孫曉+李長春+董強

【摘 要】在民用飛機液壓系統(tǒng)安裝設(shè)計過程中將維修性納入考慮具有重要的意義。民用飛機液壓系統(tǒng)安裝維修性設(shè)計一般包含可視性、可達性、防差錯、通用性和互換性、可拆裝性等方面的設(shè)計需求。液壓系統(tǒng)安裝設(shè)計虛擬維修性分析過程包含制定維修性分析任務(wù)計劃、維修仿真模型建立與仿真開展、虛擬維修性分析結(jié)果的評價與建議等，對維修性設(shè)計工作具有重要的評價和指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】液壓系統(tǒng)，安裝設(shè)計，維修性，虛擬仿真

0 引言

液壓系統(tǒng)是飛機上主要的二次能源系統(tǒng)之一，液壓能源傳動功率大、響應(yīng)快、抗負載剛性大、技術(shù)成熟，在各型民用飛機上普遍使用，主要為飛控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)以及反推力系統(tǒng)等提供動力源，在保證飛機飛行安全方面占據(jù)著非常重要的地位[1]。飛機的維修性是飛機在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。民機液壓系統(tǒng)安裝設(shè)計維修性的好壞則直接影響到液壓系統(tǒng)安裝生產(chǎn)的效率以及后期檢修、維護的時間、成本以及飛機的出勤率。因此，明確液壓系統(tǒng)安裝維修性設(shè)計需求，在民機設(shè)計過程中將維修性納入考慮之中具有重要意義。

本文結(jié)合實際工程經(jīng)驗，概述了民機液壓系統(tǒng)安裝設(shè)計方面的維修性需求和虛擬維修性分析方法。

1 液壓系統(tǒng)安裝維修性設(shè)計概述

現(xiàn)代民用飛機液壓系統(tǒng)一般采用三套液壓分系統(tǒng)組成冗余架構(gòu)。液壓系統(tǒng)與各用戶（作動器）之間通過液壓管路相連接，液壓設(shè)備之間也通過液壓管路連接。液壓系統(tǒng)的安裝設(shè)計包含液壓設(shè)備及液壓管路的安裝設(shè)計。液壓設(shè)備主要布置在翼身整流罩及后附件艙中，主要包括發(fā)動機驅(qū)動泵、電動泵、油箱組件、油濾組件、各類閥、蓄壓器、傳感器等、生態(tài)瓶。液壓管路則幾乎遍布于飛機全身，包含導(dǎo)管、管接頭、緊固件等。

民用飛機液壓系統(tǒng)安裝維修性需求一般有指標(biāo)性的定量需求，如平均修復(fù)時間（MTTR）、每小時直接維修工時（MMH/FH）等，還有可視性、可達性、可拆裝性、互換性、防差錯等定性需求[2]。本文主要從定性需求進行討論。

2 液壓系統(tǒng)安裝維修性設(shè)計需求

2.1 液壓系統(tǒng)可視性、可達性需求

可達性指在飛機維修過程中維修人員或維修工具接近各個部位的難易程度。對需要檢查和維護的液壓設(shè)備、管路進行安裝設(shè)計時，需考慮可視性、可達性，一般應(yīng)遵循下列基本原則：

（1）液壓系統(tǒng)的可達性應(yīng)滿足CCAR25.611的要求[3]。

（2）經(jīng)常拆卸的液壓設(shè)備應(yīng)布置在維修口蓋附近，如油濾組件、生態(tài)瓶等。

（3）液壓地面維護面板是用于布置液壓能源系統(tǒng)地面維護工作服務(wù)點的裝置，應(yīng)安裝在飛機上易于接近的位置。

（4）接頭、開關(guān)應(yīng)盡可能布置在可達性好的位置上，對須經(jīng)常拆卸的接頭、開關(guān)應(yīng)設(shè)置專用的口蓋。如液壓保險一般布置在專用口蓋后面。

（5）需要頻繁目視檢查的設(shè)備應(yīng)布置在無需移動面板、覆蓋物或其他器件就能看到的地方。如油箱指示表、蓄壓器壓力表布置在可以觀察的位置，或配置專門的觀察口蓋。

（6）管路連接部分應(yīng)設(shè)置在艙（窗）口或口蓋處，以便于拆裝或更換，但不應(yīng)妨礙艙門、口蓋等活動件的工作。

（7）管路應(yīng)排列整齊，盡量避免里外重疊，以便于觀察及維護。

（8）各類標(biāo)牌應(yīng)布置在維修人員全部可見和可接觸的位置。

2.2 液壓系統(tǒng)安裝防差錯設(shè)計需求

液壓系統(tǒng)安裝防差錯設(shè)計主要包含導(dǎo)管與設(shè)備連接的防差錯、導(dǎo)管自身安裝的防差錯以及設(shè)備電氣接口連接的防差錯。具體考慮如下幾點：

（1）導(dǎo)管是否可能錯接入臨近的設(shè)備接口。對于常用的-04導(dǎo)管（1/4英寸）或-06導(dǎo)管（3/8英寸），由于導(dǎo)管的剛度較小，若設(shè)備的兩個接口尺寸相同、且相鄰，則導(dǎo)管容易接錯。一般通過在設(shè)備接口配置不同角度的管接頭解決該問題。

