第2章飛機液壓系統(tǒng)

1、 2.1液壓系統(tǒng)概述液壓系統(tǒng)概述 2.1.1液壓傳動原理 2.1.2液壓系統(tǒng)的組成 2.1.3工作液 飛機操縱控制的動力有機械與電力傳動、液壓與氣壓傳動。 其中液壓傳動有重量輕、體積小、輸出功率大、效率高、自潤滑和便于控制等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代飛機上一個非常重要的大系統(tǒng)。 液壓傳動原理液壓傳動是一種以液體為工作介質(zhì)，利用液體靜壓能來完成傳動功能的一種傳動方式。液壓系統(tǒng)的傳動原理， 液壓傳動原理液壓傳動是以液體作為傳遞能量的介質(zhì)而且必須在封閉的容器內(nèi)進行。為克服負載必須給油液施加足夠大的壓力，負載愈大所需壓力亦愈大。這是液壓傳動中的一個基本原理壓力決定于負載（包括外負載和油液的流動壓力損失）。千克力

2、千克力/ /厘米厘米2 2kgf/cmkgf/cm 2磅磅/ /英寸英寸2 2PSIPSI帕帕PaPa毫米汞柱毫米汞柱mmHgmmHg1.014.23398067735.56液體壓力的單位液體壓力的單位要完成一定的傳動動作，僅利用油液傳力是不夠的，還必須使油液不斷地向執(zhí)行機構運動方向流動，單位時間內(nèi)流入動作筒的油液的體積稱為流量，流量愈大活塞伸出的運動速度愈大。這又是液壓傳動中的一個重要規(guī)律 輸出速度取決于流量。代表液壓傳動性能的主要參數(shù)是壓力P和流量Q。液壓傳動的液壓功率等于壓力P和流量Q的乘積。 液壓系統(tǒng)的組成目前對液壓系統(tǒng)的組成基本上有兩種闡述方法，一種是按組成系統(tǒng)的液壓元件的功能類型劃

3、分；另一種是按組成整個系統(tǒng)的分系統(tǒng)功能劃分。按液壓元件的功能劃分液壓系統(tǒng)的組成 任何復雜的液壓系統(tǒng)必須要由一些主要液壓元件組成。一般都包括四種元件:動力元件、執(zhí)行元件、控制調(diào)節(jié)元件、輔助元件。 動力元件:指液壓泵，液壓系統(tǒng)使用的液壓泵都是容積式的，如齒輪式、葉片式和柱塞式等。其作用是將電動機或發(fā)動機產(chǎn)生的機械能轉換成液體的壓力能。 執(zhí)行元件:其職能是將液體的壓力能轉換為機械能。 液壓執(zhí)行元件分兩大類： 一類為旋轉運動型（液壓馬達）， 一類為往復運動型。 在往復運動型中又分為往復直線運動型（作動筒）和往復搖擺運動型（擺動缸）兩類。 控制調(diào)節(jié)元件:即各種閥。用以調(diào)節(jié)各部分液體的壓力、流量和方向，滿

4、足工作要求。 按其功用不同可分為： 方向控制元件其主要功用是控制系統(tǒng)中液體流動的方向。 壓力控制元件其主要功用是調(diào)節(jié)或限制油液的壓力。 流量控制元件其主要功用是調(diào)節(jié)流量。 輔助元件:除上述三項組成元件之外的其它元件都稱輔助元件，包括 油箱、 油濾、 散熱器、 蓄壓器: 蓄壓器功用是在系統(tǒng)對流量和壓力需求量大時輔助泵供壓，并且還允許油液膨脹；在正常工作期間減弱系統(tǒng)壓力波動等。 導管、接頭和密封件等。按組成系統(tǒng)的分系統(tǒng)功能劃分液壓系統(tǒng)組成:從系統(tǒng)的功能觀點來看，液壓系統(tǒng)應分為兩大部分:1、液壓源系統(tǒng)2、工作系統(tǒng)液壓源包括:泵、油箱、油濾系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)及蓄能器等。 2、工作系統(tǒng)（或液壓

