民用飛機液壓能源系統(tǒng)元件的安裝設(shè)計

韓定邦 楊化龍 夏鶴鳴

上海飛機設(shè)計研究院

民用飛機液壓能源系統(tǒng)元件的安裝設(shè)計

韓定邦 楊化龍 夏鶴鳴

上海飛機設(shè)計研究院

Installation Standard of Typical Component in Hydraulic System of Civil Airplane

本文針對民用飛機液壓能源系統(tǒng)元件的布置與安裝展開了探討分析，重點介紹了油箱、發(fā)動機驅(qū)動泵、電動泵、蓄壓器、油濾、優(yōu)先閥和地面維護面板等元件的布置與安裝設(shè)計方法和原則。為民用飛機液壓能源系統(tǒng)的元件的安裝設(shè)計提供指導(dǎo)。

民用飛機；液壓能源系統(tǒng)；元件；安裝

1 概述

液壓能源系統(tǒng)具有比功率大、響應(yīng)速度快、抗負(fù)載剛性大及容易控制等特點[1]，為飛控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)以及反推力系統(tǒng)等負(fù)載提供動力源，是飛機的二次能源之一[2]，該系統(tǒng)在保證飛機的飛行安全上有著非常重要的地位[3]。而液壓能源系統(tǒng)元件是系統(tǒng)的核心組成部分，其布置與安裝設(shè)計的合理性對液壓能源系統(tǒng)的安全性、維修性以及經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響，本文著重從液壓能源系統(tǒng)元件的布置、安裝的設(shè)計原則與注意事項的角度對民用飛機液壓能源系統(tǒng)集成設(shè)計展開了討論。

2 典型民用飛機液壓能源系統(tǒng)的組成

為了保證飛機安全，現(xiàn)代民用飛機液壓能源系統(tǒng)一般采用三套液壓分系統(tǒng)組成冗余架構(gòu)，圖1為典型的民機液壓能源系統(tǒng)原理框圖。各套子系統(tǒng)一般由以下附件組成：發(fā)動機驅(qū)動泵、電動泵、防火切斷閥、液壓油箱組件、油濾組件、蓄壓器、能源轉(zhuǎn)換裝置、系統(tǒng)綜合控制單元、系統(tǒng)安全閥、壓力傳感器、溫度傳感器、活門及開關(guān)等組成。下文將對主要元件的布置、安裝設(shè)計進行探討。

圖1 典型民機液壓能源系統(tǒng)原理框圖

3 液壓能源系統(tǒng)元件的安裝設(shè)計

3.1 基本設(shè)計原則

3.1.1 液壓能源系統(tǒng)安裝設(shè)計應(yīng)滿足以下主要目標(biāo)：

a)滿足飛機級的性能要求；b)安全性要求；c)可靠性要求；d)可維護性要求；e)應(yīng)該容易制造；f)應(yīng)該可避免制造和維護錯誤。

3.1.2 液壓能源系統(tǒng)安裝設(shè)計應(yīng)考慮以下基本原則：

a)最小的安裝重量和功率損失；

b)互相隔離的系統(tǒng)以避免共模故障；各獨立子系統(tǒng)的液壓元件應(yīng)該盡可能的分開布置，且其安裝位置應(yīng)保證足夠的物理隔離以防止共模故障和其他飛機故障模式，包括：①轉(zhuǎn)子爆破；②壓力容器爆破；③輪胎爆破，包括爆胎和輪轂斷裂和隨后的解鎖；④作動器支架失效；⑤水和其他油品的凍結(jié)和泄露；⑥結(jié)冰脫落、冰雹、鳥和其他外部物質(zhì)的撞擊；⑦閃電、電磁干擾、高強輻射；⑧座艙減壓；⑨附近存在高溫管路；⑩起落架在收上位置著陸（機腹著陸）。

c)防火；

d)所有的液壓元件應(yīng)安裝于增壓艙外部；

e)所有的經(jīng)過增壓艙和燃油艙的液壓管路應(yīng)采用永久聯(lián)結(jié)。

3.2 各主要元件布置與安裝設(shè)計注意事項

3.2.1 油箱安裝

飛機液壓能源系統(tǒng)油箱的主要功能是為液壓能源系統(tǒng)工作提供足夠的油液，同時起儲存油液、分離油液中的氣體，沉淀油液中的雜質(zhì)以及散熱等作用。

油箱位置應(yīng)布置于發(fā)動機短艙和轉(zhuǎn)子爆破區(qū)以外。為了保證液壓泵吸油壓力，油箱布置在盡可能的靠近液壓泵處，使吸油管長度最小。油箱加油接頭和油箱排氣閥可以很方便的接近，并且不需要特殊的地面支援設(shè)備。液壓油箱安裝應(yīng)高于液壓泵，使飛機在地面或飛行狀態(tài)下油泵都有吸油落差壓力。油箱的排氣閥應(yīng)位于油箱油液的最高點以利于排氣，油箱安裝時應(yīng)傾斜5～8°，高壓腔的那一端位于高端。油箱安裝的支架必須留有熱膨脹收縮空間，以便滿足油箱的熱膨脹要求，具體安裝要求見圖2。

3.2.2 發(fā)動機驅(qū)動泵安裝

圖2 油箱安裝示意圖

發(fā)動機驅(qū)動泵將發(fā)動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，為液壓能源系統(tǒng)提供壓力和流量。

