Thermal Simulation of an Aircraft Fluid Power System with Hydraulic Electrical Power

Conversion Unit

Aircraft : الطيران هيدروليك تعريفHydraulics Definition

مكان من القدرة أو الطاقة نقل آلية هو الطيران هيدروليك. فعال بشكل الطائرة على آخر إلى

Hydraulics system : الهيدروليك نظام تعريفdefinite

لنقل المضغوط السائل فيه يستخدم الذي النظام هو ويحولها الطاقة يأخذ الهيدروليك . نظام المطلوبة الطاقة

الهيدروليكية المضخة في تختزن هيدروليكية طاقة إلى شبكة عبر الطائرة أرجاء كافة على تتوزع الطاقة وهذه

أرجاءها. كافة في منتشرة أنابيب من ميكانيكية طاقة إلى إعادتها يتم الهيدروليكية الطاقة

. عنفات أو اسطوانات تشغيل طريق عن جديد إلى الميكانيكية الطاقة تحول الهيدروليكية ( المضخة1

. هيدروليكية طاقة طاقة إلى الهيدروليكية الطاقة تحول ( األسطوانة2

. ميكانيكية. الهبوط ( عجالت3. المحرك ( طاقة4

T الكهربائي النظام استخدم إذا الهيدروليكي النظام من بدال عمل يعمل والمحرك المضخة عمل يعمل المولد فإن

. األسطوانة : الهيدروليك نظام بها يتحكم التي األجهزة بعض

(Primary control boosters) األولي التحكم - معزز1. موضعها إلى العجالت ورفع إنزال - عملية2(Sweep back of wings). األجنحة تراجع - عملية3. الطائرة أبواب وإغالق فتح - عملية4. الهبوط عند الصدمة امتصاص - نظام5. التحكم بألواح - التحكم6. الخطران بآلية والتحكم الهوائية بالكوابح - التحكم7. القنابل إفالت وعملية القنابل حجرة بأبواب - التحكم8

: مثال الكافية الطاقة يؤمن الهيدروليك الهبوط,نظام عجالت في

حمل وجود من بالرغم مشاكل أي بدون العجالت لرفع. النظام على للهواء

Introduction : مقدمة أنواع لكافة تستخدم الهيدروليك وأنظمة1930 أواخر منذ

بها يتحكم التي الطائرة في األجهزة جميع . إن الطائرات ظهرت أن منذ فعلي بشكل بالتطور بدأت الهيدروليك نظام

كافة كبير بشكل تطورت بعد وفيما الهيدروليك أنظمة. هيدروليكية طاقة إلى تحتاج التي األجهزة

(HEPCU) هو الهيدروليك لنظام الجديدة التكنولوجيا ـBi-directional hydraulic- electrical power conversion unit

(HEPCU)الكهربائية الطاقة بين باالنتقال للطاقة يسمح وأولوية التحميل وضع على يعتمد أنه حيث ، والهيدروليكية

. االستهالك هو للنظام الحراري التوازن أن نجد(HEPCU) نظام في. أساسي أمر

T مهم مظهر هو الحراري األداء ـ hydraulic) تصميم أثناء جداsystem)الطائرات في .

برامج طوروا(Boeing Airplane Com)( 1970) العام في ـ وميل للحرارة الساكنة بالحالة للتنبؤ متكاملة كمبيوتر. الهيدروليكية األجهزة في للتغير الحرارة

المقاييس تحديد في كثيرة صعوبات فيها كان الطريقة هذه جزء كل في الحرارة لسلوك المناسب الوصف أجل من العلماء اختار فقد(HEPCU) نظام في . أما الطائرة من

Complex fluid power المعقد الطاقة تدفق )نظام طريقةsystemعلى الحراري التأثير يمكن ما أقل إلى قلص ( الذي

موجود كان ما مع مقارنة الطائرة في الموجودة المكونات.T سابقا

HEPCU في والكهربائي الهيدروليكي للحمل التقليدي النمط ـ

ال نظام لكل األعظمية الحاجة بأن يظهر التجارية الطائرات في يكون الهيدروليكي . النظام واحد وقت في تحدث يكون . كما الهبوط وخالل اإلقالع عند حمل طاقة أقصى

T االستهالك أثناء والكوابح القالبات وفي العجالت في كبيرا. عملها

وهي قليلة تكون الهيدروليكية الطاقة التجوال أثناء إلى فتصل المطلوبة الكهربائية الطاقة . أما الضياعات

والطاقة التجوال وأثناء التسلق عملية خالل لها مدى أقصى التسلية كأجهزة الركاب وخدمات الطائرة لمطبخ الالزمة

