帶你了解飛機上的液壓系統
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  航空工業隨著液壓技術的迅速發展得到了廣泛的應用，在現代飛機的操作系統及發動機的供油量控制中普遍采用了液壓系統。
    飛機的操作系統主要有如下液壓系統：
    油箱空氣增壓系統、主供壓系統、應急供壓系統、起落架收放系統、襟翼收放系統、前輪轉彎系統、主輪剎車系統、風檔雨刷刮水系統、電源恒速裝置液壓系統、進氣整流錐和可調斜板液壓系統以及發動機供燃油系統，發動機滑油液壓系統、尾噴口控制液壓系統。另外，供油量控制采用機械與液壓系統進行控制是成熟可靠的。
    當電機處于滑跑、起飛、加速、升降等各種工況時，需采用機械液壓控制系統來改變動力裝置的推力以滿足飛行中的不同需要。如飛機發動機輸出功率大幅度變化時，供油量將成倍變化在這種供油量的變化的情況下，液壓系統需滿足起動、加速、加力、減速等過渡過程的控制要求，以保證動力裝置不出現超轉、超載、過熱、喘振和熄火等，既能穩定、又能可靠地工作。
    現代航空中所用的液壓系統的特點是高溫、高壓、高精度、振動大、大流量及多裕度、集成化和小型化等，這些必將增大管路元件的載荷，增加系統油液滲漏的可能性。飛機液壓系統的工作液，普遍應用潤滑性良好的礦物油與合成油。
飛機液壓系統的發展，不僅要求組成系統的各元件滿足靜態特性的指標，也要滿足動態特性的指標。其目的是保證飛機飛行的安全性及可靠性。
4.20.1飛機液壓操作系統
    在大型客機上單靠入力是不町能直接操作動翼的，在操縱系統和起落架裝置中都使用了液壓裝置。動翼的操縱要求能正確而迅速地響應，以便細微地控制機身的姿勢。起落架則要求把重約3t的東西收放自如。圖4.20-1為波音747飛機的外形圖。
圖4.20-1波音747飛機的外形圖
  1-發動機2-副翼3-方向舵
  4-升降舵5-襟翼6-阻流板
    (1)結構和液壓回路
整個液壓系統由四個獨立的系統構成，按發動機的序號依次稱為No．1至No．4系統。以No．1系統為例見圖4.20-2。為了防止泵的氣蝕，始終向油箱中加壓到約300kPa。在發動機驅動泵的上游有電動式供給切斷閥，一旦發動機發生火災時能切斷液壓油對發動機的供給。通常僅靠發動機驅動泵來工作，但在收、放起落架等負載較大時或者發動機驅動泵發生故障時，用壓縮空氣驅動泵自動工作。用配備的電動泵，為在地面牽引時提供制動用的壓力油。各殼體液壓泵的泄油經過濾后由裝在主翼燃油箱中的冷卻器冷卻后返回液壓油箱。系統壓力超過24MPa時，液壓油經溢流閥進入回油管。
    圖4.20-2披音747的No．1液壓系統圖
1- 油箱2-供給切斷閥3-發動機驅動泵4一壓縮空氣驅動泵5-電動泵6-冷卻器7一過濾器8-殼體泄油管9一溢流閥10-壓力管11-回油管
