民用飞机液压能源系统元件的安装设计

韩定邦 杨化龙 夏鹤鸣

上海飞机设计研究院

民用飞机液压能源系统元件的安装设计

韩定邦 杨化龙 夏鹤鸣

上海飞机设计研究院

Installation Standard of Typical Component in Hydraulic System of Civil Airplane

本文针对民用飞机液压能源系统元件的布置与安装展开了探讨分析，重点介绍了油箱、发动机驱动泵、电动泵、蓄压器、油滤、优先阀和地面维护面板等元件的布置与安装设计方法和原则。为民用飞机液压能源系统的元件的安装设计提供指导。

民用飞机；液压能源系统；元件；安装

1 概述

液压能源系统具有比功率大、响应速度快、抗负载刚性大及容易控制等特点[1]，为飞控系统、起落架系统以及反推力系统等负载提供动力源，是飞机的二次能源之一[2]，该系统在保证飞机的飞行安全上有着非常重要的地位[3]。而液压能源系统元件是系统的核心组成部分，其布置与安装设计的合理性对液压能源系统的安全性、维修性以及经济性产生重要影响，本文着重从液压能源系统元件的布置、安装的设计原则与注意事项的角度对民用飞机液压能源系统集成设计展开了讨论。

2 典型民用飞机液压能源系统的组成

为了保证飞机安全，现代民用飞机液压能源系统一般采用三套液压分系统组成冗余架构，图1为典型的民机液压能源系统原理框图。各套子系统一般由以下附件组成：发动机驱动泵、电动泵、防火切断阀、液压油箱组件、油滤组件、蓄压器、能源转换装置、系统综合控制单元、系统安全阀、压力传感器、温度传感器、活门及开关等组成。下文将对主要元件的布置、安装设计进行探讨。

图1 典型民机液压能源系统原理框图

3 液压能源系统元件的安装设计

3.1 基本设计原则

3.1.1 液压能源系统安装设计应满足以下主要目标：

a)满足飞机级的性能要求；b)安全性要求；c)可靠性要求；d)可维护性要求；e)应该容易制造；f)应该可避免制造和维护错误。

3.1.2 液压能源系统安装设计应考虑以下基本原则：

a)最小的安装重量和功率损失；

b)互相隔离的系统以避免共模故障；各独立子系统的液压元件应该尽可能的分开布置，且其安装位置应保证足够的物理隔离以防止共模故障和其他飞机故障模式，包括：①转子爆破；②压力容器爆破；③轮胎爆破，包括爆胎和轮毂断裂和随后的解锁；④作动器支架失效；⑤水和其他油品的冻结和泄露；⑥结冰脱落、冰雹、鸟和其他外部物质的撞击；⑦闪电、电磁干扰、高强辐射；⑧座舱减压；⑨附近存在高温管路；⑩起落架在收上位置着陆（机腹着陆）。

c)防火；

d)所有的液压元件应安装于增压舱外部；

e)所有的经过增压舱和燃油舱的液压管路应采用永久联结。

3.2 各主要元件布置与安装设计注意事项

3.2.1 油箱安装

飞机液压能源系统油箱的主要功能是为液压能源系统工作提供足够的油液，同时起储存油液、分离油液中的气体，沉淀油液中的杂质以及散热等作用。

油箱位置应布置于发动机短舱和转子爆破区以外。为了保证液压泵吸油压力，油箱布置在尽可能的靠近液压泵处，使吸油管长度最小。油箱加油接头和油箱排气阀可以很方便的接近，并且不需要特殊的地面支援设备。液压油箱安装应高于液压泵，使飞机在地面或飞行状态下油泵都有吸油落差压力。油箱的排气阀应位于油箱油液的最高点以利于排气，油箱安装时应倾斜5～8°，高压腔的那一端位于高端。油箱安装的支架必须留有热膨胀收缩空间，以便满足油箱的热膨胀要求，具体安装要求见图2。