（2）同一根導(dǎo)管是否可能裝反。某些導(dǎo)管外形近似于軸對稱或中心對稱，在安裝時可以強行裝上，但是存在應(yīng)力安裝。一般應(yīng)避免設(shè)計成上述形狀的導(dǎo)管。若確實無法避免，則應(yīng)在導(dǎo)管圖紙上標(biāo)注每個導(dǎo)管直線段的精確尺寸及導(dǎo)管流向，防止安裝錯誤。

（3）液壓設(shè)備電氣接頭連接的防差錯。對于位置相近、接口尺寸相同的設(shè)備，應(yīng)該考慮電氣線路連接的防差錯。一般通過連接器鍵位和尾附件的時鐘區(qū)別，或者利用線纜敷設(shè)路徑、線纜卡箍的位置、線束的長短達到防差錯的位置。

2.3 其他維修性設(shè)計需求

（1）通用性和互換性設(shè)計需求。優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的設(shè)備、零組件。與維修有關(guān)的尺寸、螺紋規(guī)格等均應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。安裝和維修使用的專用工具和設(shè)備種類應(yīng)盡量減少。

（2）可拆裝性需求。需要維修的液壓設(shè)備、導(dǎo)管、管接頭、緊固件等應(yīng)有足夠的拆裝空間，同時要考慮拆裝工具的操作空間，如扳手、導(dǎo)管壓接工具等的操作空間。拆裝操作應(yīng)該方便快速。如在移出油濾油杯及更換油濾濾芯時，油濾下方的安裝空間應(yīng)保證油杯移出時不需傾斜。同時，在檢查或拆卸任意液壓設(shè)備時，應(yīng)該不必拆卸其他設(shè)備。

3 液壓系統(tǒng)安裝虛擬維修性分析

維修性分析是維修性設(shè)計的關(guān)鍵過程之一。維修性分析工作貫穿于整個飛機設(shè)計過程中，是一個不斷迭代、不斷深入的過程。維修性分析可以對設(shè)計方案或模型進行評判，發(fā)現(xiàn)維修性方面的不足之處，從而加以改進和優(yōu)化。

虛擬維修分析是飛機實際工程設(shè)計過程中常用的維修性分析方法。虛擬維修分析是借用產(chǎn)品、工具、人員模型等，根據(jù)維修任務(wù)計劃，虛擬維修的可達性、防差錯設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化、拆裝性等。液壓系統(tǒng)安裝設(shè)計虛擬維修性分析的一般流程是：

（1）制定維修性分析的任務(wù)計劃。根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計特性、維修性需求，確定維修性分析的類別、項目。液壓系統(tǒng)的安裝設(shè)計一般包含前述可視性、可達性、拆裝性、防差錯等類別和項目，要確保檢查計劃的完整性、正確性。

（2）維修仿真模型建立與仿真開展。維修場景模型包含分析對象模型（液壓系統(tǒng)的三維模型）、周邊環(huán)境模型（車間或機庫環(huán)境，飛機機體結(jié)構(gòu)和其他系統(tǒng)模型環(huán)境）、維修設(shè)備和工具模型（扳手、液壓導(dǎo)管的壓接工具等）、維修人員模型。常用的建模和仿真軟件有DELMIA軟件。使用維修仿真軟件，通過操作虛擬人和虛擬維修環(huán)境，實現(xiàn)各種操作動作和運動。按照維修性分析的任務(wù)計劃，完成各個維修性設(shè)計目標(biāo)的分析工作。如圖1所示為液壓油濾維護的可達性虛擬仿真分析過程。

（3）虛擬維修性分析結(jié)果的評價與改進建議。分析結(jié)果的輸出要有具體的評價指標(biāo)。例如可達性分析上，涉及到人體的體型大小、手臂的尺寸，以及一些操作所需要的最小空間等。在可拆裝性分析上，涉及到操作工具的運動范圍、液壓導(dǎo)管和設(shè)備的尺寸能否滿足進出通道限制等。在可視性分析上，涉及到人體的最大視野范圍，頭部的旋轉(zhuǎn)范圍等。通過這些評價指標(biāo)，綜合分析產(chǎn)品的維修性，評價維修性的好壞，并給出優(yōu)化更改建議。

4 結(jié)論

維修性是民用飛機的重要質(zhì)量特性之一。本文從實際工程經(jīng)驗出發(fā)，概述了民用飛機液壓系統(tǒng)安裝維修性設(shè)計需求，重點介紹了液壓系統(tǒng)安裝可達性、防差錯方面的設(shè)計需求。介紹了液壓系統(tǒng)維修性虛擬分析的流程。對民用飛機液壓系統(tǒng)安裝維修性設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義，對其他系統(tǒng)維修設(shè)計也有一定的參考價值。

【參考文獻】

[1]韓定邦，楊化龍，夏鶴鳴.民用飛機液壓能源系統(tǒng)元件的安裝設(shè)計[J].中國科技信息，2012（19）.

[2]《飛機設(shè)計手冊》總編委會.飛機設(shè)計手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，2003.12.

[3]中國民用航空局.CCAR-25R4中國民用航空規(guī)章第25部：運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國民用航空局，2009.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]