一种航空燃油附件综合试验台的设计

郑永梅　叶宏卫　冯业龙　张宇翔

摘要：为进行航空燃油附件打开及关闭压力，内、外部密封性，流量及流阻，电性能测试等，特研制燃油附件综合试验台。该试验台与以往同类试验台不同之处在于将燃油试验与气密试验合二为一。文章从试验台的主要技术指标、结构组成、燃油及供气部分原理、主要液压元件的选用等方面进行了阐述。

关键词：航空燃油附件；液压泵；溢流阀；综合试验台

中图分类号：V233 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0033-02

飞机燃油系统是飞机的重要组成部分，燃油附件的质量好坏直接关系到飞机的飞行安全。为保证各类燃油附件的装机前质量，特研发燃油附件综合试验台。

1 用途

燃油附件综合试验台与以往试验台不同之处在于将燃油试验与气密试验合二为一，可以满足压力加油开关、油量平衡活门、浮子活门、燃油电动开关等各类附件的打开、关闭压力、时间、电流测试，内、外部密封性测试，流量及流阻测试，电性能测试及氮气气密试验等。

2 主要技术指标

燃油附件综合试验台主要技术指标为：（1）工作介质：RP-3航空燃油，固体颗粒污染度优于GJB420A8级；氮气：压力不低于3MPa；（2）系统压力：不小于0.6MPa；流量：不小于20L/min；（3）手摇泵要求：工作压力不小于2MPa，供油量不小于300mL/10个循环；（4）电源要求：电压AC380V50Hz；0～35V、10A直流可调稳压电源；（5）泵源油箱容积：不小于40L；（6）外置油箱容积：250L。

3 试验台主要结构组成

（1）本试验台主要由燃油操作台1台、电气控制柜1台、氮气瓶推车1台、燃油外置油箱及配套附件组成。

（2）燃油操作台采用铝合金框架结构，不锈钢面板。试验台内采用不锈钢管路，耐压不低于2MPa。管路密封均采用航标74°锥面密封，所用外套螺母、平管嘴均使用不锈钢航标件。液压器件安装在试验台内，包括1个不小于40L的不锈钢油箱、电动叶片泵组件、手摇泵、油滤、安全活门、单向阀、流量计、各类阀等。试验操作台台面为不锈钢油盘结构，油盘下设有接油槽，操作台左侧为管路进出口和电气控制进出位。试验台的面板上安装相关的抗震压力表、开关和试验用接口、流量计数显表，供气部分减压阀、试验接管嘴、开关、压力表、单向阀等应与供油部分分开。

（3）电气控制柜采用防爆柜体结构，电气控制仪表和各种开关指示灯安装在面板上，并带移动胶轮和调平地脚。主要由总电源控制系统，泵控制系统，燃油附件开、关控制部分，电流、电压指示，直流可调稳压电源，试验电缆插座，各类指示灯，计时器等组成。

4 燃油、供气系统原理描述

根据各燃油附件技术指标，我们设计了相应的燃油系统和供气系统，并将供气部分与供油部分分区设置。原理图见图1：

4.1 燃油部分原理

燃油部分通过液压泵12和手摇泵13双套供压。使用液压泵12供压时，打开放油开关8，液压泵通过吸油滤10从油箱5中吸油，可向各管嘴供油，进行试验。液压泵出口设有溢流阀14、供油滤16a、单向阀17a，溢流阀14防止系统超压，起卸荷保护泵的作用，供油滤16a用于保护试验台及各被试燃油附件免受污染，单向阀17a防止油液倒流。使用手摇泵13供压时，打开放油开关9，手摇泵12通过吸油滤11吸油，吸油后通过供油滤16b、单向阀17b，打开供油开关18，可向系统各管嘴供油。

进行燃油附件密封性试验、漏油量、活门打开关闭、试验时，根据需要选择液压泵或手摇泵，按压力需求将被试成品接在C（D、E、F）嘴，并打开管嘴对应的压力表前供油开关。试验后，可通过回油开关15卸压。做流量或流阻试验时，用液压泵供压，按不同的压力选择相应的测试接口和压力表，被试产品进油口接在C（D、E、F）嘴，回油接A嘴，打开回油开关20，通过压力表Ⅰ、涡轮流量计21进行测试。

