民用飞机机翼液压管路设计探讨.pdf

机 械制造 夏鹤鸣 ， 等 民用飞机机 翼液压 管路设 计探 讨 民用飞机机 翼液压管路设计探 讨 夏鹤鸣， 范平 ， 韩定 邦 上海飞机设计研 究院 液压 系统 设计 研究部 上海 2 0 1 2 1 0 摘要 对 液压 系统机翼管路布局设 计 方 法进 行 了探 讨 。分别从 机翼 液压 管路 设 计的基 本原 则和需关注的重 点问题提 出了机翼 液压 系统管路设计 的解决方法 。 关键 词 液压 系统 ； 液压管路 ； 机 翼 中图分 类号 T H1 2 文献标 志码 A 文章编号 1 6 7 1 _ 5 2 7 6 2 O 1 2 0 2 - 0 0 3 2 - 0 2 De s i g n o f Hy dr a ul i c Tu bi ng i n Ci v i l Ai r c r a f t W i ng XI A He mi n g， Fa n Pi n， HAN Di n g ba n g S h a n g h a i A i r c r a f t D e s i g n a n d R e s e a r c h i n s t it u t e， H y d r a u l ic S y s t e m D e p a r t me n t ， S h a n g h a i 2 0 1 2 1 0 ， C h i n a Abs t r ac t Th is p ap e r dis c u s s e s t h e t u bing l a y ou t me t ho d s of t h e h y d r a u l ic s y s t e m i n air c r af t wi n g an d a c c o r i n g t o t h e hy dr au l ic t u bing b a s i c p r i n c iples an d r e l a t e d k e y is s ue s，p r o p o s es t h e t ub i n g d es ign s o l u t i o n o f t h i s s y s t em． Ke y wo r dsh y dr au l ic s y s t e m ； h y dr au li c t u bin g； wing 0 引言 液压能源系统具有功率大、 响应速度快、 抗负载刚性 大及容 易控 制等特点 ⋯ ， 主要 为 飞机 的飞行控 制 系统、 起 落架系统以及反推力系统等重要负载提供动力源， 以实现 各负载 预定 的功能 ， 是飞机 的主动脉 J ， 液 压系统 在保 证 飞机 的飞行安全方 面 占据 着非 常重要 的地 位 。液压 系 统 与各 液压用户是通 过液压管路相连接 的 ， 而在整个 飞机 机翼上分布有近一半的液压管路， 而这些管路布局是否合 理直接影响在各种最不利情况下能否保证飞机安全的关 键环节 ， 因此机翼液压管路布局的合理设计对飞机安全有 重要 意 义。 1 民用 飞机液 压 系统构 架及 机 翼上 管路分布 流板 图 1 民用飞机机翼液压管路 系统分布 图 为 了保证 飞机安全 ， 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 ， 表 1 为液压能源系统在各 、 主 要 机型 的 配 置 情 况。 2 机翼液压 管路设计原则 表 1 液压能源 系统在 主要机型的配置情 况 图 1 为液压管路系统在机翼上布置的典型情况， 从图 1中可以看出， 与 3套液压分系统相对应， 在机翼上分布 有 3套液压分系统的管路。为了保证多套液压分系统架 构的冗余有效性， 机翼上的不同液压分系统的管路应保持 独立性 。 机翼液压管路设计关系到管路制造、 安装装配的难易 程度 ， 关系到与结构、 其他系统机械接口的合理与否， 更涉 及到安全问题等。根据多年的设计经验， 认为机翼区域液 压管路设计时应遵循下列基本原则 a 机翼上各套分系统间管路应尽量隔离， 在空间上 相互错 开 。 b 管路 连接处须 有防差 错设 计 J ， 并 考 虑导 管及 管 接 头的可维护性 。 作者 简介 夏鹤鸣 1 9 8 3 一 ， 男 ， 江苏如皋人 ， 助理工程师 ， 硕士 ， 主要从 事民用 飞机 液压系统的设计研究工作 。 3 2 h t t p ／ ／ Z Z H D ． c h i n a j o u rna 1 ． n e t ． c n E m a i l Z Z H D c h a i n a j o u m a 1 ． n e t ． c n 机械制造与自动化 机械制造 夏鹤 鸣， 等 民用飞机机翼 液压管路设 计探 讨 C 管路安装应保证 合适 的支 承 间隔 ， 并避 免在 两个 刚性支承接头之 间安装直 导管 ， 尽量 减少 弯管和 分支 ， 尽 量减少接头数量 ， 接头附近应有支撑 。 d 导管和导管之 间 ， 导管 和结 构 、 运 动件 之 间 ， 导管 和其他系统之间应有合理的足够的间隙， 以保证在最不利 的制造公差、 最严酷的环境条件和最严重变形条件下不产 生相互接触 和磨损 。 e 在 空间无法 同时满足导管与结构及 运动件之 间的 间隙要求时 ， 应优先满足与运动件之间的间隙， 并且保证 该间隙稳定 。 f 导管现场取样 制造 、 安装及 检验时 ， 应考 虑运 动件 的包络面 ， 避免在错误 的空 间内进行 ， 同时导管取 样应 以 电子样机数模为指导， 以便对取样状态的控制。 3 机翼管 路布局 设计 需关 注 的重点 问题 a 转子爆破 刮 机翼液压管路设计时， 必须考虑适航条款 C C A R 2 5 ． 