劉超

摘 要：本文對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)球面框管路安裝設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，闡述飛機(jī)液壓系統(tǒng)管路穿框設(shè)計(jì)及管路連接設(shè)計(jì)的若干設(shè)計(jì)方案，從安裝布置、密封、對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響、重量、制造、維修和成本等方面，論述了各設(shè)計(jì)方案存在的優(yōu)缺點(diǎn)，為今后飛機(jī)液壓系統(tǒng)管路在球面框位置的設(shè)計(jì)提供參考擴(kuò)展思路，使球面框位置的液壓系統(tǒng)管路安裝設(shè)計(jì)更加安全、可靠與便捷。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 球面框 穿框

中圖分類(lèi)號(hào)：TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0006-02

1 概述

目前，民用飛機(jī)通常采用兩套或兩套以上的液壓系統(tǒng)，為飛控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)等用戶(hù)提供液壓動(dòng)力源[1]，以提高飛機(jī)的安全性，每套液壓系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、互為冗余。液壓系統(tǒng)成品件一般集中安裝在中機(jī)身整流罩及后機(jī)身液壓艙內(nèi)，這樣無(wú)論是從整流罩內(nèi)液壓系統(tǒng)通向飛機(jī)尾翼飛控作動(dòng)器，還是從后機(jī)身液壓艙到機(jī)翼相關(guān)作動(dòng)器等用戶(hù)，液壓系統(tǒng)管路通常需要穿過(guò)球面框。液壓系統(tǒng)管路在球面框安裝設(shè)計(jì)工作一般包括管路穿框設(shè)計(jì)和管路連接設(shè)計(jì)，除滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)自身安裝要求外，還需考慮球面框的強(qiáng)度、密封和變形等因素，這給液壓系統(tǒng)管路安裝設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定難度，本文對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)球面框管路穿框和管路連接方案設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

2 液壓系統(tǒng)球面框管路穿框設(shè)計(jì)

民用飛機(jī)球面框位置的液壓系統(tǒng)管路布置通道，通?？拷蛎婵蛳虏?，且低于地板梁[2]，以便液壓系統(tǒng)管路在飛機(jī)地板下敷設(shè)安裝。液壓系統(tǒng)管路在球面框位置通常采用穿框接頭進(jìn)行穿框設(shè)計(jì)，根據(jù)管路穿框接頭安裝形式，液壓系統(tǒng)球面框管路穿框設(shè)計(jì)方案大概分為直接穿框、航向穿框和垂直于球皮穿框三種方案。

2.1 直接穿框方案

該方案液壓管路使用穿框接頭直接在球面框球皮上進(jìn)行穿框設(shè)計(jì)，球面框球皮結(jié)構(gòu)為液壓系統(tǒng)管路接頭設(shè)計(jì)安裝孔，保證穿框接頭安裝。穿框接頭安裝方式如圖1所示，穿框接頭法蘭位于增壓側(cè)，通過(guò)平墊圈和螺母安裝在球皮上，為使接頭穿框位置的氣密性達(dá)到要求，此處密封按貼合面密封進(jìn)行處理，以保證球皮的密封性。

該方案優(yōu)點(diǎn)：

（1）穿框位置可靈活選擇，管路安裝空間大，操作方便。

（2）球面框球皮開(kāi)孔小，對(duì)球皮的強(qiáng)度性能影響較小。

（3）結(jié)構(gòu)件形式簡(jiǎn)單，便于制造，成本較低。

該方案缺點(diǎn)：

（1）穿框接頭在球皮上的配合形式為平面貼合到曲面上，密封工藝較復(fù)雜，更適用于球皮曲率較小的機(jī)型。

（2）可靠性相對(duì)較低，由于飛機(jī)在飛行過(guò)程中，蒙皮兩側(cè)的壓差會(huì)發(fā)生變化，球皮也會(huì)發(fā)生一定變形，頻繁的變形會(huì)增大穿框接頭密封故障幾率。

2.2 航向穿框方案

該方案為液壓系統(tǒng)管路沿航向布置，在球面框上需設(shè)計(jì)豎直分離面，為液壓系統(tǒng)管路穿框接頭提供安裝支持面。分離面結(jié)構(gòu)件可設(shè)計(jì)為向前凸也可設(shè)計(jì)為向后凸，同時(shí)應(yīng)考慮凹槽內(nèi)，預(yù)留接頭安裝時(shí)工具操作的必要空間，即分離面設(shè)計(jì)應(yīng)足夠的大，如圖2所示。

