民用飞机液压系统安装维修性设计研究

孙晓+李长春+董强

【摘 要】在民用飞机液压系统安装设计过程中将维修性纳入考虑具有重要的意义。民用飞机液压系统安装维修性设计一般包含可视性、可达性、防差错、通用性和互换性、可拆装性等方面的设计需求。液压系统安装设计虚拟维修性分析过程包含制定维修性分析任务计划、维修仿真模型建立与仿真开展、虚拟维修性分析结果的评价与建议等，对维修性设计工作具有重要的评价和指导意义。

【关键词】液压系统，安装设计，维修性，虚拟仿真

0 引言

液压系统是飞机上主要的二次能源系统之一，液压能源傳动功率大、响应快、抗负载刚性大、技术成熟，在各型民用飞机上普遍使用，主要为飞控系统、起落架系统、刹车系统以及反推力系统等提供动力源，在保证飞机飞行安全方面占据着非常重要的地位[1]。飞机的维修性是飞机在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。民机液压系统安装设计维修性的好坏则直接影响到液压系统安装生产的效率以及后期检修、维护的时间、成本以及飞机的出勤率。因此，明确液压系统安装维修性设计需求，在民机设计过程中将维修性纳入考虑之中具有重要意义。

本文结合实际工程经验，概述了民机液压系统安装设计方面的维修性需求和虚拟维修性分析方法。

1 液压系统安装维修性设计概述

现代民用飞机液压系统一般采用三套液压分系统组成冗余架构。液压系统与各用户（作动器）之间通过液压管路相连接，液压设备之间也通过液压管路连接。液压系统的安装设计包含液压设备及液压管路的安装设计。液压设备主要布置在翼身整流罩及后附件舱中，主要包括发动机驱动泵、电动泵、油箱组件、油滤组件、各类阀、蓄压器、传感器等、生态瓶。液压管路则几乎遍布于飞机全身，包含导管、管接头、紧固件等。

民用飞机液压系统安装维修性需求一般有指标性的定量需求，如平均修复时间（MTTR）、每小时直接维修工时（MMH/FH）等，还有可视性、可达性、可拆装性、互换性、防差错等定性需求[2]。本文主要从定性需求进行讨论。

2 液压系统安装维修性设计需求

2.1 液压系统可视性、可达性需求

可达性指在飞机维修过程中维修人员或维修工具接近各个部位的难易程度。对需要检查和维护的液压设备、管路进行安装设计时，需考虑可视性、可达性，一般应遵循下列基本原则：

（1）液压系统的可达性应满足CCAR25.611的要求[3]。

（2）经常拆卸的液压设备应布置在维修口盖附近，如油滤组件、生态瓶等。

（3）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，应安装在飞机上易于接近的位置。

（4）接头、开关应尽可能布置在可达性好的位置上，对须经常拆卸的接头、开关应设置专用的口盖。如液压保险一般布置在专用口盖后面。

（5）需要频繁目视检查的设备应布置在无需移动面板、覆盖物或其他器件就能看到的地方。如油箱指示表、蓄压器压力表布置在可以观察的位置，或配置专门的观察口盖。

（6）管路连接部分应设置在舱（窗）口或口盖处，以便于拆装或更换，但不应妨碍舱门、口盖等活动件的工作。

（7）管路应排列整齐，尽量避免里外重叠，以便于观察及维护。

（8）各类标牌应布置在维修人员全部可见和可接触的位置。

2.2 液压系统安装防差错设计需求

液压系统安装防差错设计主要包含导管与设备连接的防差错、导管自身安装的防差错以及设备电气接口连接的防差错。具体考虑如下几点：

（1）导管是否可能错接入临近的设备接口。对于常用的-04导管（1/4英寸）或-06导管（3/8英寸），由于导管的刚度较小，若设备的两个接口尺寸相同、且相邻，则导管容易接错。一般通过在设备接口配置不同角度的管接头解决该问题。

