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為什(shí)麼液壓系統對人類這麼重要?沒有它飛機就運行不了
2020.01.06

飛機液壓(yā)系統是指飛機上以油液為工作介質,靠油壓驅動(dòng)執行機構完成特定操縱動作的整套裝置。

為了保證供壓的安全(quán)可靠,現代飛機上一般都有幾個獨(dú)立的液壓源系統。具體由(yóu)主液壓系統、輔助液壓系(xì)統、地面勤務系統及液壓指示系(xì)統組成。


飛機上以油液為工作介質,靠油壓驅動執行機構(gòu)完成特定操縱動作(zuò)的整套裝(zhuāng)置。為保證液壓系統工作可靠,特别是提高(gāo)飛行操縱系統的液壓動力源的可靠性,現代飛(fēi)機上大多裝有(yǒu)兩套(或多套)相互獨立的液壓系統。它們分别(bié)稱為(wéi)公用液壓系統和助力(操縱)液壓系統。公用液壓系統用(yòng)于起落架、襟翼和(hé)減速闆的收(shōu)放,前(qián)輪轉彎操縱,驅動風擋雨刷和燃油泵的液壓馬達等;同時還用于驅動(dòng)部分副翼、升降(jiàng)舵(duò)(或全動平尾)和方(fāng)向舵(duò)的助力器。助力液壓系統僅用于驅(qū)動上述飛行操縱系統的助力(lì)器和阻尼舵機等,助力液壓系(xì)統本(běn)身也可包含兩套獨立的液壓系統(tǒng)。為進一步提高液(yè)壓(yā)系統的可靠性,系統(tǒng)中(zhōng)還并(bìng)聯有應急電動油泵和風動泵,當(dāng)飛機發動機發生故障使(shǐ)液壓(yā)系統失去能源時,可由應急電動油泵或伸出(chū)應(yīng)急風動泵使液壓系(xì)統(tǒng)繼續工作。

如果拿人來對比飛機,那(nà)麼(me),發動機相當(dāng)于心髒,燃油相當于血液或者說能量(liàng),液壓相當于肌肉,衆多(duō)計算機相當于大腦。

拿空(kōng)客飛機來說,首先它的控制理念(niàn)是電傳操縱,液壓作(zuò)動。也就是說(shuō),飛行員通過側杆輸入(rù)操縱信号,自動操作計算機結合自動駕駛(shǐ)計(jì)算機的數據,指令液壓系統作動從而移動舵面。

可以看到,空客飛機高自動化(huà)的設計理念下(xià),飛(fēi)行員要做的就是(shì)輸入自己(jǐ)想要的信号,而不是直接通過人力來影響飛機的狀态,這(zhè)點和波音有很大區别(bié)。

那麼液壓系統(tǒng)具體作用在哪些東西上呢,看下圖

以A320為例,A320有三套液壓系統,用綠、黃、藍(lán)、三色(sè)區分,每一套(tào)分别控制部分操縱面,同時為另外一部分提供備(bèi)份。

以綠液壓為例,圖中綠液壓優先控制的有,起落架、襟翼、縫翼、安定面、1發(fā)反推、左副翼、一些擾流(liú)闆、正常刹車、方向舵等,可以對(duì)比看一下基本的操作面。

也可以以橫(héng)滾操縱為例,看看各個液壓系統的分配(YGB分别(bié)代表(biǎo)黃藍綠液壓),ELAC,SEC,SFCC等就是上面(miàn)提到的自動操作計算機,可以看到計算機也(yě)是有各自優先(xiān)級的操縱分配和備(bèi)份操控計(jì)算機的。

這(zhè)些東西有多重要呢,比如如果綠液壓完全失效,舉(jǔ)幾個小例子。

1.襟翼和縫翼操作(zuò)會變慢,需要機組在(zài)執行程序時提前操(cāo)作;

2.起落架将不能正常放(fàng)出,需要通過重力(lì)放出;

3.自(zì)動刹車不工作,需要人工刹車;

4.進近能(néng)力降級;

5.左邊發動機反推和部分擾流闆不工作,

還有(yǒu)增加落地後減速和控制滑跑方向的難度等等。附加一個綠液壓(yā)液壓油過熱的狀态頁面(miàn),右邊就是不工作系統。

這(zhè)些隻是直接導緻的功能喪失,另一個關鍵的(de)在于這些失效會在飛行過程每時每刻(kè)增加機組的負(fù)荷,負荷增加可能導緻錯誤的增多;注意力分(fèn)配壓力大;注意力範(fàn)圍減(jiǎn)小從而對環境的感知和反應(yīng)能力下降;操縱難度加大;飛機在其(qí)他不正常情況發生的時候操控能(néng)力降低等等。

這還隻是綠液壓一個(gè)系統的一種失效,可以想象雙系統失效的情況,飛機操(cāo)縱法則可能嚴重降級,飛機的很多(duō)自動保護,比如坡度角保護,小速度(dù)保護,過載保護,失速保護等會喪失,大大增加機組(zǔ)壓力(lì)。