  (2)飛機的動翼液壓控制系統
    1)動翼的作用  飛機在飛行時的上升、下降、轉彎、起飛、降落的每個過程都要求飛行員靠準確、穩定的操縱飛機的副翼、方向舵、升降舵、襟翼及阻流板的偏轉角度來完成的，見圖4.20-1.,
    由于動翼的偏轉使飛機飛行過程中空氣阻力發生變化，產生了控制力和控制力矩，從而起到了操縱飛機的作用。而副翼或舵面能夠偏轉是因為使用了一套助力裝置（如液壓助力器）或自動裝置（如電液舵機）。
    2)液壓助力器  所謂液壓助力器就是飛行員借助于操縱桿通過液壓機構來操縱舵面的液壓裝置。
如在波音747飛機上，為提高系統的可靠性，采用了冗余技術。以裝在垂直尾翼上的方向舵為例，首先把方向舵分成上方向舵和下方向舵兩部分，見圖4.20-3，即使一個方向舵出現故障，單靠另一個也能保證其功能。其次，每個方向舵都裝有雙串聯缸見圖4.20-4，分別由兩個液壓系統來驅動。即使在最壞的情況下，有三個系統都出現故障時，剩下的一個系統仍能工作。
  圖4.20-3方向舵系統示意圖i-No.2系統2-No.4系統3-No.l系統4-No．3系統5-上方向舵6-下方向舵7-雙串聯缸
                  圖4.20-4雙串聯缸示意圖
液壓缸2-動翼3-操縱桿P-壓力油T-回油
    3)電液復合舵機  所謂電液舵機翼就是根據電信號自動操縱舵面的液壓裝置。將液壓助力器二者復合在一起即稱為電液復合舵機。
    典型電液復合舵機系統原理如幽4.20-5所示，它的輸入來自手動操縱裝置和來自自動操縱裝置的電信號。自動操縱裝置是由電液伺服閥、伺服放大器、伺服液壓缸、位移傳感器所組成的位置伺服閉環回路，使自動操縱裝置的位移（即伺服液壓缸位移）與輸入電信號成比例。舵機的輸出是負載液壓缸活塞桿的位移，此位移通過連桿機構帶動舵面偏轉，來自手動操縱裝置或自動操縱裝置的輸入信號經連桿帶動串聯控制閥運動，串聯閥的左右位移即控制了液壓油進入串聯液壓缸的方向和流量，于是活塞桿帶動舵面動作，其運動又通過反饋桿反饋到串聯閥，當串聯閥恢復原始位置時油路切斷，使串聯液壓缸停止運動。兩套液壓系統的液壓源分別由不同的發動機驅動，所以即使一個系統出現故障另一個系統也不會受到影響，只是功率減半，動作速度稍慢一些。在實際操縱時可分為三種狀態：①駕駛員的手操縱狀態即助力操縱狀態，此時搖臂以A點為支點轉動，B點帶動連桿一起移動，從而使串聯閥運動；②自動操縱狀態，此時搖臂以O為支點轉動，B點同樣帶動連桿一起移動（區別僅是傳動比不同），從而也使串聯閥運動；③復合操縱狀態，此時搖臂上A點和0點均在運動，從而使B點為復合運動。
    圖4.20-5舵機系統原理示意圍
1一伺服放大器2一電液伺服閥3-伺服液壓缸4—搖臂5-串聯控制閥6-串聯液壓缸7-反饋桿8一位移傳感器9-連桿
    