（2）同一根导管是否可能装反。某些导管外形近似于轴对称或中心对称，在安装时可以强行装上，但是存在应力安装。一般应避免设计成上述形状的导管。若确实无法避免，则应在导管图纸上标注每个导管直线段的精确尺寸及导管流向，防止安装错误。

（3）液压设备电气接头连接的防差错。对于位置相近、接口尺寸相同的设备，应该考虑电气线路连接的防差错。一般通过连接器键位和尾附件的时钟区别，或者利用线缆敷设路径、线缆卡箍的位置、线束的长短达到防差错的位置。

2.3 其他维修性设计需求

（1）通用性和互换性设计需求。优先选用标准化设计的设备、零组件。与维修有关的尺寸、螺纹规格等均应实现标准化。安装和维修使用的专用工具和设备种类应尽量减少。

（2）可拆装性需求。需要维修的液压设备、导管、管接头、紧固件等应有足够的拆装空间，同时要考虑拆装工具的操作空间，如扳手、导管压接工具等的操作空间。拆装操作应该方便快速。如在移出油滤油杯及更换油滤滤芯时，油滤下方的安装空间应保证油杯移出时不需倾斜。同时，在检查或拆卸任意液压设备时，应该不必拆卸其他设备。

3 液压系统安装虚拟维修性分析

维修性分析是维修性设计的关键过程之一。维修性分析工作贯穿于整个飞机设计过程中，是一个不断迭代、不断深入的过程。维修性分析可以对设计方案或模型进行评判，发现维修性方面的不足之处，从而加以改进和优化。

虚拟维修分析是飞机实际工程设计过程中常用的维修性分析方法。虚拟维修分析是借用产品、工具、人员模型等，根据维修任务计划，虚拟维修的可达性、防差错设计、标准化、拆装性等。液压系统安装设计虚拟维修性分析的一般流程是：

（1）制定维修性分析的任务计划。根据产品的设计特性、维修性需求，确定维修性分析的类别、项目。液压系统的安装设计一般包含前述可视性、可达性、拆装性、防差错等类别和项目，要确保检查计划的完整性、正确性。

（2）维修仿真模型建立与仿真开展。维修场景模型包含分析对象模型（液压系统的三维模型）、周边环境模型（车间或机库环境，飞机机体结构和其他系统模型环境）、维修设备和工具模型（扳手、液压导管的压接工具等）、维修人员模型。常用的建模和仿真软件有DELMIA软件。使用维修仿真软件，通过操作虚拟人和虚拟维修环境，实现各种操作动作和运动。按照维修性分析的任务计划，完成各个维修性设计目标的分析工作。如图1所示为液压油滤维护的可达性虚拟仿真分析过程。

（3）虚拟维修性分析结果的评价与改进建议。分析结果的输出要有具体的评价指标。例如可达性分析上，涉及到人体的体型大小、手臂的尺寸，以及一些操作所需要的最小空间等。在可拆装性分析上，涉及到操作工具的运动范围、液压导管和设备的尺寸能否满足进出通道限制等。在可视性分析上，涉及到人体的最大视野范围，头部的旋转范围等。通过这些评价指标，综合分析产品的维修性，评价维修性的好坏，并给出优化更改建议。

4 结论

维修性是民用飞机的重要质量特性之一。本文从实际工程经验出发，概述了民用飞机液压系统安装维修性设计需求，重点介绍了液压系统安装可达性、防差错方面的设计需求。介绍了液压系统维修性虚拟分析的流程。对民用飞机液压系统安装维修性设计具有一定的指导意义，对其他系统维修设计也有一定的参考价值。

【参考文献】

[1]韩定邦，杨化龙，夏鹤鸣.民用飞机液压能源系统元件的安装设计[J].中国科技信息，2012（19）.

[2]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册[M].北京：航空工业出版社，2003.12.

[3]中国民用航空局.CCAR-25R4中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航标准[S].北京：中国民用航空局，2009.

[责任编辑：朱丽娜]