A350飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)研究

摘 要：文章通過對(duì)先進(jìn)寬體民用飛機(jī)A350的液壓能源系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)A350的液壓系統(tǒng)的架構(gòu)、用戶、設(shè)備、駕駛艙簡圖頁與控制面板、系統(tǒng)控制單元等進(jìn)行了簡要概述。

關(guān)鍵詞：A350；液壓系統(tǒng)；研究

前言

A350飛機(jī)是一款全新的先進(jìn)寬體客機(jī)，其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的Airbus飛機(jī)A330相比較，產(chǎn)生了比較大的變化，而這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)的變化，對(duì)民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)研發(fā)者而言具有指導(dǎo)意義。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

A350的液壓系統(tǒng)采用了全新的設(shè)計(jì)，其壓力體制采用了5000Psi的高壓，系統(tǒng)采用了2H/2E的方案，即“兩套液壓能源系統(tǒng)+EHA/EBHA”的架構(gòu)。2H為兩套液壓能源系統(tǒng)（Yellow和Green），它們相互獨(dú)立，其簡要原理圖如圖1所示；2E（兩套電系統(tǒng)）構(gòu)型即EHA+EBHA構(gòu)型，為飛行控制提供了冗余（電靜液作動(dòng)器的使用）。

圖1 A350液壓能源系統(tǒng)簡要原理圖

綠色系統(tǒng)與黃色系統(tǒng)除了用戶分配不一樣外，其余配置一樣，每套系統(tǒng)均采用2臺(tái)EDP作為泵源，一臺(tái)作為主泵，另外一臺(tái)作為備份，每臺(tái)主泵分別連接左發(fā)和右發(fā)，備用泵連接另外一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，保證在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效的情況下，兩套液壓系統(tǒng)仍然能夠正常工作。同時(shí)每套系統(tǒng)配置有一臺(tái)小型EMP，EMP僅僅用于地面發(fā)動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)情形下用于開啟貨艙門等。

EHA/EBHA作為液壓備用系統(tǒng)，采用電驅(qū)動(dòng)模式。在液壓系統(tǒng)正常工作情況下，EHA不工作，EBHA采用液壓驅(qū)動(dòng)模式工作。在雙液壓系統(tǒng)失效的情況下，EBHA轉(zhuǎn)化成電動(dòng)模式工作，同時(shí)EHA開啟工作，擾流板、副翼、方向舵、升降舵均能被操縱，從而保證了飛機(jī)可控。

2 系統(tǒng)用戶

A350飛機(jī)的液壓能源系統(tǒng)主要用戶系統(tǒng)為：主飛控、高升力、起落架收放、剎車、前輪轉(zhuǎn)彎。

主飛控系統(tǒng)作動(dòng)器由兩套液壓系統(tǒng)均勻控制；高升力系統(tǒng)的襟翼PCU由黃色系統(tǒng)和綠色系統(tǒng)兩套系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，而縫翼PCU由黃色液壓系統(tǒng)和電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；起落架收放系統(tǒng)中，前起落架收放由黃色系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，主起落架收放由綠色系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)；剎車系統(tǒng)的機(jī)輪（1，2，3，4）由黃系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，機(jī)輪（5，6，7，8）由黃系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)；前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)由黃系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。

如果單套或者雙套液壓系統(tǒng)失效，下列的備份仍然可以工作：

對(duì)于飛控：EHAs（Electrical-Hydrostatic Actuators）電靜液作動(dòng)器，EHBA的電備份作動(dòng)器工作。

對(duì)于高升力系統(tǒng)：縫翼通過電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。

對(duì)于剎車系統(tǒng)：獨(dú)立的液壓蓄壓器。

對(duì)于前輪轉(zhuǎn)彎：自動(dòng)壓差剎車（Automatic Differential Braking（ADB））提供有限的前輪轉(zhuǎn)彎功能。

3 主要設(shè)備

每套液壓系統(tǒng)主要設(shè)備包括：液壓油箱（1）、EDP（2）、EMP（1）、蓄壓器（1）、防火切斷閥FSOV（2）、冷卻系統(tǒng)（1）、液壓油箱（1）。

EDP：4個(gè)EDP給液壓系統(tǒng)供壓。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝有兩個(gè)EDP，一個(gè)EDP給GREEN系統(tǒng)供壓，另外一個(gè)EDP給YELLOW系統(tǒng)供壓。因此，即使一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效，另外一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然能夠給兩套液壓系統(tǒng)供壓。

EMP：每套系統(tǒng)有一個(gè)EMP，僅僅在地面當(dāng)雙發(fā)關(guān)閉時(shí)候?yàn)橐簤合到y(tǒng)供壓。

FSOV：每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)防火切斷閥，分別連接在每個(gè)EDP吸油管路上，關(guān)閉防火切斷閥能夠阻止液壓油流到液壓系統(tǒng)，從而避免液壓系統(tǒng)的火災(zāi)。