5、操作系統(tǒng)），它是用液壓源系統(tǒng)提供的液壓能實現(xiàn)工作任務的系統(tǒng)。利用執(zhí)行元件和控制調(diào)節(jié)元件進行適當?shù)亟M合，即可產(chǎn)生各種形式的運動或不同順序的運動。例如飛機起落架收放系統(tǒng)，液壓剎車系統(tǒng)等。 工作液液壓油是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，功用:傳動，潤滑、冷卻防銹。目前飛機上使用的磷酸酯基液壓油。目前航空液壓系統(tǒng)所采用的工作液分為植物油系、礦物油系及磷酸酯基液壓油等。礦物油系工作液的主要成分是石油，加入各種添加劑精制而成?，F(xiàn)代飛機的液壓系統(tǒng)廣泛使用磷酸酯基液壓油.使用這種液壓油要極其小心，因為它對皮膚和眼睛是有刺激的。無論何時在液壓系統(tǒng)上進行工作時，應在手和胳膊上涂皮膚藥膏，配戴耐油手套。另外，以防油液噴濺到眼睛

6、上，當進行壓力測試或元件滲漏時，所以應配戴防護鏡。應該避免油液的溢出，一旦發(fā)生，受影響的區(qū)域應立即用干凈的抹布擦凈，并用肥皂水和熱水徹底沖洗。鑒于不同牌號的油液不相容性，所以在維護飛機或補充添加工作液時，必須是同一牌號的液壓油。 2.2.1液壓系統(tǒng)的動力裝置 2.2.2液壓執(zhí)行元件 2.2.3液壓控制元件 2.2.4輔助元件 液壓系統(tǒng)的動力裝置 液壓系統(tǒng)中常用的動力源為液壓泵。液壓泵是將發(fā)動機的機械能轉換成泵輸出的液壓能的裝置。液壓泵的基本工作原理 液壓系統(tǒng)使用的液壓泵都是容積式的，其工作原理都是利用容積變化來進行吸油、壓油的。偏心輪1柱塞2彈簧3工作腔4單向閥5單向閥6 圖中柱塞2依靠緊壓在

7、偏心輪1 上，偏 心輪1由發(fā)動機或電動機帶動旋轉，柱 塞2便作往復運動，使密封工作腔4 的 容積發(fā)生變化， 變大時產(chǎn)生部分真空 度， 大氣壓力迫使油箱中的油液經(jīng)吸 油管頂開單向閥5，進入工作腔，這就 是吸油過程。當工作腔的容積變小時， 使腔中吸入的油液受到擠壓， 產(chǎn)生壓 力，頂開單向閥6流向系統(tǒng)中去這就是 壓油過程。 偏心輪不斷旋轉，泵就不 停地吸油和壓油。這樣，泵就把發(fā)動機的機械能轉換成泵輸出的液壓能。從工作原理上來說，大部分液壓泵都是可逆的，即輸入壓力油，就可輸出轉速和扭矩，即把液壓能轉換為機械能，這便成為執(zhí)行元件即液壓馬達 液壓泵種類:按其結構形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。按其

8、輸出流量能否調(diào)節(jié)可分為定量泵和變量泵兩類。 液壓泵的主要性能參數(shù): （1）額定壓力：液壓泵的工作壓力是指它工作時輸出油液的壓力，其值取決于負載。 （2）排量和流量：液壓泵的排量是指在沒有泄漏的情況下，泵軸每轉所排出的液體體積。（3）功率和效率：液壓泵的輸入功率是電動機或發(fā)動機輸出的機械功率。泵的輸出功率是實際流量和工作壓力的乘積。因此，液壓泵的總效率為泵的輸出功率與發(fā)動機輸出給泵的機械功率之比。 一般齒輪泵的總效率為0.60.65，柱塞泵的總效率約為0.8。 齒輪泵組成齒輪泵由裝在殼體內(nèi)的一對相互嚙合的齒輪組成。其中齒輪為主動齒輪，為從動齒輪，為殼體，為前、后端蓋。 （1 1）齒輪泵）齒輪泵齒