تكون المستهلكة الكهربائية الطاقة الهبوط عند أما. منخفضة

وضعية على تعتمد المتحولة الطاقة(HEPCU) الـ في ـ الحمولة ومقدار الطيران

لكل التصميم متطلبات حسب تقليله تم الطاقة تحول إن ـ بدعم وذلك أعظمية الحمولة تكون عندما ، النظامين من (HEPCU) الـ تطوير . إن متناوب بشكل لآلخر نظام كل

من وحسن الطاقة توزيع في المرونة من بالمزيد سمح. وإتاحيتها إمكانياتها

Thermal System Model أربعة أو بثالث مزودة الحديثة التجارية الطائرات إن ـ

. البعض بعضها عن مستقلة هيدروليك أنظمة أثناء الضغط نظام يدعم(EDP) الـ نظام الطيران أثناء في

) الـ نظام االضطرارية الحاالت وفي األرض على الوجودEMP)لنظام المعقد البناء . إن الضغط نظام دعم يؤمن

. الحراري األثر هيمنة أصغرية قيمة إلى يقلل الهيدروليك مساوي واحد أنبوب إلى قللت المعقدة األنابيب إن ـ

الطائرة في المتنوعة االستهالك . مراكز الفعلية للمكونات جسم مقدمة في توضعت منفصلة عناصر أربع في جمعت

. األجنحة ويسار يمين وعلى الطائرة (Slat, Flap and Landing Gear) توصيالت في الصناعات إن

الوقت مع مقارنة قصيرة الدارة أن بسبب مهملة هي. الهيدروليكي للنظام الثابت الحراري في تتوضع والتي المستقبل هي للنظام المركزية النقطة .(Landing gear bay) الهبوط عجالت مضجع

Pump Unit : المضخة وحدة ووحدة المحرك قبل من تشغيلها يتم التي المضخات تكون

منمذجة HEPCU وEMP في المستخدمة الهيدروليك وخط والضغط االمتصاص وخط اسطواني كجسم

. التحكم حجم يغادران التصريفT النموذج يتطلب االمتصاص خط بين الحرارة لنقل وصفاT والتصريف العالي الضغط وخط الداخل لنموذج , وخالفا النقل هذا لوصف بسيطة تعابير هناك ليس فإنه األنبوب

المضخة. داخل الحراريالتجربة. بحسب تحديده يتم المناسب النقل ومعادل

الوحدات داخل الطاقة فقدان االعتبار بعين األخذ من البد الدقيقة القياسات من أخذها يتم التي والمعطيات. المزود ومعلومات

الطاقة: والكترونات الكهربائية اآللةElectrical Machine & Power Electronics:

في الطاقة الكتروناتsynchronous " " اآللة تستخدم ويتم تسخين كحوض هيدروليكي نظام HEPCU موضع بالنسبة متساوية وهي المكعبة باألجسام العناصر تمثيل

. وسطحها لحجمها الفعالة االلكترونية األجزاء من الحرارة نقل وصف يتم

بواسطة الطاقة " والكترونات synchronousآلة" داخلالتجربة. بعد تحديدها يتم التي الحرارة نقل معادالت

Hydraulic Consumers الهيدروليك: مستهلكي مجرد حراري لنموذج الهيدروليك مستهلكي تخفيض يتم

T المستهلكين جمع ويتم كل في فإنه مجموعات بأربع شكليا وسطح كتلة مع افتراضي مكعب جسم انشاء يتم مجموعة. متماثلين

فترات ألن الفعلي المستهلك ونشاطات كفاءات اهمال يتم الحرارة أوقات مع مقارنة كبير بشكل قصيرة النشاط اإلعتبار بعين أخذه يتم الذي الوحيد واألثر للنظام الدائمة

خالل وذلك كاملة طيران رحلة خالل يتم الذي التدفق هو. باكملها الطيران بعثة بروفيل قبل من المعطى المضخة توصيل فإن هنا ومن

يحدث انتقالي وتدفق مستمر تدفق إلى المقسم البعثة االرتفاع( وأدوات الهبوط المستهلكين) عجالت عمل خالل النموذج ضمن تمثيلهم يتم ال المستهلكين هؤالء أن وبما إلى العائد الضغط أنابيب عبر يمر االنتقالي التدفق فإن

. الخزان

Reservoir الخزان: عديدة سوائل بمجاري دائري نصف بشكل الخزان يصمم

حرارة وتحدد التحكم حجم يغادران امتصاص وخطي داخله. النموذج كتلة عقدة حرارة بحسب االمتصاص خطوط

بأرقام الخزان سطح في الحراري النقل وصف يتم الطبيعي بالتحويل

T يجعل مهمل ضغط فهناك األخرى المكونات لجميع وخالفا ضغط افتراض يتم هنا ومن الخزان عبر اختالف هناك

