馮軼博

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，中國(guó) 上海201210）

0 引言

液壓系統(tǒng)是飛機(jī)上最重要的機(jī)載系統(tǒng)之一，是飛機(jī)的重要姿態(tài)控制和安全保證子系統(tǒng)?，F(xiàn)代飛機(jī)上的作動(dòng)系統(tǒng)有液壓、電力、氣壓和機(jī)械作動(dòng)系統(tǒng)等四種形式。液壓作動(dòng)的特點(diǎn)是重量輕、動(dòng)作平衡可靠，易于維修檢查，除少量的摩擦損耗外，能量傳輸效率幾乎達(dá)到100%，因而液壓作動(dòng)系統(tǒng)成為現(xiàn)代飛機(jī)上操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要?jiǎng)恿?，在操縱面和增升裝置等飛行控制領(lǐng)域，以及起落架收放、剎車、轉(zhuǎn)彎等方面應(yīng)用最廣，目前的飛行器幾乎完全采用液壓作為動(dòng)力，并由飛控計(jì)算機(jī)進(jìn)行電傳綜合控制，來(lái)操縱飛機(jī)控制舵面，實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)和軌跡的控制。機(jī)載作動(dòng)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣將直接影響飛機(jī)的整體性能和安全可靠性，由此更可體現(xiàn)出對(duì)液壓系統(tǒng)研制過(guò)程規(guī)劃的重要性。

1 液壓系統(tǒng)的功能及組成

商用飛機(jī)液壓系統(tǒng)按功能可分為液壓能源系統(tǒng)和工作回路兩個(gè)部分。液壓能源系統(tǒng)應(yīng)滿足為飛機(jī)上所有使用液壓驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)部位提供液壓能源，并保證卸荷與散熱等方面的要求，具有充分的安全性與可靠性。液壓能源系統(tǒng)主要由包括產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換液壓能量的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)泵、能源轉(zhuǎn)換裝置，儲(chǔ)存油液的油箱，清潔油液的油濾，各種控制液流的閥類，管路系統(tǒng)，監(jiān)視壓力、溫度和油量等的指示系統(tǒng)，邏輯控制組件以及維護(hù)組件組成。 系統(tǒng)額定工作壓力一般為3000psi 或5000psi，主流工作介質(zhì)為阻燃磷酸酯基液壓油。

隨著飛機(jī)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)的用途日趨擴(kuò)大，工作回路中所操縱的對(duì)象日益增多。不同的機(jī)型，根據(jù)需要配置的液壓系統(tǒng)用戶不同，但基本都是需要大功率驅(qū)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件，較為典型的液壓用戶有：

1）主飛行操縱：升降舵、方向舵、襟翼、副翼、多功能擾流板、地面擾流板；

2）高升力系統(tǒng)操縱：襟翼系統(tǒng)、縫翼系統(tǒng)、襟翼翼尖剎車、縫翼翼尖剎車；

3）起落架收放、主起機(jī)輪剎車、前輪轉(zhuǎn)彎；

4）發(fā)動(dòng)機(jī)推力反向系統(tǒng)；

5）客艙、貨艙、起落架艙等艙門操縱系統(tǒng)；

6）其它不頻繁使用的用戶，如沖壓空氣渦輪（RAT）的地面回收功能。

液壓系統(tǒng)一般均由四類元件組成，包括動(dòng)力元件，如液壓泵，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能；執(zhí)行元件，如液壓作動(dòng)筒和液壓馬達(dá)，將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；控制元件，如各種液壓閥，調(diào)節(jié)各個(gè)部分液體的壓力、流量和方向，控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，滿足工作要求；輔助元件，除上述三項(xiàng)組成元件之外的其它元件，包括油箱、油濾、散熱器、蓄壓器及導(dǎo)管、接頭和密封件等。

2 液壓系統(tǒng)研制過(guò)程

液壓系統(tǒng)的研制過(guò)程是飛機(jī)研制壽命周期中研制階段的子集，即從液壓系統(tǒng)功能分配到完成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 基于SAE ARP 4754A 的飛機(jī)研制壽命周期。其中的飛機(jī)或系統(tǒng)研制過(guò)程包含了功能、架構(gòu)、設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)等過(guò)程，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷更正、優(yōu)化系統(tǒng)功能。

將液壓系統(tǒng)研制過(guò)程細(xì)化，有以下的主要研制過(guò)程。 首先需根據(jù)需求定義出液壓系統(tǒng)要求的所有功能，然后進(jìn)行液壓系統(tǒng)的冗余度分析，確定采用1、2 或3 套液壓系統(tǒng)，確定液壓用戶的分配并形成系統(tǒng)原理圖。 接下來(lái)需要編寫初步系統(tǒng)安全性分析（Preliminary System Safety Analysis）報(bào)告，選擇并確定液壓系統(tǒng)各作動(dòng)原件的類別及具體型號(hào)，形成初步的系統(tǒng)布局圖和元器件安裝圖并確定各作動(dòng)元件的關(guān)閉及流量控制方法。建立液壓能源生成系統(tǒng)的需求表，設(shè)計(jì)能源生成系統(tǒng)并完成系統(tǒng)級(jí)的熱分析計(jì)算，完成最終系統(tǒng)布局圖和元器件安裝圖，開展系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)研究并完成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。確認(rèn)設(shè)計(jì)滿足需求，開展元器件的設(shè)備鑒定試驗(yàn)、地面以及飛行試驗(yàn)。進(jìn)行液壓系統(tǒng)的安全性分析（System Safety Analysis）。并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行安全性分析的過(guò)程中按需優(yōu)化或更正相關(guān)的設(shè)計(jì)輸入，完善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 整個(gè)液壓系統(tǒng)的研制流程圖如圖1 所示。

圖1 液壓系統(tǒng)研制流程圖

其中液壓能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（不含系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)）又可細(xì)化如下過(guò)程：

1）建立液壓能源系統(tǒng)需求表；2）完成液壓能源系統(tǒng)原理圖；3）選擇液壓油箱類型；4）確定液壓泵、蓄壓器及液壓油箱的規(guī)格；5）選擇油箱油位指示方式；6）選擇壓力卸荷閥；7）油濾選型；8）建立液壓能源生成系統(tǒng)的需求表；9）確定哪個(gè)油濾需要旁通功能；10）如采用蓄壓器，確定蓄壓器類型；11）完成系統(tǒng)布局圖和元器件安裝圖；12）進(jìn)行系統(tǒng)及的熱分析；13）如需要，設(shè)計(jì)熱交換器；14)設(shè)計(jì)地面維護(hù)接口；15）按需重做（迭代）。

3 結(jié)束語(yǔ)

商用飛機(jī)液壓系統(tǒng)研制過(guò)程的特點(diǎn)主要是所實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在滿足系統(tǒng)需求及適航規(guī)章要求的同時(shí)，還要保證液壓系統(tǒng)的完整研制過(guò)程按照審查方認(rèn)可的設(shè)計(jì)流程完成系統(tǒng)需求捕獲、分配及確認(rèn)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證和安全性評(píng)估、分析等工作。

［1］INCOSE，SYSTEMS ENGINEERING HANDBOOK.Version 3.2.2 October 2011[Z].

［2］SAE ARP 4754A，Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems[Z].2010-12.