發(fā)動機驅(qū)動泵應(yīng)布置在方便觀察的位置以便于例行檢查，同時高度低于液壓油箱的位置，并保證水平安裝。通過V型卡箍對驅(qū)動泵、發(fā)動機附件傳動齒輪箱安裝座的法蘭盤兩錐形面進行連接，如圖3安裝示意圖所示。同時應(yīng)考慮以下因素：由于發(fā)動機驅(qū)動泵為貨架產(chǎn)品，視其結(jié)構(gòu)特點采用合適的安裝固定方法。由于安裝區(qū)域發(fā)動機附件都是固定的，安裝時應(yīng)充分考慮各相關(guān)機構(gòu)的情況。為了防止安裝錯位，應(yīng)在發(fā)動機驅(qū)動泵和安裝座上設(shè)置防錯銷孔。

圖3 發(fā)動機驅(qū)動泵安裝示意圖

3.2.3 電動泵安裝

電動泵是由電機驅(qū)動的液壓泵，其布置應(yīng)遠離客艙以降低客艙噪音，并通過安裝減震器或者隔振元件以減少電動泵的振動噪音傳遞到飛機結(jié)構(gòu)上。電動泵應(yīng)布置在容易觀察到的位置以便于例行檢查。為了便于液壓泵的拆裝，液壓泵布置時前方不能有其他管路或元件遮擋。電動泵安裝高度應(yīng)低于油箱的位置，并保證水平安裝。電動泵的安裝與拆裝必須使用標(biāo)準(zhǔn)工具，并且不需要拆卸附近的其他元件。拆卸時電動泵的漏油應(yīng)專門收集在一起。同時，電纜和電氣插頭的安裝應(yīng)盡可能少和漏油接觸。

3.2.4 蓄壓器的安裝

液壓能源系統(tǒng)蓄壓器主要用于補償系統(tǒng)的瞬間峰值響應(yīng)與大流量需求，并有助于抑制液壓能源系統(tǒng)壓力脈動。蓄壓器的布置應(yīng)注意：當(dāng)蓄壓器結(jié)構(gòu)性失效或端蓋飛出時，應(yīng)充分考慮對飛行和地面人員、乘客及關(guān)鍵部件的保護，噴射出去的零件不能和其他液壓系統(tǒng)管路和元件、燃油系統(tǒng)管路、發(fā)動機引氣管路和其他關(guān)鍵元件碰撞。

蓄壓器采用卡箍形式連接，安裝時有油端應(yīng)高于充氣端，以便于蓄壓器的有油端排氣。蓄壓器支架曲面應(yīng)和蓄壓器的外表面相配合。至少有一個支架使用彈簧，彈簧的施力方向為蓄壓器軸向，彈簧可以通過低的軸向力給予蓄壓器溫度補償。蓄壓器安裝在支架上需要使用帶不銹鋼螺桿的卡箍，卡箍上的螺桿不可過扭矩，卡箍和蓄壓器之間應(yīng)使用一層聚四氟乙烯的襯墊。蓄壓器安裝示意圖如圖4。

3.2.5 油濾安裝

液壓油濾是過濾液壓油中大于允許尺寸的固體雜質(zhì)，保持液壓油清潔的裝置。油濾應(yīng)安裝在易于接近的地方，以便在定期檢查時觀察油濾壓差指示器。在移出油濾油杯及更換油濾濾芯時應(yīng)保證盡量少的油液溢出。所有的油濾油杯應(yīng)垂直安裝。油濾下方的安裝空間應(yīng)保證油杯移出時不需傾斜。如果油濾上的電氣插頭接口形式是相同的，在設(shè)計時要確保電氣線路的長度不會使一個接頭的連線能夠連接到另外一個上。

圖4 蓄壓器安裝示意圖

3.2.6 壓力保持優(yōu)先閥的安裝

壓力保持優(yōu)先閥的安裝應(yīng)如下圖5，閥體不能使用卡箍，呼吸孔（卸壓口）應(yīng)朝下安裝以利于排油，防止集油。

3.2.7 地面維護面板的安裝

圖5 壓力保持優(yōu)先閥安裝示意圖

液壓地面維護面板是用于布置液壓能源系統(tǒng)地面維護工作服務(wù)點的裝置，地面維護面板應(yīng)安裝在飛機上易于接近的位置。液壓維護面板上應(yīng)布置的接口包括：地面供壓，地面加油，地面回油。所有的接口應(yīng)采用不同口徑的快卸接頭以防止誤操作?？煨督宇^應(yīng)盡量垂直向下以減少接頭的應(yīng)力，同時方便操作人員操作重量較大的軟管，垂直向下是首選，沿垂直方向傾斜0～45°也是允許的（如圖6）。

4 結(jié)語

圖6 地面維護接頭方向選擇

本文對民機液壓能源系統(tǒng)各典型元件布置、安裝的設(shè)計原則與注意事項進行了總結(jié)與討論，對于民用飛機液壓能源系統(tǒng)布置安裝設(shè)計具有較強指導(dǎo)意義。

[1]酈正能 主編.飛機部件與系統(tǒng)設(shè)計[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2006.05.

[2]王占林主編.飛機高壓液壓能源系統(tǒng)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.11.

[3]李艷軍 編著.飛機液壓傳動與控制[M].科學(xué)出版社，2009.02.

[3]ARP4752 Design and Installation of Commercial Transport Aircraft Hydraulics Systems

[4]AS5440 Hydraulic System, Aircraft, Design and Installation Requirements for

[5]ARP4754 Certification Consideration for Highly Integrated or Complex Aircraft

[6]ARP994 Recommended Practice for the Design of Tubing Installations for Aerospace Fluid Power

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.052

韓定邦，工程師，主要從事民用飛機液壓系統(tǒng)設(shè)計工作。

AbstractThis text study on the installation standard of typical component in hydraulic system， specifically take Reservoir, EDP, ACMP, Accumulator , Filter, Priority Valve, Ground Service Maintains Panel for instance to describe the installation standard.This text provides the installation guidance to the hydraulic system of civil aircraft.

Keywordscivil airplane；Hydraulic power system；component；installation