趙紅衛(wèi)

【摘要】飛機(jī)液壓系統(tǒng)管路附件中，軟管失效是導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性降低的重要方面。分析原因發(fā)現(xiàn)，大部分軟管失效為安裝設(shè)計(jì)不恰當(dāng)所致。為了設(shè)計(jì)出可靠性更高的軟管，通過分析飛機(jī)液壓軟管特性，給出了軟管類型選用的考慮方向，然后提出了飛機(jī)液壓軟管安裝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，并將該準(zhǔn)則用于指導(dǎo)實(shí)際設(shè)計(jì)，最后給出了軟管安裝設(shè)計(jì)的示例。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī);液壓系統(tǒng);安裝;軟管

一、飛機(jī)液壓系統(tǒng)軟管概述

管路件是飛機(jī)液壓系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著為飛機(jī)傳輸和分配液壓能源的作用。軟管作為一類特殊的管路件，在諸如運(yùn)動(dòng)件之間的連接、高振動(dòng)環(huán)境下液壓能源的輸送等場合常常被使用，它可以在傳遞壓力能源的同時(shí)吸收振動(dòng)，提供較大的運(yùn)動(dòng)幅度。不同于其他工業(yè)軟管，飛機(jī)液壓系統(tǒng)軟管主要有可靠性高、耐高壓、壽命長、對(duì)重量控制嚴(yán)格等特點(diǎn)，以滿足飛機(jī)的安全性和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性要求。

通常所說的飛機(jī)液壓軟管特指聚四氟乙烯柔性軟管。由于聚四氟乙烯良好的防腐蝕特性及較大的工作溫度范圍，聚四氟乙烯軟管成為民機(jī)液壓系統(tǒng)使用最廣泛的柔性連接件。軟管組件以聚四氟乙烯為內(nèi)管，外覆鋼絲編織層，兩端通過金屬接頭壓接至軟管本體而形成。通常還根據(jù)使用需求不同，在鋼絲編織層以外還設(shè)置有防火套、織物編織等表面包覆層以保護(hù)軟管。

二、飛機(jī)液壓系統(tǒng)軟管的選擇

2.1壓力

目前已有的飛機(jī)液壓系統(tǒng)壓力體制多為3000PSI（90%以上為3000PSI，僅A380等少量機(jī)型為5000PSI）。對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)壓力為3000PSI的液壓系統(tǒng)，壓力管路額定工作壓力為3000PSI，回油管路1000PSI。應(yīng)根據(jù)不同管路的壓力等級(jí)進(jìn)行軟管選用。

2.2溫度

PTFE對(duì)航空油液有著良好的耐腐蝕性能，還具有耐高低溫、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，可被制造成光滑內(nèi)壁軟管，運(yùn)用于液壓系統(tǒng)時(shí)，可降低壓力流體的沿程損失。PTFE本身的溫度使用范圍為-190～250℃，但制成軟管成品后，考慮到增強(qiáng)層的性能等因素，軟管規(guī)范通常會(huì)規(guī)定小于此溫度范圍的使用限制。大多數(shù)鋼絲增強(qiáng)的軟管使用溫度范圍為-54～204℃（-65～400℉），如AS1339、AS604等。對(duì)于織物增強(qiáng)的低壓軟管，最高溫度通常為149℃（300℉）。因此，選用時(shí)需根據(jù)使用位置的環(huán)境溫度，結(jié)合規(guī)范中規(guī)定的溫度等級(jí)進(jìn)行使用。PTFE軟管帶防火套時(shí)，耐受溫度應(yīng)按AS1072或AS1055的要求進(jìn)行選用。

2.3端頭角度

為適應(yīng)不同的連接應(yīng)用，軟管有多種接頭可供選擇，包括直接頭、45?接頭以及90?接頭。每個(gè)端頭都有以上三種選擇，因此對(duì)于每種軟管，共有6種接頭組合?？赏ㄟ^編號(hào)予以指定。對(duì)于45?/-45?，45?/-90?以及90?/-90?三種組合，兩端頭之間還存在相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度問題，需設(shè)計(jì)時(shí)予以指定。例如，件號(hào)AS625H245K195中，195即表示指定兩個(gè)接頭的彎曲角度為195?。較大的端頭角度給設(shè)計(jì)保留了很多自由度，恰當(dāng)?shù)厥褂?5?及90?端頭可以縮短軟管使用長度、增大彎曲半徑等。

2.4其他需求

由于接頭種類較多，軟管選用時(shí)，還需考慮軟管接頭和設(shè)備接頭的匹配性，廣泛使用的有24?錐無擴(kuò)口接頭和37?錐擴(kuò)口接頭。軟管的選用應(yīng)根據(jù)其使用環(huán)境選用合適的表面包覆層。如在火區(qū)使用時(shí)，需選用防火套;為了便于磨損后及時(shí)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)選用防磨套等。最后，飛機(jī)對(duì)重量非常敏感，在滿足其他性能要求的情況下，還需盡可能地選用重量輕的軟管。