冷卻系統(tǒng)：每套系統(tǒng)都有一套冷卻系統(tǒng)，由兩個(gè)燃油/液壓熱交換器組成（每個(gè)EDP使用一個(gè)燃油/液壓熱交換器）。冷卻系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)不會(huì)過熱，保證液壓油性能不降級(jí)。

4 駕駛艙簡圖頁與控制面板

4.1 液壓簡圖頁

A350的液壓簡圖頁，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油箱油量、系統(tǒng)壓力、泵工作狀態(tài)、防火切斷閥的等系統(tǒng)狀態(tài)顯示。飛行員可以通過查看液壓系統(tǒng)簡圖頁查看液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，系統(tǒng)的主要設(shè)備、主要參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)等都可以在簡圖頁上顯示出來。

其液壓簡圖頁采用了與傳統(tǒng)液壓簡圖頁完全不一樣的表達(dá)方式。采用了帶有發(fā)動(dòng)機(jī)圖表的顯示方式，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，液壓簡圖頁上也會(huì)顯示出相應(yīng)的故障。例如發(fā)動(dòng)機(jī)失效故障、FSOV狀態(tài)故障、系統(tǒng)壓力異常、EDP工作狀態(tài)故障、油箱油量低油位等參數(shù)均在液壓簡圖頁上有顯示。

4.2 液壓控制面板

液壓系統(tǒng)有兩個(gè)控制面板，包括HYD Panel和GND HYD Panel，其中HYD Panel目的是為了控制EDP，GND HYD Panel目的是為了控制EMP。

HYD Panel面板實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)4個(gè)EDP的控制，其控制模式為雙重控制模式。

其一，泄壓模式，在系統(tǒng)出現(xiàn)某些故障時(shí)候（例如系統(tǒng)高溫等），飛行員按下對(duì)應(yīng)PUMP上OFF按鈕，則該EDP被泄壓；當(dāng)再次按下OFF按鈕，則EDP工作，系統(tǒng)壓力恢復(fù)。

其二，脫離模式，當(dāng)系統(tǒng)故障無法被清除的時(shí)候，飛行員將根據(jù)飛行手冊(cè)的要求，按下對(duì)應(yīng)DRIVE上的DISC按鈕，則EDP與發(fā)動(dòng)機(jī)脫離開，飛行員無法恢復(fù)，只能在飛機(jī)落地以后由地面機(jī)務(wù)人員恢復(fù)。

GND HYD Panel面板，控制EMP的操作，僅僅在地面使用。

在正常的操作過程中，不需要對(duì)面板上的EMP控制按鈕進(jìn)行操作，液壓系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制。比如打開貨艙門，當(dāng)飛行員發(fā)出打開貨艙門動(dòng)作的時(shí)候，系統(tǒng)邏輯會(huì)自動(dòng)通知液壓系統(tǒng)打開EMP，而不需要飛行員對(duì)EMP進(jìn)行操作，但是當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，按鈕上會(huì)顯示出系統(tǒng)FAULT狀態(tài)。

當(dāng)機(jī)務(wù)維修需要，在雙發(fā)停車的情況下，可在液壓地面維護(hù)面板上，手動(dòng)開啟電動(dòng)泵。當(dāng)Yellow系統(tǒng)電動(dòng)泵手動(dòng)打到ON時(shí)候，液壓系統(tǒng)將會(huì)給yellow系統(tǒng)的所有用戶供壓；當(dāng)Green系統(tǒng)電動(dòng)泵手動(dòng)打到ON時(shí)候，液壓系統(tǒng)將會(huì)給Green系統(tǒng)的所有用戶供壓。為了防止誤操作，在“ON”按鈕上設(shè)置有保護(hù)蓋。

5 系統(tǒng)控制

A350的系統(tǒng)控制通過IMA實(shí)現(xiàn)。IMA監(jiān)視以下系統(tǒng)參數(shù)并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)自動(dòng)控制功能、泵壓力、油箱壓力、油箱和殼體回油管路溫度、FSOVs的位置、EMP的啟動(dòng)和關(guān)閉、EDP泄壓、熱交換器控制、FSOV關(guān)閉。

6 結(jié)束語

A350飛機(jī)是一款先進(jìn)的寬體客機(jī)，其呈現(xiàn)出了采用5000psi高壓等比較明顯的特點(diǎn)，通過對(duì)先進(jìn)寬體客機(jī)A350液壓系統(tǒng)的研究，深刻地了解民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，用于指導(dǎo)我國民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

作者簡介：陳才（1983，8-），男，湖北咸豐，工程師，碩士，液壓能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。