该试验台有1个内置油箱5和1个外置油箱2。内置油箱5主要作用是为系统提供油液，并且具有散热、沉淀杂质和分离油中空气等作用。为防止系统工作时，因液面波动造成压力变化，设置了空气滤4。外置油箱2内安装有浮子活门等被试产品的安装支架，用于相关产品的试验。为便于观察油箱中液面高度，油箱上装置了液位指示器6。为进行油箱的清洗，在油箱最低处装置了放油阀3、7。为防止试验过程中油液污染环境，操作台台面设有接油槽27，接油槽内废油通过放油阀28放出，进行统一回收。

4.2 气源部分原理

气源部分通过氮气瓶向系统提供压力，主要用于燃油附件气密型试验。面板上通过调节气源开关30及二级减压器34手阀，为被试产品提供相应的压力，进行试验。

5 主要液压元件的确定

5.1 液压泵的确定

选择液压泵的主要依据是其额定工作压力和额定流量，同时还应考虑定量或变量、原动机类型、转速、容积效率、总效率、自吸特性、噪声等因素。以下我们主要介绍液压泵额定流量和额定压力及规格的选择。

5.1.1 确定液压泵的额定流量：泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量qP应根据系统所需的最大流量和泄漏量来确定，即：qP≥Kqmax，其中qP为液压泵输出流量，K为系统的泄漏系数，一般K=1.1～1.3（管路长取大值，管路短取小值），qmax为被试产品实际需要的最大流量。

在该试验台中，按被试产品的最大流量来确定qmax。实际中，qmax=20L/min，试验台结构紧凑，管路较短，因此取K=1.1，计算可得泵的输出流量qP≥22L/min。为了避免泵的溢流过多，造成较大的功率损失，选用泵的额定流量qn比泵的输出流量稍大即可，因此最终确定泵的额定流量为25L/min。

5.1.2 确定液压泵的额定压力：液压泵的额定压力根据被试产品所需最高压力来确定。即：pP≥pmax+∑△p，其中pP为泵的工作压力，pmax为所有被试产品的最高工作压力；∑△p为进油路和回油路的总压力损失，对于简单系统可取0.2～0.5MPa，复杂系统可取0.5～1.5MPa。

在该试验台中，被试产品最高压力pmax为0.6MPa，该系统油路较为简单，取∑△p=0.2MPa，代入后可得泵的工作压力pP≥0.8MPa。为保证液压泵有一定的压力储备，泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%左右，因此泵的额定压力pn=0.8×（1+25%）=1MPa。

5.1.3 确定泵的具体结构形式：确定了液压泵的额定流量和额定压力以后，根据对齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵、叶片泵的功率、噪声、污染敏感度、价格等对比，我们最终选择结构紧凑、运转平稳、流量均匀、噪声低、体积小、质量小、价格合理的叶片泵。

5.2 内置油箱容积的确定

为了确定油箱的容积和尺寸，一方面要满足系统供油的要求，另一方面还要保证所有产品均排油时，油液不能从油箱溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的液位不低于最低限度。油箱容积一般按公式V=αqP进行，其中V为油箱的容积，α为系数，一般低压系统α=2；在前文中，qP=22L/min，取α=2，可得V=44L，最后我们制作了一个容积为45L的内置油箱。

5.3 溢流阀的确定

溢流阀选择的依据是在系统中的作用、额定压力、最大流量、压力损失数值、工作性能参数和使用寿命等。由于该试验台压力较低、流量不大，因此我们选择直动式溢流阀即可。在该试验台中溢流阀14主要防止系统压力过载，它的调定压力应高于最高工作压力的10%～20%，即应为0.66～0.72MPa，最后确定溢流阀的调定压力为0.7MPa。

6 结语

该试验台研制成功后，经过一年的使用，满足了多个种类、多个型号燃油附件的试验，并经过后期开发，增加了新增成品的测试。用户评价该试验台简单、可靠、防爆，使用维护方便，试验时安装被试成品方便快捷，各项技术指标均达到设计要求，是值得推广的一种飞机燃油附件综合试验台。

参考文献

[1]金英姬.液压气动技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]张利平.现代液压技术应用220例[M].北京：化学工业出版社，2009.

[3]邵俊鹏.液压系统设计禁忌[M].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：郑永梅（1980—），女，陕西汉中人，中航工业陕西飞机工业（集团）有限公司工程师，在职研究生，研究方向：飞机液压、燃油、环控等方面的成品测试及测试技术。

（责任编辑：周 琼）