9 0 3 d 1 中的非 包容性转子爆破要求 ， 即当发生转 子爆 破时应保证飞机还能够继续安全飞行和降落。对此总结 了业界 的解 决办 法是对液 压系统所有 附件尽量 布置在转 子爆破区以外 ， 对必 需要经过转子爆破 区的不 同液压 系统 管路 应相互隔离 ， 在 空间错 开 ， 并充分 利用机 身结构 本身 的大梁、 隔框等具有较强承载能力的结构部件 ， 使液压管 路在受到外部强烈冲击 的情况下得到机身结构的保护。 这样能保证 万一发 生转子爆 破时 飞出的碎片不 会损坏所 有 液压系统。 b 鸟撞 如果机翼前缘布置液压管路则需要考虑鸟撞防护问 题 ， 即当机翼前缘被 8磅重的鸟撞击时能够保证飞机继续 安全飞行和降落， 也就是如果撞到液压管路也要能够保证 飞机继续 安全飞行和 降落 。解决 办法是 尽量在 机翼 前缘 不布置液压 管路 ， 如果 一定要 在机翼 前缘 布置液 压管 路 ， 则只 布置一套 或两套 ， 对 三套 系统管 路进行 隔离设 计 ， 并 对前缘结构进行加 强 ， 确保不造成超过 一套 独立的液压系 统失效 。 c 机翼变形 机翼在 飞行过 程中会产生较大的变形 ， 安装 在机翼长 度范围内的液压系统管路也将产生相应的变形。液压管 路一般需设计有若干支架与机翼结构连接， 使管路与机翼 结构变 形 协 调 ， 限 制 不 希 望 的 变 形 ， 消 除 变 形 与 应 力 的突变 。 d 机翼燃油箱防爆 一 般情况下， 机翼后缘空间难以容纳三套液压管路。 因此 部分 液压管路需穿过燃油箱 ， 这就会把液压 系统热量 传给了燃油箱 ， 必须考虑适航条款 C C A R 2 5 ． 9 8 1中的燃油 箱点燃防护要求。液压系统在工作过程中， 液压油的温度 会升高， 机翼燃油箱中液压管路设计温度必须低于一个安 全的温度 ， 避免液压管路成为点火源。一般民用飞机液压 油箱上装有温度开关 ， 它可将油箱 内的温度 液压系统最 高温度 控制在特定温度以下。其工作原理为 ， 若油箱内 Ma c h i n e B u i ld i n g 8 Au t o m a t i o n ， A p t 2 0 1 2， 4 1 2 3 2～力 液压油 的温度超过 特定 温度 ， 油箱温度开关 自动切断对 外 供油 ， 从 而不会导致燃 油温度 继续升 高。而且 ， 每个 系统 油箱的油液温度能够显示在驾驶舱的显示器上， 若温度大 幅度升高 ， 驾驶 员能够及时发现并采取措施 。 e 机翼 油箱液压管路泄漏 液压系统管路穿过机翼 油箱 ， 应考虑管路及相关元件 的泄漏问题 ， 保证燃油系统的清洁度。 1 燃油箱 内部 的液压导管可采用可靠 的永 久性 密封 接头， 这种接头的结构是金属对金属的冲模压接， 并采用 密封性好的硅树脂橡胶密封套， 提供了可靠的密封， 可在 最大程度上减小泄漏 的可能性 。 2 从发动机的性能 角度 ， 若发 动机 所使 用 的燃 油 中 所含液压油 的密度小 于发动机允 许的特定值 ， 其稳定工作 状态不会受到影响。因此液压系统在机翼燃油箱中的最 大泄漏量与燃油箱 中备用油 量 的比值应小 于发动 机允许 的特定值 。 3 液压系统的每个油箱的液量应能够显示 在驾驶舱 的显示器上 ， 若产生 较大 的泄漏 问题 ， 驾驶员 可 以及 时发 现并采取相应措施制止情况 的恶 化。 f 闪 电防护设计 需对穿入燃油箱翼盒 内及燃油箱 附近的液压 管路 ， 进 行闪电防护重点考虑 。需确定发生 闪电情况下 ， 流人燃油 箱液压管路的闪电电流， 以此确定如何对液压管路进行闪 电防护。同时也需要考 虑液压 管路之 间 ， 与电缆 之 间， 燃 油管路之间产生 的次生效应 。 4 结论 民用 飞机机翼上分布 系统众 多 ， 可布置 空 间狭小 ， 在 机翼上合理布置液压管路的确是很大的挑战。本文对现 代民用飞机机翼管路设计中的基本原则和需考虑的重点 问题进行 了总结和探讨 ， 给 出了机翼管路 布局设计 的解决 办法 ， 对于机翼液压管路布局设计具有较强指导意义。 参考 文献 [ 1 ]郦正能 ， 主编． 飞机部件与系统 设计 [ M] ．北 京 北京航 空航 天大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． 5 ． [ 2 ]王 占林 ， 主编． 飞机高压 液压 能源 系统 [ M] ． 北京 北 京航 空 航天大学 出版社 ， 2 0 0 4 ． 1 1 ． [ 3 ]李艳军 ， 编著． 飞机液压传动与控制 [ M] ． 北 京 科学 出版社 ， 2 o o 9． 0 2． [ 4 ]肖翔 ， 夏雨冰 ， 等． 超薄翼型上液压系统布置的设计分析 [ J ] ． 民用飞机设计与研究 ， 2 0 1 0 ， 1 2 ． [ 5 ]S A E AR P 4 7 5 2 D e s i g n a n d I n s t a l l a t i o n o f C o m m e r c i a l T r a n s p o r t Ai r a f t Hy d r a u l i c s S y s t e ms [ 6 ]AC 2 0 1 2 8 A D e s i g n C o n s i d e r a t i o n s f o r Mi n i m i z i n g H a z a r d s Ca u s e d B y Un c o n t a i n e d Tu r b i n e E n g i n e a n d Au x i l i a r y P o we r Un i t Ro t o r F a i h i r e 收稿 日期 2 0 1 1 0 90 2 33