便捷式飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗車(chē)的設(shè)計(jì)

任再青，張 偉

(空軍工程大學(xué)航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校 航空機(jī)械工程系， 河南 信陽(yáng) 464000)

0 引言

飛機(jī)的液壓系統(tǒng)為操縱系統(tǒng)、起落架收放系統(tǒng)提供液壓能源.液壓系統(tǒng)能否正常工作直接影響飛機(jī)的飛行安全.現(xiàn)代飛機(jī)越來(lái)越多地采用舵機(jī)、伺服閥等精密液壓元器件，對(duì)液壓系統(tǒng)的清潔度提出了很高的要求[1].如某型飛機(jī)的液壓系統(tǒng)要求：從飛機(jī)上的取樣閥采油樣，其固體顆粒污染度不高于GJB 420A 7級(jí)，含水量不高于150 mg/L.目前就飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗設(shè)備的研究設(shè)計(jì)較少，部隊(duì)多采用敞開(kāi)式的清洗維修方式，容易引起飛機(jī)液壓系統(tǒng)的二次污染，且存在清洗工序煩瑣、工作效率低等問(wèn)題[2].便捷式飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗車(chē)是根據(jù)液壓系統(tǒng)清洗標(biāo)準(zhǔn)，基于飛機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理而設(shè)計(jì)的.該清洗車(chē)采用密閉方式與飛機(jī)液壓系統(tǒng)對(duì)接，采取污染監(jiān)控、缺相保護(hù)等手段，方便操作，適用于多型飛機(jī)液壓系統(tǒng)的清洗，能夠提高航空機(jī)務(wù)維修效率.

1 液壓系統(tǒng)清洗工作原理與檢測(cè)內(nèi)容

1.1 工作原理

飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓部分如圖1所示，由油箱、液壓泵、油濾、散熱器、取樣開(kāi)關(guān)、單向活門(mén)、壓力表、地面泵吸油接頭、地面泵增壓接頭、安全活門(mén)、蓄壓器等組成.供壓系統(tǒng)的2個(gè)液壓泵由飛機(jī)的2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作.當(dāng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，液壓泵開(kāi)始工作，從油箱內(nèi)經(jīng)吸油管路吸油，液壓泵出口后轉(zhuǎn)換為高壓油液，經(jīng)過(guò)油濾、單向活門(mén)后分為a、b、c三路.a路向飛機(jī)起落架收放部分供壓；b路向減速板收放部分供壓；c路向副翼、平尾操作供壓，為提高副翼、平尾工作的靈敏性，該分路上安裝有單向活門(mén)和蓄壓器.a、b、c三路上回油，經(jīng)回油管路上的散熱器、油濾回到油箱.為了提高油液清潔度，防止油液老化，采用密閉式自供增壓油箱.為了防止液壓系統(tǒng)在液壓泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)失效后，爆破導(dǎo)管損壞附件，在供壓管路上安裝有安全活門(mén).為了檢修起落架、減速板、副翼等系統(tǒng)工作方便，供壓部分還安裝了地面泵吸油接頭、地面泵增壓接頭[3，4].

液壓系統(tǒng)清洗時(shí)，清洗設(shè)備與飛機(jī)供壓部分地面泵吸油接頭、增壓接頭連接，清洗設(shè)備上的液壓泵與飛機(jī)供壓系統(tǒng)的油箱建立新的供壓系統(tǒng)，為起落架部分，減速板部分，副翼、平尾部分供壓，驅(qū)動(dòng)各部分工作，使得系統(tǒng)油液經(jīng)清洗設(shè)備多次循環(huán)工作，液壓油多次經(jīng)過(guò)清洗設(shè)備上油濾過(guò)濾后，污染物被去除，達(dá)到系統(tǒng)的清洗目的[5].

圖1 供壓部分組成圖Fig. 1 Composition of the supply pressure part

注：1.油箱,2.液壓泵,3.壓力表,4.油濾,5.單向活門(mén),6.回油散熱器,7.手動(dòng)開(kāi)關(guān),8.安全活門(mén),9.地面泵吸油接頭10.地面泵增壓接頭11.蓄壓器

1.2 檢測(cè)要求及內(nèi)容

1.2.1 清洗設(shè)備技術(shù)指標(biāo)要求

油箱容量，≥5 L；油箱增壓壓力，0.02 MPa；油泵額定工作壓力，21.5 MPa；油泵流量，≥170 L/min；系統(tǒng)液壓工作溫度，-55 ℃～135 ℃；過(guò)濾設(shè)備絕對(duì)過(guò)濾精度，5 μm.