3.2.2 发动机驱动泵安装

图2 油箱安装示意图

发动机驱动泵将发动机输出的机械能转化为液压能，为液压能源系统提供压力和流量。

发动机驱动泵应布置在方便观察的位置以便于例行检查，同时高度低于液压油箱的位置，并保证水平安装。通过V型卡箍对驱动泵、发动机附件传动齿轮箱安装座的法兰盘两锥形面进行连接，如图3安装示意图所示。同时应考虑以下因素：由于发动机驱动泵为货架产品，视其结构特点采用合适的安装固定方法。由于安装区域发动机附件都是固定的，安装时应充分考虑各相关机构的情况。为了防止安装错位，应在发动机驱动泵和安装座上设置防错销孔。

图3 发动机驱动泵安装示意图

3.2.3 电动泵安装

电动泵是由电机驱动的液压泵，其布置应远离客舱以降低客舱噪音，并通过安装减震器或者隔振元件以减少电动泵的振动噪音传递到飞机结构上。电动泵应布置在容易观察到的位置以便于例行检查。为了便于液压泵的拆装，液压泵布置时前方不能有其他管路或元件遮挡。电动泵安装高度应低于油箱的位置，并保证水平安装。电动泵的安装与拆装必须使用标准工具，并且不需要拆卸附近的其他元件。拆卸时电动泵的漏油应专门收集在一起。同时，电缆和电气插头的安装应尽可能少和漏油接触。

3.2.4 蓄压器的安装

液压能源系统蓄压器主要用于补偿系统的瞬间峰值响应与大流量需求，并有助于抑制液压能源系统压力脉动。蓄压器的布置应注意：当蓄压器结构性失效或端盖飞出时，应充分考虑对飞行和地面人员、乘客及关键部件的保护，喷射出去的零件不能和其他液压系统管路和元件、燃油系统管路、发动机引气管路和其他关键元件碰撞。

蓄压器采用卡箍形式连接，安装时有油端应高于充气端，以便于蓄压器的有油端排气。蓄压器支架曲面应和蓄压器的外表面相配合。至少有一个支架使用弹簧，弹簧的施力方向为蓄压器轴向，弹簧可以通过低的轴向力给予蓄压器温度补偿。蓄压器安装在支架上需要使用带不锈钢螺杆的卡箍，卡箍上的螺杆不可过扭矩，卡箍和蓄压器之间应使用一层聚四氟乙烯的衬垫。蓄压器安装示意图如图4。

3.2.5 油滤安装

液压油滤是过滤液压油中大于允许尺寸的固体杂质，保持液压油清洁的装置。油滤应安装在易于接近的地方，以便在定期检查时观察油滤压差指示器。在移出油滤油杯及更换油滤滤芯时应保证尽量少的油液溢出。所有的油滤油杯应垂直安装。油滤下方的安装空间应保证油杯移出时不需倾斜。如果油滤上的电气插头接口形式是相同的，在设计时要确保电气线路的长度不会使一个接头的连线能够连接到另外一个上。

图4 蓄压器安装示意图

3.2.6 压力保持优先阀的安装

压力保持优先阀的安装应如下图5，阀体不能使用卡箍，呼吸孔（卸压口）应朝下安装以利于排油，防止集油。

3.2.7 地面维护面板的安装

图5 压力保持优先阀安装示意图

液压地面维护面板是用于布置液压能源系统地面维护工作服务点的装置，地面维护面板应安装在飞机上易于接近的位置。液压维护面板上应布置的接口包括：地面供压，地面加油，地面回油。所有的接口应采用不同口径的快卸接头以防止误操作。快卸接头应尽量垂直向下以减少接头的应力，同时方便操作人员操作重量较大的软管，垂直向下是首选，沿垂直方向倾斜0～45°也是允许的（如图6）。

4 结语

图6 地面维护接头方向选择

本文对民机液压能源系统各典型元件布置、安装的设计原则与注意事项进行了总结与讨论，对于民用飞机液压能源系统布置安装设计具有较强指导意义。

[1]郦正能 主编.飞机部件与系统设计[M].北京航空航天大学出版社，2006.05.

[2]王占林主编.飞机高压液压能源系统[M].北京航空航天大学出版社，2004.11.

[3]李艳军 编著.飞机液压传动与控制[M].科学出版社，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

韩定邦，工程师，主要从事民用飞机液压系统设计工作。

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