航向穿框接頭安裝方式與直接穿框方案除密封形式不同外，其他安裝形式相同，其密封采用填角密封，保證接頭穿框開(kāi)孔的密封性。

該方案優(yōu)點(diǎn)：

（1）液壓系統(tǒng)管路可不分段，直接安裝到球皮分離面零件上，管路裝配簡(jiǎn)單。

（2）管路接頭少，降低了管路泄露風(fēng)險(xiǎn)。

（3）穿框接頭安裝在平面上，密封工藝相對(duì)簡(jiǎn)單且密封性好。

該方案缺點(diǎn)：

（1）液壓系統(tǒng)管路布置位置較為局限，通常地板梁下部管線(xiàn)較多，地板梁與球皮間距較小，液壓系統(tǒng)管路應(yīng)與其他系統(tǒng)保持一定的隔離距離，液壓系統(tǒng)管路布置位置可調(diào)空間較小。

（2）球皮上管路分離面位置距球皮邊緣相對(duì)較近，特別是支線(xiàn)飛機(jī)等較小型飛機(jī)上，邊距會(huì)更近，同時(shí)球皮在該位置需為液壓管路設(shè)計(jì)較大的開(kāi)孔，球皮的強(qiáng)度性能相對(duì)較差。

（3）球皮上分離面零件制造較為困難，零件變形對(duì)材料要求較高。

2.3 垂直于球皮穿框方案

同航向穿框方案類(lèi)似，將液壓系統(tǒng)管路穿框方向設(shè)計(jì)成與球皮表面垂直，分離面零件接頭安裝支持面應(yīng)使用接頭方向設(shè)計(jì)并足夠大，以滿(mǎn)足接頭安裝與維修空間。該方案接頭安裝形式同直接穿框方案，密封形式采用填角密封，保證穿框開(kāi)孔處密封性。

該方案優(yōu)點(diǎn)：

（1）液壓管路穿框位置更為靈活，不受地板梁高度限制，可規(guī)避球皮的疲勞敏感區(qū)域。

（2）球皮開(kāi)口較航向穿框方案小，對(duì)球皮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能影響較小。

（3）穿框接頭安裝在平面上，密封工藝相對(duì)簡(jiǎn)單且密封性好。

（4）分離面零件容易成型，降低了制造難度和成本。

該方案缺點(diǎn)：

增加管路分段，因分離面方向非航向，所以液壓系統(tǒng)管路走向布置需要適配分離面，這樣與中后機(jī)身對(duì)接的液壓管路需要增加管路分段及管路對(duì)接接頭數(shù)量。

3 液壓系統(tǒng)球面框管路連接設(shè)計(jì)

飛機(jī)球面框前部為增壓區(qū)，后部為非增壓區(qū)，為保證機(jī)上人員乘坐安全性和舒適性，飛機(jī)在飛行過(guò)程中增壓區(qū)會(huì)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，球面框前后的壓差會(huì)發(fā)生變化，球面框球皮結(jié)構(gòu)則會(huì)發(fā)生一定的變形。這對(duì)在球面框上穿框的液壓管路帶來(lái)不利影響，因此在液壓系統(tǒng)球面框管路安裝設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮球皮變形因素。消除球面框球皮變形對(duì)液壓系統(tǒng)管路的危害，通常采用軟管或硬管增加管彎[3]兩種連接方案解決。

（1）軟管連接方案。

通過(guò)軟管將中后機(jī)身液壓系統(tǒng)管路與球面框上穿框接頭連接，利用軟管消除球面框球皮的變形量。

該方案優(yōu)點(diǎn)：軟管對(duì)球皮變形吸收較好，安全性更好，而且便于安裝。

該方案缺點(diǎn)：軟管重量大、成本高，同時(shí)軟管兩側(cè)均為螺接，相當(dāng)于在飛機(jī)地板下增加了液壓系統(tǒng)管路泄漏的幾率，一旦發(fā)生泄漏，維修較為困難。

（2）硬管連接方案。

中后機(jī)身液壓系統(tǒng)管路可直接使用硬管連接至球面框穿框接頭上，并在球面框附件適當(dāng)增加管彎，用于吸收球面框球皮帶來(lái)的變形。

該方案優(yōu)點(diǎn)：管路重量較軟管輕，成本低。

該方案缺點(diǎn)：硬管承受變形量較小，頻繁變形對(duì)管路壽命存在不利影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從管路穿框和管路連接兩個(gè)方面，對(duì)液壓系統(tǒng)球面框管路安裝設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與討論，其中提及的設(shè)計(jì)方案各有利弊，飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，從中選擇適合機(jī)型的設(shè)計(jì)方案，使飛機(jī)各項(xiàng)性能最大化。同時(shí)本文的研究?jī)?nèi)容也可推廣至飛機(jī)其它系統(tǒng)球面框位置管路設(shè)計(jì)，具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 李艷軍.飛機(jī)液壓傳動(dòng)與控制[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[2] 《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)5民用飛機(jī)總體設(shè)計(jì)[S].2005.

[3] SAE ARP 4752 Aerospace-Design and Installation of Commercial Transport Aircraft Hydraulic Systems[S].