1.2.2 檢測(cè)內(nèi)容

清洗設(shè)備向飛機(jī)供壓部分增加到規(guī)定壓力21.5 MPa，此時(shí)流量應(yīng)不小于50 L/min，然后較大速度前后、左右偏轉(zhuǎn)駕駛桿及前后蹬剎車(chē)踏板5～6 min，并使減速板收放不少于20次，起落架收放10～20次.

每清洗30 min，從飛機(jī)上采樣活門(mén)處，采集油樣，測(cè)定油液的污染度，若油液污染度高于GJB 420A 7級(jí)，含水量高于150 mg/L，則重復(fù)上述操作，直到污染度符合要求為止.

2 液壓系統(tǒng)清洗車(chē)的組成

液壓系統(tǒng)清洗車(chē)按照《飛機(jī)使用說(shuō)明書(shū)》和《附件維修標(biāo)準(zhǔn)》要求設(shè)計(jì)，主要由液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、控制面板等部分組成.

2.1 液壓系統(tǒng)組成及原理

液壓系統(tǒng)組成如圖2所示，主要由液壓泵、普通油濾、高精度油濾、散熱器、溫度表、放氣活門(mén)、單向活門(mén)、安全閥、截止閥A、截止閥B、壓力表、取樣接頭、壓力調(diào)節(jié)閥、供油快卸接頭、吸油快卸接頭等組成.清洗液壓系統(tǒng)前，將清洗車(chē)供油快卸接頭、吸油快卸接頭分別于飛機(jī)供壓部分地面泵增壓接頭、吸油接頭連接，然后按下清洗車(chē)控制面板起動(dòng)按鈕起動(dòng)電機(jī)，清洗車(chē)即可進(jìn)入清洗狀態(tài).如果飛機(jī)液壓油清潔度要求較低，則可以關(guān)閉截止閥B，飛機(jī)液壓系統(tǒng)液壓油僅通過(guò)普通油濾過(guò)濾，完成清洗工作循環(huán).如果飛機(jī)液壓油清潔度要求較高，則可以關(guān)閉截止閥A，飛機(jī)液壓系統(tǒng)液壓油先通過(guò)普通油濾過(guò)濾、再經(jīng)過(guò)高精度油濾過(guò)濾，完成清洗工作循環(huán).當(dāng)清洗車(chē)油濾污染度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，普通油濾、高精度油濾均有告警裝置，會(huì)提醒停止清洗、更換濾芯.清洗車(chē)的油液污染度也可以從取樣接頭處放油取樣,進(jìn)行檢測(cè).

2.2 電路系統(tǒng)組成及原理

清洗車(chē)電路系統(tǒng)見(jiàn)圖3，M1為驅(qū)動(dòng)液壓泵工作的電機(jī)，其性能參數(shù)為15 kW、380 V、50 Hz，M2清洗車(chē)的散熱風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)為2.2 kW、220 V、50 Hz、35 ℃～120 ℃[6].SB1為起動(dòng)開(kāi)關(guān)，SB2為停止開(kāi)關(guān)，KM1、KM2為接觸器，K為換向旋鈕.T1、T2、T3三個(gè)接點(diǎn)與斷相保護(hù)開(kāi)關(guān)XJ構(gòu)成電機(jī)斷相保護(hù)電路、KH1為熱繼電器，H1、H2為信號(hào)指示燈，F(xiàn)U1、FU2、FU3、FU4、FU5為熔斷器.

圖2 清洗車(chē)液壓系統(tǒng)組成圖Fig. 2 Composition of the cleaning vehicle hydraulic system

注：1.液壓泵,2.油濾,3.溫度表,4.散熱器,5.放氣活門(mén),6.單向活門(mén),7.溢流閥,8.高精度油濾,9.截止閥A,10.截止閥B,11.壓力表,12.取樣接頭,13.壓力調(diào)節(jié)閥,14.供油快卸接頭,15.吸油快卸接頭

圖3 清洗車(chē)電路系統(tǒng)組成圖Fig. 3 Composition of the cleaning vehicle circuit system

工作時(shí)，按下SB1起動(dòng)按鈕，電機(jī)M1起動(dòng)帶動(dòng)液壓泵工作，此時(shí)如果液壓泵出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，壓力不升的狀況，可以旋轉(zhuǎn)旋鈕K，電機(jī)即可自動(dòng)換向，實(shí)現(xiàn)液壓泵的正轉(zhuǎn).如果電機(jī)A、B、C線路出現(xiàn)溫度過(guò)高、線路熔斷或者其他缺相故障，T1、T2、T3與斷相保護(hù)開(kāi)關(guān)XJ配合工作，使得電機(jī)斷電停止工作，防止電機(jī)因缺相大負(fù)荷工作而燒壞.電機(jī)控制電路中如果電流過(guò)大，KH1熱繼電器會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)電路，避免燒壞電機(jī).