9、輪泵構造齒輪泵構造u一對嚙合的齒輪一對嚙合的齒輪u油泵殼體油泵殼體u前后端蓋前后端蓋w齒輪泵是定量泵。排油腔吸油腔u吸油過程吸油過程在吸油腔中的嚙合齒逐在吸油腔中的嚙合齒逐漸退出嚙合，吸油腔容漸退出嚙合，吸油腔容積增大，形成部分真空，積增大，形成部分真空，油箱中的油液在油箱內(nèi)油箱中的油液在油箱內(nèi)壓力作用下，克服吸油壓力作用下，克服吸油管阻力被吸進來，并隨管阻力被吸進來，并隨輪齒轉動；輪齒轉動；u排油過程排油過程當油進入排油腔時，由當油進入排油腔時，由于輪齒逐漸進入嚙合，于輪齒逐漸進入嚙合，排油腔容積逐漸減小，排油腔容積逐漸減小，將油從排油口擠壓出去。將油從排油口擠壓出去。u齒輪不斷旋轉，油齒輪

10、不斷旋轉，油液便不斷地吸入和液便不斷地吸入和排出。排出。齒輪按圖示方向旋轉 柱塞泵柱塞泵按柱塞排列的方式不同，分為軸向式和徑向式。 斜盤式柱塞泵在油泵殼體內(nèi)裝有主動偏心軸和若干個按圓周均勻分布的柱塞油缸。殼體內(nèi)腔和進油口相通。油缸上有吸油孔和壓油孔。吸油孔與殼體內(nèi)腔相通。壓油孔與出油口相通，但需經(jīng)壓油口端部的單向活門油泵密封腔內(nèi)的油液才能被擠出。（2 2）柱塞泵）柱塞泵工作原理： 缸體每轉動一周，每個柱塞做一次往返運動，完成一次吸油和壓油幾個柱塞順序進入吸油和壓油過程，使泵輸出連續(xù)的流量和壓力。斜盤式柱塞泵斜盤式柱塞泵 每個油缸內(nèi)有一個柱塞。偏心軸和柱塞之間用球形接頭相連系，以使柱塞在油缸內(nèi)作

11、往復運動。當柱塞向中心運動并打開吸油孔時，油液在一定真空度下被吸入油缸；當柱塞達到向中心運動的最大行程時，油缸具有最大容積。隨后在偏心軸 作下柱塞用反向作離開中心 運動，首先堵住吸油口，再 進一步運動則把油液壓出。 完成吸油與壓油動作。柱塞 運動不但使密封腔容積改變 同時對吸油口的控制和出油 口外的單向活門組成了配油 裝置。 柱塞泵是變量泵。 泵的輸出流量取決于轉速與斜盤角度，泵的輸出壓力與壓力給定值相比較，根據(jù)二者之差去改變排量，從而保持泵的輸出壓力為給定值。 在飛機液壓系統(tǒng)中使用的變量泵多為恒壓變量泵。 液壓泵的限壓和卸荷液壓泵通常由飛機上的發(fā)動機帶動，因此，只要發(fā)動機工作，液壓泵便不停地

12、運轉。然而液壓系統(tǒng)各工作部分（如起落架收放系統(tǒng)等）并不是不停地工作的。所以必須對泵的輸出最高壓力加以限制并希望液壓泵在工作系統(tǒng)不工作時消耗的功率盡量少，這就是泵的限壓和卸荷問題。 液壓泵的限壓 定量泵一般都采用溢流閥（安全活門）來限制系統(tǒng)的壓力。當系統(tǒng)的壓力升到高于某個調(diào)定壓力值時，溢流閥將把多余的液流排回油箱。 液壓泵的卸荷對裝有定流量泵的飛機液壓系統(tǒng)，都采用使液壓泵出口壓力在工作部件不工作時降到最小限度的方法，使其輸出功率亦為最小，這就是定量泵的卸荷。對于變量泵，當工作系統(tǒng)不工作時，其壓力達到最高限制壓力；但其輸出流量也同時減小到最低限度，所以泵在這時具有最小的輸出功率，已達到卸荷的目的。