圖4 20—6舵機系統方框圖

將上述電液復合舵機系統原理圖畫成結構方框圖見圖4.20-6，伺服放大器的作用是使位移傳感器電壓與給定電壓比較并放大，使之能驅動電液伺服閥上的力矩馬達，它的輸入量與輸出量分別為電壓ΔU與電流I。電液伺服閥與伺服液壓缸是一組電-液壓機械量之間的轉換機構，輸入量與輸出量分別為電流I與位移x。助力器是由滑閥、負載液壓缸及反饋搖臂組成，輸入量與輸出量分別是滑閥的位移與負載液壓缸的位移。舵機系統中舵面、操縱桿等連接一般采用杠桿等組件，其輸入與輸出是桿的位移與轉角。

       4)液壓源回路  圖4.20-7是其中一套飛機的動翼液壓源回路示意圖，每套獨立的液壓源的供油壓力一般為21MPa。在液壓源中采用了帶壓力補償的恒壓變量泵1，這種變量泵可自動調節泵的排量，使輸出壓力保持恒定，即使負載流量變動很大也能自動地保持大致恒定的壓力，而且可以減小泵的驅動功率，兩套液壓源除供給舵機串聯控制閥外，還可用其中任意一套同時供給電液伺服閥。必須著重指出，在控制精度很高的舵機電液伺服系統中，為了始終保持良好的工作性能，必須控制油液的污染，因油液污染會使伺服閥閥芯卡死，造成伺服裝置失效，而且即使尚未卡死，也會使伺服裝置性能下降，  般規定用于舵機的液壓油清潔度需控制在NAS6級以內，為此管路過濾器2采用5μrn的精細過濾器，為防止精細過濾器堵塞，在前面再串聯一個20μm的過濾器3。為了節省功率，防止油溫上升過高，一般把變量泵調定成能滿足平均流量，而用蓄能器儲存的壓力油來滿足瞬時大流量需要。作為地面試驗裝置中的液壓源為使油溫控制在一定范圍內，還需在回路中設置冷卻裝置4和加熱裝置5在液壓源回路中溢流閥6處于常閉位置，作安全閥用。油箱中的磁分離器7通過電磁方式把液壓油中的鐵粉清除掉。

    
 
圖4.20-7液壓源回路圖
圖4.20-8某型飛機前起落架收放液壓系統原理圖
    (3)起落架收放、剎車液壓系統
    起落架收放、剎車系統包括前起落架、主起落架、左右機輪護板以及收起落架后自動剎車等，均用液壓系統控制，前起落架及主起落架（包括左右兩路）的三套液壓系統基本相同。圖4.20-8為某型飛機前起落架收放液壓系統原理圖。
    三位四通電液換向閥10，處于中間位置時，兩個電磁鐵都未通電，收油路12、放油路13均與回油路T相通。當換向閥10處于右位時，放下油路13接通高壓油源，因單向閥8閉鎖，高壓油首先進入開鎖液壓缸9，然后接通液壓鎖6，高壓油進入起落架收放液壓缸1的放下腔1.1，其上腔1.2與回油路相通，將起落架放下。在液壓缸上腔1.2出口油路上安裝有一單向節流閥2，用來減小起落架放下時的速度，緩和沖擊力，放下結束后，液壓鎖6將收放液壓缸放下腔油液閉鎖，以備起落架收放液壓缸鋼珠損壞時，仍能將起落架保持在放下位置。與液壓鎖并聯的高壓溢流閥3是當收放液壓缸放下腔1.1壓力超過某定值時，此閥打開，將放下腔1.1的超壓油液排到回油路，防止損壞機件。
    收起落架的過程是，當三位四通電液換向閥切換至左位，高壓油液經單向節流閥2接通液壓缸上腔1.2，其工作過程與放下起落架的過程相類似。自動剎車液壓缸5的功用是在收起落架時，能自動剎住高速旋轉著的機輪，以免飛機產生振動。
    殘油分離閥11右側接應急油路，在應急時接通液壓缸下腔1.1直接放下起落架。
    (4)前輪轉彎液壓系統
    前輪轉彎系統是用聯動二位四通電磁閥控制的位置系統。圖4.20-9是某型飛機前輪轉彎液壓控制系統原理圖。
圖4.20-9某型飛機前輪轉彎液壓控制系統原理圖
    前輪轉彎系統由主液壓源系統供壓，操縱方法有手操縱和腳蹬操縱兩種。在較小速度滑行和大角度轉彎時用手操縱，其前輪左右偏角各為45°±2°，在起飛和著陸時，用腳蹬舵操縱前輪保持滑跑方向，其前輪偏轉角左右各為10°±1°。
    以手操縱前輪轉彎為例。當聯動電磁閥1如圖示位置時，壓力油進入手操縱三位四通轉閥3，轉閥3處于中位Ⅱ時，進油路和回油路均不通，但液控三位四通閥4已被壓力油換向到左位置。當轉動手輪，使轉閥3轉至I位置時，轉彎液壓缸5左腔通壓力油，右腔通回油，轉彎液壓缸右移，當轉動手輪，使轉閥3處于Ⅲ位置時，使轉彎液壓液壓缸右腔通壓力油，左腔通回油，轉彎液壓液壓缸左移，帶動前輪反方向轉動。
  用腳蹬操縱前輪轉彎時，其工作原理與上述過程相同。

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