2.3 清洗車(chē)控制面板組成及操作

為便于操作清洗車(chē)及了解清洗工作狀況，設(shè)計(jì)如圖4的清洗車(chē)控制面板.清洗車(chē)接入飛機(jī)前，先根據(jù)飛機(jī)液壓系統(tǒng)污染度要求，選定清洗飛機(jī)類(lèi)型，然后使清洗車(chē)接上地面電源，電源指示燈亮.按下起動(dòng)按鈕，清洗車(chē)即可起動(dòng)，此時(shí)如果供壓壓力表指示壓力不上升，說(shuō)明液壓泵反轉(zhuǎn)，沒(méi)有供壓，需按下停止按鈕后，將相序轉(zhuǎn)化旋鈕旋轉(zhuǎn)到另一位置，再按下起動(dòng)按鈕，電機(jī)自動(dòng)完成換向.在清洗工作過(guò)程中，供油壓力、回油壓力、回油溫度均有顯示.在清洗過(guò)程中，如果油濾污染嚴(yán)重，過(guò)濾器告警指示燈即可燃亮，此時(shí)需按下停止按鈕，暫停清洗.更換清洗油濾后，方可繼續(xù)進(jìn)行液壓的清洗工作.

3 清洗車(chē)主要工作特點(diǎn)

清洗車(chē)設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在提高一線航空機(jī)務(wù)維修效率，操作快捷方便、便于維修等方面.

圖4 清洗車(chē)控制面板組成圖Fig. 4 Composition of the vehicle control panel

3.1 油液過(guò)濾器設(shè)有污染監(jiān)控告警

在清洗車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，增加了普通油濾和高精密油濾，并且每個(gè)油濾內(nèi)部均設(shè)置有污染指示告警裝置和自封活門(mén)[7,8].在清洗工作過(guò)程中，當(dāng)油濾進(jìn)油口與出油口之間壓力差達(dá)到(0.5±0.07)ΜPa時(shí),指示器的紅色指示帽跳出,并接通清洗車(chē)面板上的過(guò)濾器告警燈告警，避免進(jìn)一步污染飛機(jī)液壓系統(tǒng).在更換濾芯時(shí)，油濾內(nèi)部自封活門(mén)自動(dòng)封閉系統(tǒng)油路,防止系統(tǒng)油液外流.

3.2 清洗車(chē)具有機(jī)型之間的通用性

清洗車(chē)在清洗工作開(kāi)始前，僅需要根據(jù)機(jī)型液壓系統(tǒng)污染度要求，旋轉(zhuǎn)控制面板上的“機(jī)型切換”旋鈕，即可完成不同機(jī)型清洗模式的轉(zhuǎn)換，方便快捷，克服以往清洗車(chē)不具有機(jī)型通用的問(wèn)題.

3.3 電機(jī)工作可靠，狀態(tài)轉(zhuǎn)換方便

清洗車(chē)電路設(shè)計(jì)中，增加了相序轉(zhuǎn)換、缺相自動(dòng)保護(hù)功能.相序轉(zhuǎn)化功能可以方便實(shí)現(xiàn)工作時(shí)相序切換，解決機(jī)場(chǎng)供電相序容易變化的問(wèn)題，提高了工作效率.斷相自動(dòng)保護(hù)功能，解決了以往清洗設(shè)備因飛機(jī)液壓系統(tǒng)供壓壓力高，電機(jī)負(fù)載大，因缺相容易燒壞電機(jī)的問(wèn)題.

3.4 清洗車(chē)體積小，維修移動(dòng)輕便

清洗車(chē)箱體外形尺寸為1 m×1.2 m×0.8 m,下方安裝有萬(wàn)向輪，體積小，重量輕，移動(dòng)方便快捷，在清洗過(guò)程中，僅需2人配合約2 h即可完成1架飛機(jī)液壓系統(tǒng)的清洗工作.

4 結(jié)論

基于不同型號(hào)飛機(jī)液壓系統(tǒng)的維修特點(diǎn)，該型便捷式飛機(jī)液壓系統(tǒng)清洗車(chē)采用普通油濾、高精度油濾便捷轉(zhuǎn)換，污染自動(dòng)報(bào)警，電機(jī)缺相自動(dòng)保護(hù)，相序自動(dòng)轉(zhuǎn)換等技術(shù)，具有控制簡(jiǎn)單、交互性好、方便維修、安全可靠等特點(diǎn).自2015年首批交付某航空兵部隊(duì)修理廠以來(lái)，已清洗8批次40余架次不同型號(hào)飛機(jī)，均達(dá)到維修要求.另外，該清洗車(chē)在使用過(guò)程中，由于油液經(jīng)過(guò)多次循環(huán)過(guò)濾、系統(tǒng)壓力高等原因，工作噪音有點(diǎn)偏大，今后需在防振、降噪等方面加以改進(jìn).