13、即變量泵有自動卸荷的功能。 液壓執(zhí)行元件在液壓系統(tǒng)中是對外界作功的一種元件，它直接將液壓能轉換成為機械能。液壓執(zhí)行元件分兩大類：一類為旋轉運動型（液壓馬達），一類為往復運動型。在往復運動型中又分為往復直線運動型（作動筒）往復搖擺運動型（擺動缸）兩類。 作動筒在飛機液壓系統(tǒng)中，作動筒被廣泛應用于舵面的操縱，起落架、襟翼和減速板的收放，發(fā)動機尾噴口、進氣錐和燃油泵的操縱等場合。組成:它由筒體1、活塞2、活塞桿3、端蓋4、密封5、進出管道6等元件組成。 液壓作動筒的工作原理:工作原理:當筒體固定時，若筒左腔輸入工作液體，液體壓力升高到足以克服外界負載時，活塞就開始向右運動。若連續(xù)不斷地供給液體，則活

14、塞以一定的速度連續(xù)運動。物理本質(zhì):作動筒工作的物理本質(zhì)在于：利用液體壓力來克服負載（包括磨擦力），利用液體流量維持運動速度。輸入?yún)?shù):輸入作動筒的液體壓力和流量，是作動筒的輸入?yún)?shù)，是液壓功率。輸出參數(shù):作動筒的輸出力和速度（或位移）是其輸出參數(shù)，是機械功率。 擺動缸飛機上許多操縱裝置要求大角度的角位移運動（旋擺運動），例如，風擋刮水器的擺動及飛機的雷達天線的拖動等，只有采用旋擺型元件。旋擺運動型元件分為兩大類：一為曲柄-連桿機構型，一為旋板型（葉片型）。曲柄連桿型作動器通常用于輸出角位移小于30的場合。旋板式作動器輸出旋擺角度不大于70，角速度甚小，是一種低速大力矩的執(zhí)行元件。 液壓控制元件

15、液壓系統(tǒng)中液體流動的方向、壓力和流量是需要控制和調(diào)節(jié)的。完成這些控制和調(diào)節(jié)作用的是液壓控制元件，通常稱為液壓控制閥。 方向控制元件其主要功用是控制系統(tǒng)中液體流動的方向。如：單向閥，只允許液流在一個方向上流通；換向閥，改變液流的方向和通路。 壓力控制元件其主要功用是調(diào)節(jié)或限制油液的壓力。如：溢流閥，用來保持系統(tǒng)工作壓力（稱為定壓閥）和限制系統(tǒng)最大壓力（稱為安全閥）；減壓閥，使系統(tǒng)中一部分的壓力低于另一部分的壓力。 流量控制元件其主要功用是調(diào)節(jié)流量。 一般說來，系統(tǒng)中調(diào)節(jié)流量可以用節(jié)流裝置，亦可以用泵流量的調(diào)節(jié)裝置。即所謂節(jié)流調(diào)節(jié)和容積調(diào)節(jié)。但在本章討論的是節(jié)流調(diào)節(jié)的流量控制元件，如節(jié)流閥、帶壓力