最極端的情況,比如你(nǐ)說的所(suǒ)有液壓不工作。A320将進入機械備份法則,飛(fēi)行員隻能通(tōng)過配平(píng)輪和腳蹬(dēng)控制飛機(jī),這(zhè)個時候(hòu)可以說你騎自行車(chē)用腳的摩擦轉向,劃船用身體搖晃控制(zhì)并且同時兼顧一堆(duī)事情一堆程序(xù)和檢查單。飛機的反應将(jiāng)及其滞(zhì)後,操縱準确度極大的(de)降低。保護全部失去,飛行員将必須保持極其(qí)高度集中的注(zhù)意力直到飛機停下。難度也(yě)是(shì)難以想象的。可以說這個時候能安全落地的機組絕(jué)對是英雄了。

那麼乘客可能(néng)會擔心這(zhè)麼嚴重的(de)情況有(yǒu)多大的幾率(lǜ)發生呢,介紹(shào)一下液壓系統們是如何互相幫助的吧。

其中綠液壓系統和黃(huáng)液壓系統中間有PTU,可以(yǐ)傳輸液壓壓(yā)力,比如綠液壓系統故障(zhàng)導緻壓力(lì)不正(zhèng)常,如果不(bú)是液壓油洩露什麼沒法加壓的情況,就(jiù)可以打開(kāi)PTU,由黃系統同時提供綠黃兩個系統的壓力。

藍液壓(yā)沒有這(zhè)個東西,但是藍液壓有一個沖壓(yā)渦輪,在機(jī)腹内,放出後能轉換一部分(fèn)飛(fēi)機動能給藍液壓供(gòng)壓。

同時,藍系(xì)統和黃系統有電(diàn)動泵,作為(wéi)備份的(de)液壓來源,綠液壓雖(suī)然沒有電動泵,但是有(yǒu)PTU呀,隻要有電有PTU黃就能給綠供(gòng)壓。液壓低油面洩露(lù)等也基本不會發生,我國保守(shǒu)的運(yùn)行(háng)風(fēng)格以及機務機組的(de)檢查和很多檢查單都在方方面面保(bǎo)護飛機系統的正常工作,可能飛行員一輩子也不會遇到一次,但這些正是飛行員(yuán)發揮最大作用的時候。綜(zōng)上,所以隻要不是飛機被導彈打了,就别擔心這事。你問要我飛機被導(dǎo)彈瞄準了怎麼辦?......額~我會(huì)眼鏡蛇機動你信不信?

波(bō)音飛機自動化程度低一些,人對飛機的控制要多一些(xiē),但是别認(rèn)為(wéi)這(zhè)是好事,很多不為人(rén)知的小事故都是(shì)因為人為操縱不當導緻的(de),波音飛機出事的概率确(què)實大一些,自動(dòng)飛行的保護少很多(duō),飛行員的壓力也會(huì)大一點,各人認(rèn)為電傳和高度自動化會是越(yuè)來越(yuè)主流的方向。

為提高可靠性和生存性,現代飛(fēi)機液(yè)壓系統一般都有兩套。一套稱為主系統,主要(yào)用于起落架、減(jiǎn)速闆、增升裝置的收放,并向飛機操縱系統助力器作動筒的一腔供壓;另一套稱(chēng)為助力系統,主要(yào)用于對飛機舵面的操(cāo)縱。為保證發動(dòng)機停車時系統還(hái)能工作,還有一套應急系統。應急系統的液壓由單獨(dú)的電瓶驅動電動液壓泵或靠風動渦輪驅動的液(yè)壓泵提供。

現代液(yè)壓(yā)系統都用(yòng)耐高溫、無腐蝕(shí)的石油(yóu)基油液。液壓系統的(de)壓力已從第(dì)二代殲擊機的21 000千帕發展到蘇-27等飛機用的28 000千帕,其(qí)功率從幾十千瓦發展到大飛(fēi)機用的幾百千瓦。

液壓系統中比較重要的是高壓下各環節的密(mì)封。由于液壓分配(pèi)開關、作動筒等部(bù)件配合精度要求高(gāo),因此液壓油必須有(yǒu)高的清潔度(dù),除靠高(gāo)精度油濾(lǜ)外,還要經常(cháng)檢查,超過清潔度規定的液(yè)壓油(yóu)要及時更換。再有就是液壓油的高壓流動(dòng)容易在管路中産生液壓沖(chòng)擊,引起(qǐ)導管的強烈振動(dòng),為此導管必須按規定間隔固定牢靠。還有就是液壓系統工作時,因高壓油液通(tōng)過各種活門、開關、作動器時阻力較大,會産生高溫(wēn),因(yīn)此液壓油需要冷(lěng)卻。現(xiàn)在飛機的液壓系統導管一般都用钛合金制造。

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