2.

Se logra una excelente filtración de reflujo utilizando el mismo filtro del Sistema de cartucho desechable absoluto de 15 µm. Todo el fluido de retorno se filtra cuando ingresa al tanque. El fluido de las bombas eléctricas y del motor se filtra en las líneas de presión y descarga de la caja. Todo el fluido que ingresa al sistema se filtra, ya sea mediante una conexión de servicio a tierra o una bomba manual. Cada filtro incluye un botón de expulsión indicador de presión diferencial visual para indicar cuándo se debe reemplazar el elemento del filtro.

Los sistemas hidráulicos y de tren de aterrizaje de la serie DC-9 han cambiado a medida que ha evolucionado la aeronave. La serie 10 estableció el diseño de referencia. La Serie 30 agregó sistemas de listones de borde de ataque de ala accionados hidráulicamente, aumentó la capacidad del tanque de combustible y fortaleció el tren de aterrizaje. La Serie 40 retuvo el sistema hidráulico de la Serie 30, pero cambió el ángulo de incidencia del ala. Se aumentó el tamaño del tren de aterrizaje principal, se reubicó en las alas y se utilizaron nuevos conjuntos de rodillos. La Serie 50 solo requiere cambios en el sistema del elevador para aumentar la capacidad de momento de bisagra.

El MD-80 representa un cambio aún mayor. La envergadura ha aumentado con la adición de listones en el borde de ataque y flaps en el borde de fuga. Se reposicionó el tren de aterrizaje principal en el ala, con mayor diámetro y longitud, y nuevos conjuntos de roldanas. También se ha agregado un nuevo sistema de spoiler de tierra interior. La capacidad del tanque se aumentó nuevamente y la mayoría de los componentes hidráulicos se rediseñaron o reubicaron. La bomba auxiliar se cambia a la unidad enfriada por aire DC-10;Se ha agregado una nueva unidad de transferencia de energía reversible. La bomba hidráulica del motor permanece invariable a lo largo de la evolución del sistema.

Características de diseño del subsistema

La descripción de algunas características hidráulicas de los subsistemas en la década de 1980 enfatiza la seguridad del diseño y la redundancia de los componentes y subsistemas, y también incluye mecanismos y subsistemas a prueba de fallas y neutrales a fallas que brindan inversión manual o usan energía almacenada en acumuladores, imagen 3.

Tenga en cuenta que los componentes hidráulicos en muchos de los subsistemas izquierdo y derecho son idénticos, lo que simplifica el servicio y el mantenimiento. Además, se simplifica el inventario de repuestos y se minimizan los costos.

Este ascensor El sistema hidráulico está equipado con dos válvulas de control hidráulico y dos actuadores para brindar asistencia eléctrica para la recuperación de pérdida;Es alimentado por el sistema izquierdo. Cada plataforma de ascensor es independiente;No hay conexión mecánica.

Para evitar la operación eléctrica accidental, ambas válvulas de control están conectadas en serie y ambas deben estar abiertas para la acción hidráulica. Cuando ambas válvulas están abiertas, el fluido presurizado fluye hacia el actuador y el elevador desciende hasta la posición controlada por la lengüeta de control anual. Cuando el elevador llega a esta posición, la válvula se cierra y el sistema «flota».

Los actuadores del elevador están equilibrados y conectados hidráulicamente para transferir fluido de un lado del pistón al otro para evitar el bloqueo hidráulico cuando la válvula está cerrada. Todo el subsistema está aislado del sistema principal por una válvula de retención y contiene un acumulador lo suficientemente grande como para proporcionar un período de conducción más largo en caso de una falla hidráulica del sistema principal.

Este alerón de vuelo Consta de dos secciones con bisagras en la parte superior de cada ala. Un solo conjunto de cilindro y válvula hidráulica controla cada sección.

La presión de trabajo de cada sistema hidráulico del spoiler es de 1500 psi;El fluido a presión entregado a ambos sistemas se reduce automáticamente a este valor. Esta función se seleccionó para evitar cualquier cambio en la respuesta del spoiler cuando el sistema hidráulico general de la aeronave se redujo a 1500 psi durante un vuelo limpio. La descompresión también hace que la instalación sea más confiable porque está diseñada para alta presión pero opera a baja presión. Si un sistema hidráulico falla, el conjunto restante de spoilers y alerones manuales proporcionan un amplio control lateral

Las cuatro válvulas de alerón de vuelo y los conjuntos de cilindros son idénticos, sin piezas izquierdas ni derechas, lo que simplifica el inventario y minimiza los costos de las piezas de repuesto. La válvula de alivio de 1500 psi en cada sistema también actúa como una válvula de alivio, limitando las cargas del cilindro del spoiler a niveles seguros.

La válvula de cierre en el suministro de presión funciona solo a nivel del suelo y tiene tres propósitos. En la primera posición (normal), dirigen fluido presurizado al sistema de spoiler. En la segunda posición, la línea de presión del spoiler está bloqueada. Incluso si un sistema no está operativo, la ubicación se puede utilizar para la resolución de problemas, el mantenimiento o la programación de aeronaves. La tercera posición evita que el fluido presurizado fluya hacia el alerón y regrese alrededor del fluido presurizado normal del sistema. Esta posición se puede utilizar para aliviar la presión del sistema y llenar el depósito.

Este Flaps de borde de fuga del ala Consta de dos grandes tramos articulados al larguero trasero de cada ala;Cada sección es impulsada por dos cilindros hidráulicos, uno accionado por cada sistema. Para simplificar el suministro y el mantenimiento, los ocho cilindros (cuatro por ala) son idénticos. El fluido presurizado de ambos sistemas fluye hacia una válvula de control de la serie DC-10. Los sistemas hidráulicos se mantienen separados en la válvula de control, cada sistema hidráulico acciona un cilindro en cada segmento de aleta.