16、補償?shù)墓?jié)流閥、分流閥等。 液壓控制元件的共性： 所有閥都由閥體、閥芯和操縱機構（手動的或機械的或電磁的或液動的）等三部分組成； 都是通過改變通道面積或改變通道阻力來實現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)作用的。 液壓油箱液壓油箱 豎管功用：當主系統(tǒng)故障時，使油箱中有足夠的油液供備用電動泵使用。防火開關：飛機發(fā)動機發(fā)生火災時，切斷供向液壓泵的液壓油。2.2.4輔助元件輔助元件A320 2.2.油濾油濾 油液污染是造成液壓系統(tǒng)故障的重要原因之一，利用油濾可使液壓油保持必要的清潔度。安裝位置：安裝位置：油泵出口系統(tǒng)回油油泵殼體回油A320 3.3.儲壓器儲壓器 作用：作用：（1）補充系統(tǒng)泄露，維持系統(tǒng)壓力（卸荷）；（2）協(xié)

17、助泵共同供油，滿足瞬間大流量工作的需要；（3）作為應急能源。A320 1.單液壓源系統(tǒng)的工作與控制 主要用于起落架收放,有的飛機也同時用于傳動襟翼收放. 2.多液壓源系統(tǒng)的工作與控制 現(xiàn)代航線運輸機飛行操縱面多,操縱力或力矩大,起落架收放、主輪剎車、前輪轉彎等液壓傳動的需要功率大,液壓傳動失效時人力無法控制,為了保證飛行安全只有采用多液壓源、多通道(多余度)控制。 主要用于起落架收放,有的飛機也同時用于傳動襟翼收放. 收放起落架和襟翼的單液壓源系統(tǒng)如圖 發(fā)動機驅動油泵從油箱吸油加壓,經(jīng)調(diào)壓活門調(diào)節(jié)壓力后送入傳動管路,壓力傳感器傳遞系統(tǒng)壓力信號到壓力表顯示。 當起落收放手柄(或電門)在“中立”位

18、時,起落架選擇活門堵住進油而接通動作筒回油; 當收放手柄扳“收上”或“放下”位時,選擇活門操縱接通動作筒收上端或放下端進、回油。 當襟翼收放手柄(或電門)在“中立”位時,襟翼選擇活門堵住進油而接通液壓馬達回油; 當收放手柄扳“放下”或“收上”位時,選擇活門接通壓力油驅動襟翼液壓馬達,馬達軸上齒輪帶動較大的輸出齒輪使傳動機構轉動,襟翼在螺桿機構作動下收放。 當發(fā)動機驅動泵失效時,由人工扳壓手柄操縱手搖泵吸油加壓,供給應急放下起落架與襟翼,保證飛機著陸安全,扳壓手搖泵的次數(shù)應按手冊規(guī)定。 737-300飛機上有三個液壓系統(tǒng)： 系統(tǒng)A、 系統(tǒng)B 和備用系統(tǒng)。 無論系統(tǒng)A或是系統(tǒng)B都能給所有飛行操縱系

19、統(tǒng)提供動力，而不會減弱飛機操縱性。 如系統(tǒng)A和/或B壓力喪失則使用備用系統(tǒng)。 每個液壓系統(tǒng)都有一個位于主輪艙區(qū)域的液壓油箱。 系統(tǒng)A和系統(tǒng)B油箱由引氣增壓。 備用系統(tǒng)油箱與系統(tǒng)B油箱相連，用于增壓和勤務。 給所有油箱增壓可確保送往所有液壓泵的液壓油流量正常。 （1）飛行操縱 （2）前緣襟翼和縫翼 （3）后緣襟翼 （4）起落架 （5）機輪剎車 （6）前輪轉向 （7）反推 （8）自動駕駛 根據(jù)液壓泵動力源不同，液壓泵可分為四根據(jù)液壓泵動力源不同，液壓泵可分為四種：種： 發(fā)動機驅動泵發(fā)動機驅動泵(EDP)、 電動馬達驅動泵電動馬達驅動泵(EMDP)、 空氣驅動泵空氣驅動泵(ADP) 和沖壓空氣渦輪驅

