一種航空燃油附件綜合試驗臺的設(shè)計

鄭永梅　葉宏衛(wèi)　馮業(yè)龍　張宇翔

摘要：為進行航空燃油附件打開及關(guān)閉壓力，內(nèi)、外部密封性，流量及流阻，電性能測試等，特研制燃油附件綜合試驗臺。該試驗臺與以往同類試驗臺不同之處在于將燃油試驗與氣密試驗合二為一。文章從試驗臺的主要技術(shù)指標、結(jié)構(gòu)組成、燃油及供氣部分原理、主要液壓元件的選用等方面進行了闡述。

關(guān)鍵詞：航空燃油附件；液壓泵；溢流閥；綜合試驗臺

中圖分類號：V233 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0033-02

飛機燃油系統(tǒng)是飛機的重要組成部分，燃油附件的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到飛機的飛行安全。為保證各類燃油附件的裝機前質(zhì)量，特研發(fā)燃油附件綜合試驗臺。

1 用途

燃油附件綜合試驗臺與以往試驗臺不同之處在于將燃油試驗與氣密試驗合二為一，可以滿足壓力加油開關(guān)、油量平衡活門、浮子活門、燃油電動開關(guān)等各類附件的打開、關(guān)閉壓力、時間、電流測試，內(nèi)、外部密封性測試，流量及流阻測試，電性能測試及氮氣氣密試驗等。

2 主要技術(shù)指標

燃油附件綜合試驗臺主要技術(shù)指標為：（1）工作介質(zhì)：RP-3航空燃油，固體顆粒污染度優(yōu)于GJB420A8級；氮氣：壓力不低于3MPa；（2）系統(tǒng)壓力：不小于0.6MPa；流量：不小于20L/min；（3）手搖泵要求：工作壓力不小于2MPa，供油量不小于300mL/10個循環(huán)；（4）電源要求：電壓AC380V50Hz；0～35V、10A直流可調(diào)穩(wěn)壓電源；（5）泵源油箱容積：不小于40L；（6）外置油箱容積：250L。

3 試驗臺主要結(jié)構(gòu)組成

（1）本試驗臺主要由燃油操作臺1臺、電氣控制柜1臺、氮氣瓶推車1臺、燃油外置油箱及配套附件組成。

（2）燃油操作臺采用鋁合金框架結(jié)構(gòu)，不銹鋼面板。試驗臺內(nèi)采用不銹鋼管路，耐壓不低于2MPa。管路密封均采用航標74°錐面密封，所用外套螺母、平管嘴均使用不銹鋼航標件。液壓器件安裝在試驗臺內(nèi)，包括1個不小于40L的不銹鋼油箱、電動葉片泵組件、手搖泵、油濾、安全活門、單向閥、流量計、各類閥等。試驗操作臺臺面為不銹鋼油盤結(jié)構(gòu)，油盤下設(shè)有接油槽，操作臺左側(cè)為管路進出口和電氣控制進出位。試驗臺的面板上安裝相關(guān)的抗震壓力表、開關(guān)和試驗用接口、流量計數(shù)顯表，供氣部分減壓閥、試驗接管嘴、開關(guān)、壓力表、單向閥等應(yīng)與供油部分分開。

（3）電氣控制柜采用防爆柜體結(jié)構(gòu)，電氣控制儀表和各種開關(guān)指示燈安裝在面板上，并帶移動膠輪和調(diào)平地腳。主要由總電源控制系統(tǒng)，泵控制系統(tǒng)，燃油附件開、關(guān)控制部分，電流、電壓指示，直流可調(diào)穩(wěn)壓電源，試驗電纜插座，各類指示燈，計時器等組成。

4 燃油、供氣系統(tǒng)原理描述

根據(jù)各燃油附件技術(shù)指標，我們設(shè)計了相應(yīng)的燃油系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，并將供氣部分與供油部分分區(qū)設(shè)置。原理圖見圖1：

4.1 燃油部分原理

燃油部分通過液壓泵12和手搖泵13雙套供壓。使用液壓泵12供壓時，打開放油開關(guān)8，液壓泵通過吸油濾10從油箱5中吸油，可向各管嘴供油，進行試驗。液壓泵出口設(shè)有溢流閥14、供油濾16a、單向閥17a，溢流閥14防止系統(tǒng)超壓，起卸荷保護泵的作用，供油濾16a用于保護試驗臺及各被試燃油附件免受污染，單向閥17a防止油液倒流。使用手搖泵13供壓時，打開放油開關(guān)9，手搖泵12通過吸油濾11吸油，吸油后通過供油濾16b、單向閥17b，打開供油開關(guān)18，可向系統(tǒng)各管嘴供油。

進行燃油附件密封性試驗、漏油量、活門打開關(guān)閉、試驗時，根據(jù)需要選擇液壓泵或手搖泵，按壓力需求將被試成品接在C（D、E、F）嘴，并打開管嘴對應(yīng)的壓力表前供油開關(guān)。試驗后，可通過回油開關(guān)15卸壓。做流量或流阻試驗時，用液壓泵供壓，按不同的壓力選擇相應(yīng)的測試接口和壓力表，被試產(chǎn)品進油口接在C（D、E、F）嘴，回油接A嘴，打開回油開關(guān)20，通過壓力表Ⅰ、渦輪流量計21進行測試。