Una válvula reguladora de dos velocidades en cada sistema de flaps limita la velocidad de retracción para condiciones de motor y al aire o condiciones de retracción inesperadas. Los segmentos de los flaps de cada ala están conectados al ala opuesta mediante un sistema de cable mecánico de alta resistencia para evitar un funcionamiento asimétrico.

cada uno de los dos inversor de empuje es el tipo objetivo, impulsado por dos cilindros hidráulicos paralelos, cada uno de los cuales recibe energía de su propio sistema hidráulico. Durante el vuelo, con los inversores guardados, cada subsistema hidráulico del inversor se aísla automáticamente del sistema hidráulico principal de la aeronave mediante válvulas de cierre.

Tres fuentes de alimentación están disponibles para operar cada inversor. Durante el aterrizaje, la bomba impulsada por el motor es la fuente normal de energía;Una bomba eléctrica es su respaldo. En el caso de una falla general del sistema hidráulico, aún se puede lograr lo contrario usando la energía almacenada en el acumulador del inversor.

Las dos válvulas de control y las válvulas de aislamiento son idénticas, al igual que los cuatro cilindros de actuación;No hay partes izquierda y derecha. El poder es freno de rueda principal Proporcionado por dos sistemas hidráulicos. Cada freno tiene dos conjuntos independientes de pistones y canales de potencia;Cada uno puede ser operado individualmente. Cada uno de los dos sistemas hidráulicos proporciona suficiente frenado para detener la aeronave en caso de falla de un sistema hidráulico. Además, los acumuladores de freno proporcionan la capacidad de frenado suficiente para detener la aeronave en caso de falla del sistema hidráulico, Figura 4.

Triciclo Sistema telescópico de engranajes Consta de dos trenes de aterrizaje principales gemelos y un tren de aterrizaje de punta doble orientable. El tren de aterrizaje y las puertas del tren de aterrizaje suelen retraerse y extenderse hidráulicamente. En caso de pérdida de energía hidráulica, una manija de emergencia en la cabina permite al piloto desbloquear manualmente los engranajes y operar la válvula de purga. Esto permite que los engranajes caigan libremente y se bloqueen en la posición baja con la ayuda de la gravedad, la carga de aire y los eslabones elásticos accionados por resorte.

Los amortiguadores y limitadores controlan la velocidad de transmisión y suavizan las posiciones finales: la rueda principal frena automáticamente en la etapa inicial de retracción del engranaje;La rueda de morro frena automáticamente durante la etapa final de retracción del tren.

Se utilizan las mismas piezas de detalle para cada engranaje principal, la única diferencia entre los engranajes izquierdo y derecho es el posicionamiento del conjunto.

Este dirección de la rueda delantera Igual que en DC-9. Consta de dos muñones montados en la parte superior de los puntales amortiguadores del tren de morro. Cada cilindro recibe fluido presurizado de un sistema hidráulico separado y está controlado por su propia válvula de dirección. Si el sistema hidráulico falla, cada cilindro puede guiar la aeronave. Todos los componentes de la dirección hidráulica de ambos sistemas son idénticos y pueden intercambiarse de derecha a izquierda.

Este timón Alimentado solo por el sistema correcto. Sin embargo, para redundancia, tiene pestaña Inversión de Control y está disponible en todos los modelos DC-9.

El sistema consta de una válvula de derivación y cierre controlada manualmente controlada por acción piloto. Esta válvula también se cerrará automáticamente si la presión del sistema cae por debajo de un nivel predeterminado, devolviendo el timón al control de etiqueta manual para garantizar un funcionamiento ininterrumpido del timón.

Este sistema de lamas de borde de ataque A diferencia del modelo DC-9: el MD-80 usa una sola estación de transmisión para operar ambos listones de las alas;Los modelos anteriores tenían sistemas de accionamiento individuales para cada ala.

Los sistemas hidráulicos izquierdo y derecho proporcionan energía: el flujo presurizado de ambos sistemas fluye hacia una válvula de control en tándem DC-10. Los sistemas se mantienen aislados en la válvula de control, cada sistema alimenta los cilindros accionados por lamas izquierda o derecha respectivamente.

Este Sistema de spoiler de tierra Nuevo en el MD-80, consta de un panel en la sección interior de cada ala. Un cilindro en tándem opera cada panel, cada uno dimensionado para que cualquiera de los sistemas hidráulicos pueda proporcionar suficiente potencia en caso de una falla hidráulica.

Las válvulas de control requieren una entrada mecánica y eléctrica para abrirse. Si las dos señales no coinciden, la válvula permanecerá en modo retraído. Cuando las dos señales de válvula ordenan el despliegue, el panel se lleva a la posición de despliegue total. El eslabón de transmisión proporciona un bloqueo sobre el centro en la posición replegada para evitar que flote en el improbable caso de que ambos sistemas hidráulicos fallen.

Este escalera ventral Una característica estándar en todos los aviones MD-80, también proporciona salidas traseras además de las salidas delanteras. Las escaleras se accionan hidráulicamente mediante un cilindro simple y una válvula de control manual, que recibe energía del sistema hidráulico derecho. Sin energía hidráulica, las escaleras pueden desbloquearse manualmente y extenderse por gravedad. Su válvula de control está cargada por resorte a una posición neutral para proporcionar aislamiento del sistema cuando las escaleras no están en uso.

Cuando se publicó originalmente este artículo, el autor, Robert T. Madison, era Director de Diseño de la División de Sistemas de Mecánica de Fluidos DC-9/MD-80, División de Ingeniería Mecánica, McDonnell Douglas Company, Douglas Aircraft Company, Long Beach, CA. hidroneumático .

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