20、動泵和沖壓空氣渦輪驅動泵(RAT)。 一般在兩個主液壓系統(tǒng)之間的管路上，還設有一般在兩個主液壓系統(tǒng)之間的管路上，還設有液壓動力轉換組件（液壓動力轉換組件（PTU）。）。 發(fā)動機驅動泵（發(fā)動機驅動泵（EDP）安裝在發(fā)動機附件）安裝在發(fā)動機附件齒輪箱的安裝座上，發(fā)動機轉子通過附件齒輪箱的安裝座上，發(fā)動機轉子通過附件齒輪箱驅動油泵運轉。齒輪箱驅動油泵運轉。 當發(fā)動機啟動時，發(fā)動機驅動泵隨之啟動；當發(fā)動機啟動時，發(fā)動機驅動泵隨之啟動；發(fā)動機停車，則發(fā)動機驅動泵停止工作。發(fā)動機停車，則發(fā)動機驅動泵停止工作。 為控制發(fā)動機驅動泵的工作，在飛機液壓為控制發(fā)動機驅動泵的工作，在飛機液壓系統(tǒng)控制面板上，設置發(fā)動

21、機驅動泵控制系統(tǒng)控制面板上，設置發(fā)動機驅動泵控制開關，提供開關，提供“人工關斷人工關斷”功能。功能。 空氣驅動泵（空氣驅動泵（ADP）利用氣源系統(tǒng)的引氣驅動。）利用氣源系統(tǒng)的引氣驅動。 當調(diào)節(jié)關斷活門打開時，氣源系統(tǒng)的引氣驅動渦當調(diào)節(jié)關斷活門打開時，氣源系統(tǒng)的引氣驅動渦輪，并通過傳動齒輪箱帶動泵的轉子工作。輪，并通過傳動齒輪箱帶動泵的轉子工作。 空氣驅動泵（空氣驅動泵（ADP）用在波音）用在波音747、777等飛機的等飛機的供壓系統(tǒng)中。供壓系統(tǒng)中。 電動馬達驅動泵（電動馬達驅動泵（EMDP）由交流電動馬）由交流電動馬達驅動。達驅動。 以波音以波音737液壓源系統(tǒng)為例：液壓源系統(tǒng)為例：A系統(tǒng)的系

22、統(tǒng)的EDP由左發(fā)（由左發(fā)（1號發(fā)動機）驅動，則號發(fā)動機）驅動，則A系統(tǒng)的系統(tǒng)的EMDP由右發(fā)（由右發(fā)（2號發(fā)動機）的發(fā)電機驅動；號發(fā)動機）的發(fā)電機驅動；B系統(tǒng)的系統(tǒng)的EDP由右發(fā)（由右發(fā)（2號發(fā)動機）驅動，號發(fā)動機）驅動，則則B系統(tǒng)的系統(tǒng)的EMDP由左發(fā)（由左發(fā)（1號發(fā)動機）的號發(fā)動機）的發(fā)電機驅動；發(fā)電機驅動； 沖壓空氣渦輪泵（沖壓空氣渦輪泵（RAT）用于提供應急壓）用于提供應急壓力源以作動飛行操縱系統(tǒng)，也可以作為應力源以作動飛行操縱系統(tǒng)，也可以作為應急電力源。急電力源。 正常情況下，正常情況下，RAT是收進的；飛行中當滿是收進的；飛行中當滿足某些條件時（例如失去三個液壓源時），足某些條件時（例如失去三個液壓源時），可以自動放出?？梢宰詣臃懦?。 圖圖2-12 沖壓空氣渦輪驅動泵（沖壓空氣渦輪驅動泵（RAT）齒輪箱渦輪葉片液壓泵支架 沖壓空氣渦輪作動筒 動力轉換組件（動力轉換組件（PTU）是一種特殊形式的液）是一種特殊形式的液壓泵，它實際上是一個液壓馬達和泵的組合壓泵，它實際上是一個液壓馬達和泵的組合件。件。 在工作時，利用某一個液壓源系統(tǒng)（在工作時，利用某一個液壓源系統(tǒng)（A系統(tǒng)）系統(tǒng)）的液壓驅動的液壓驅動PTU中的液壓馬達轉動，液壓中