三、軟管安裝設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.1軟管失效原因分析

軟管本身是非?？煽康漠a(chǎn)品，其鑒定試驗(yàn)包含-54～204℃熱沖擊、25萬次脈沖、40萬次彎曲等17項(xiàng)嚴(yán)苛測試，同時(shí)還需滿足TSO-C140要求的質(zhì)量控制流程及其規(guī)定的其他試驗(yàn)項(xiàng)目。但事實(shí)上，軟管失效的報(bào)告仍時(shí)有發(fā)生。具體原因有以下方面：（1）與結(jié)構(gòu)之間距離過小而導(dǎo)致軟管磨損;（2）運(yùn)動(dòng)時(shí)受扭而造成軟管壽命縮短，實(shí)驗(yàn)表明，使液壓軟管在扭轉(zhuǎn)5%的狀態(tài)下運(yùn)行，軟管的工作壽命將下降70%左右;（3）運(yùn)動(dòng)時(shí)彎曲半徑過小而引起管路阻塞等。

3.2軟管安裝設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

為降低軟管失效概率，提出如下安裝設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：（1）布置管路時(shí)，應(yīng)確保所有工作情況下，不得與鋒利或硬質(zhì)結(jié)構(gòu)相碰;（2）應(yīng)遠(yuǎn)離高溫元件及設(shè)備，如引氣管路;（3）根據(jù)實(shí)際需要確定軟管長度，應(yīng)避免過長或過短（過長容易造成軟管形狀難以控制，過短容易造成較大的安裝應(yīng)力）;（4）對(duì)于使用直接頭會(huì)造成軟管彎曲較大的情況，應(yīng)使用45?、90?接頭;（5）當(dāng)安裝在火區(qū)和易受磨損的位置時(shí)，應(yīng)使用防火或防磨套軟管;（6）在安裝和實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中，軟管均不得受扭;（7）在有兩根以上軟管相連的地方，要使用不同管徑，以防止錯(cuò)誤連接;（8）按規(guī)定的擰緊力矩進(jìn)行操作，防止破壞密封面;（9）軟管兩端均需固定在剛性較大的物體上，如結(jié)構(gòu)支架固定的過框接頭、設(shè)備本體等，防止將軟管的應(yīng)力傳遞到普通硬管上;（10）應(yīng)用于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接時(shí)，應(yīng)考慮最大的運(yùn)動(dòng)量，同時(shí)保證最大運(yùn)動(dòng)量情況下及在整個(gè)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)內(nèi)的彎曲半徑及制造誤差，還應(yīng)考慮加壓后的伸長率及釋壓后的縮短率（±2%），仍需和周邊結(jié)構(gòu)滿足至少25.4mm的間隙。

四、具體安裝注意事項(xiàng)

4.1泵出口

液壓泵是液壓系統(tǒng)主要的設(shè)備之一，它承擔(dān)著產(chǎn)生液壓能源的作用，具有功率大、振動(dòng)頻率高的特點(diǎn)。因此，泵出口需設(shè)計(jì)為軟管連接，同時(shí)，為避免將液壓泵的振動(dòng)傳遞到機(jī)身結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞，通常采用非金屬減震墊進(jìn)行安裝。由于減震墊具有易變形的特性，泵出口的軟管還需考慮由減震墊變形而引起的位移。

4.2平尾過渡

對(duì)于飛機(jī)來說，水平尾翼通常都有一定的運(yùn)動(dòng)幅度，起著為飛機(jī)配平的作用。由于液壓軟管需要將機(jī)身的液壓能源輸送至水平尾翼作動(dòng)器，在機(jī)身和水平尾翼過渡處也必須使用軟管，以保證水平尾翼運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓軟管不受破壞。如圖4所示，考慮各種水平尾翼極限狀態(tài)下的軟管彎曲半徑，并考慮上述極限狀態(tài)下軟管的制造公差的情況下，初步確定了合適的軟管長度。然后將初步確定長度的軟管進(jìn)行運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的模擬，以確保彎曲半徑，與周邊零部件的間距等滿足要求后最終確定。為了限制軟管運(yùn)動(dòng)范圍，還應(yīng)在軟管兩端設(shè)置支架。

【總結(jié)】

軟管作為飛機(jī)液壓管路系統(tǒng)中廣泛使用的壓力傳輸元件，由于其惡劣的使用環(huán)境，它的設(shè)計(jì)和使用應(yīng)非常慎重。在設(shè)計(jì)過程中，需充分論證是否有其他更可靠的替代元件，若最終確定使用軟管，應(yīng)考慮周邊各種不利情況，采取一切措施避免實(shí)際使用時(shí)造成磨損、褶皺等。同時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)也是降低軟管失效，提高系統(tǒng)可靠性的重要保證。在運(yùn)營階段應(yīng)定期檢查，一旦發(fā)現(xiàn)破損和泄漏應(yīng)盡快查明原因，并立即更換。

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