該試驗臺有1個內(nèi)置油箱5和1個外置油箱2。內(nèi)置油箱5主要作用是為系統(tǒng)提供油液，并且具有散熱、沉淀雜質(zhì)和分離油中空氣等作用。為防止系統(tǒng)工作時，因液面波動造成壓力變化，設(shè)置了空氣濾4。外置油箱2內(nèi)安裝有浮子活門等被試產(chǎn)品的安裝支架，用于相關(guān)產(chǎn)品的試驗。為便于觀察油箱中液面高度，油箱上裝置了液位指示器6。為進行油箱的清洗，在油箱最低處裝置了放油閥3、7。為防止試驗過程中油液污染環(huán)境，操作臺臺面設(shè)有接油槽27，接油槽內(nèi)廢油通過放油閥28放出，進行統(tǒng)一回收。

4.2 氣源部分原理

氣源部分通過氮氣瓶向系統(tǒng)提供壓力，主要用于燃油附件氣密型試驗。面板上通過調(diào)節(jié)氣源開關(guān)30及二級減壓器34手閥，為被試產(chǎn)品提供相應(yīng)的壓力，進行試驗。

5 主要液壓元件的確定

5.1 液壓泵的確定

選擇液壓泵的主要依據(jù)是其額定工作壓力和額定流量，同時還應(yīng)考慮定量或變量、原動機類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自吸特性、噪聲等因素。以下我們主要介紹液壓泵額定流量和額定壓力及規(guī)格的選擇。

5.1.1 確定液壓泵的額定流量：泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求，所以泵的輸出流量qP應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需的最大流量和泄漏量來確定，即：qP≥Kqmax，其中qP為液壓泵輸出流量，K為系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般K=1.1～1.3（管路長取大值，管路短取小值），qmax為被試產(chǎn)品實際需要的最大流量。

在該試驗臺中，按被試產(chǎn)品的最大流量來確定qmax。實際中，qmax=20L/min，試驗臺結(jié)構(gòu)緊湊，管路較短，因此取K=1.1，計算可得泵的輸出流量qP≥22L/min。為了避免泵的溢流過多，造成較大的功率損失，選用泵的額定流量qn比泵的輸出流量稍大即可，因此最終確定泵的額定流量為25L/min。

5.1.2 確定液壓泵的額定壓力：液壓泵的額定壓力根據(jù)被試產(chǎn)品所需最高壓力來確定。即：pP≥pmax+∑△p，其中pP為泵的工作壓力，pmax為所有被試產(chǎn)品的最高工作壓力；∑△p為進油路和回油路的總壓力損失，對于簡單系統(tǒng)可取0.2～0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)可取0.5～1.5MPa。

在該試驗臺中，被試產(chǎn)品最高壓力pmax為0.6MPa，該系統(tǒng)油路較為簡單，取∑△p=0.2MPa，代入后可得泵的工作壓力pP≥0.8MPa。為保證液壓泵有一定的壓力儲備，泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%左右，因此泵的額定壓力pn=0.8×（1+25%）=1MPa。

5.1.3 確定泵的具體結(jié)構(gòu)形式：確定了液壓泵的額定流量和額定壓力以后，根據(jù)對齒輪泵、螺桿泵、柱塞泵、葉片泵的功率、噪聲、污染敏感度、價格等對比，我們最終選擇結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、流量均勻、噪聲低、體積小、質(zhì)量小、價格合理的葉片泵。

5.2 內(nèi)置油箱容積的確定

為了確定油箱的容積和尺寸，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，另一方面還要保證所有產(chǎn)品均排油時，油液不能從油箱溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的液位不低于最低限度。油箱容積一般按公式V=αqP進行，其中V為油箱的容積，α為系數(shù)，一般低壓系統(tǒng)α=2；在前文中，qP=22L/min，取α=2，可得V=44L，最后我們制作了一個容積為45L的內(nèi)置油箱。

5.3 溢流閥的確定

溢流閥選擇的依據(jù)是在系統(tǒng)中的作用、額定壓力、最大流量、壓力損失數(shù)值、工作性能參數(shù)和使用壽命等。由于該試驗臺壓力較低、流量不大，因此我們選擇直動式溢流閥即可。在該試驗臺中溢流閥14主要防止系統(tǒng)壓力過載，它的調(diào)定壓力應(yīng)高于最高工作壓力的10%～20%，即應(yīng)為0.66～0.72MPa，最后確定溢流閥的調(diào)定壓力為0.7MPa。

6 結(jié)語

該試驗臺研制成功后，經(jīng)過一年的使用，滿足了多個種類、多個型號燃油附件的試驗，并經(jīng)過后期開發(fā)，增加了新增成品的測試。用戶評價該試驗臺簡單、可靠、防爆，使用維護方便，試驗時安裝被試成品方便快捷，各項技術(shù)指標均達到設(shè)計要求，是值得推廣的一種飛機燃油附件綜合試驗臺。

參考文獻

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[3]邵俊鵬.液壓系統(tǒng)設(shè)計禁忌[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：鄭永梅（1980—），女，陜西漢中人，中航工業(yè)陜西飛機工業(yè)（集團）有限公司工程師，在職研究生，研究方向：飛機液壓、燃油、環(huán)控等方面的成品測試及測試技術(shù)。

（責任編輯：周 瓊）