الحسابات لكل مستمر الخزان

Fluid Properties السائل: خصائصT SKYDROL LD" السائل خصائص استخدام يتم فإنه ظاهريا

السائل خصائص أن , وبما الفوسفور أساسها " والتيT تختلف يتم فإنه واللزوجة والحرارة الضغط على اعتمادا. متكاملة خطوة خالل تحديثها

Simulation Results الظاهرة النتائج كبير بشكل يعتمد الطاقة تدفق نظام في الحراري األداء إن

. المتولدة العمليات أنواع وعلى المحيطة الظروف على: حرجتين مهمتين على التعرف تم ، الدراسة هذه وفي

نشاط وبدون مرتفعة حرارة ظروف في أرضية ( مهمة1 المضخات نظام في(HEPCU) عمليات ، المستهلك

) مثل المولدات نظام في ( أوEMP بـ اليوم ) واستبدلت( . الفحص أغراض

نشاط مع مرتفعة حرارة ظروف في جوية ( مهمة2 المضخات مثل(HEPCU) عملية ، مثالي مستهلك

. والمولدات

األرضية للمهمات األداء ( مخططات5) الشكل. والجوية

" لكال5" الشكل في تظهر المستخدمة األداء مخططات إن حتى تتسلق : الطائرة الجوية المهمة . أثناء المهمتين ذلك ويترافق قدم33000 حوالي وهو المطلوب االرتفاع

إلى األرض على38C من الحرارة درجة في انخفاض مع25Cفي التدفق معدل الساكن( إن الهواء حرارة - )درجة

عند وانخفاض اإلقالع بعد المخطط في ذروة يظهر المضخة. الهبوط

38C ثابتة تبقى الجو حرارة : درجة األرضية المهمة أجل من ترتفع الحرارة درجة فإن الخلفي الجزء عند الجناح وضمن

طول على المستهلك شروط هنا تؤثر وال ،50C حتى. اآللية حول تنتشر التسربية الجريانات فقط المهمة

عن جدواه ( أثبتHEPCU ) بدون األساسي التصميم إن اختبارات من المعلومات مع الظاهرة النتائج مقارنة طريق

"( .6" )الشكل الطيران المحسوبة القيم بين كبير لقبول تخضع المقارنة هذه

. الحرارة لدرجات المقاسة والقيم وعند األرضية المهمة في عالية حرارة درجات تقاس ـ

للهياكل البسيط البناء . وبسبب المنخفضة االرتفاعات

يمكن ال عالية حرارة درجات والهبوط اإلقالع أثناء تتولد مناطق من المتولد الجريان في تتشكل وهي ، إهمالها

محركات ، العجالت نظام حركة مشغل )مثل باردة الخزانات تستخدم والخلفية( حيث األمامية القالبات

. المستهلك عملية أثناء االحتياطية

معلومات طريق عن النتائج من " التحقق6" الشكل. الطيران فحوص

هي األخيرة الخطوة ، األساسي التصميم صحة إلثبات .HEPCU ونظام الطائرة بناء بين تكامل تحقيق

األرضية المهمتين أثناء تواجهنا التي األساسية المشكلة إن خرج طاقة معHEPCU الـ في المولدات عمل هي والجوية في للجريان الحرارة درجات " يظهر7" الشكل ، أعظمية

فإن األساسي المخطط مع بالمقارنة ، المهمتين كال . 7 C 5 بحدود الحرارة درجات يرفعHEPCU استخدام

ال استخدام من الكامل " التحقق7" الشكلHEPCU

Conclusion : الخاتمة بالحالة للتنبؤ أسلوب أو منهج شرح تم البحث هذا في

. الطيران سائل قوة لنظام النقل حرارة واستجابة الثابتة بنماذج النظام تمثيل أساس على المنهج هذا أنشىء وقد

األكثر الحرارة نقل آثار فقط متضمنة المختلفة العناصرسيطرة. هذا فإن التقليدي للطيران السائلة الطاقة لنظام بالنسبة الطيران اختبار معطيات بين جيد توافق يظهر النموذج

في نتائج يعطينا النموذج فإن هنا ومن التناوب ونتائجT حرجة شروط األداء على HEPCU تأثير أن وذلك جدا

معه. التعامل ممكن الحراري الوحدات ,ومع الزائد المعدل ذات الطاقة حالة في حتى

T الكهربائية للتسخين كحوض الهيدروليك سائل مستخدما موتورات مضخات من أعلى اإلضافية الحرارة حمل فإن

الحالية. الكهرباء

Abbreviations اختصارات: EDPالقائدة المحرك : مضخة .EMPالكهربائية المحرك : مضخة .

HEPCUالكهربائية الهيدروليكية الطاقة تحويل : وحدة : . االتجاه ثنائيةSATالساكن الهواء حرارة : درجة .TATالكلية الهواء حرارة : درجة .

VSCFثابت بتردد المتغيرة : السرعة .