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A350飞机液压能源系统研究

2017-06-10陈才

科技创新与应用 2017年16期
关键词:液压系统研究

摘 要:文章通过对先进宽体民用飞机A350的液压能源系统进行研究,对A350的液压系统的架构、用户、设备、驾驶舱简图页与控制面板、系统控制单元等进行了简要概述。

关键词:A350;液压系统;研究

前言

A350飞机是一款全新的先进宽体客机,其液压系统的设计与传统的Airbus飞机A330相比较,产生了比较大的变化,而这些设计特点的变化,对民用飞机液压系统研发者而言具有指导意义。

1 系统架构

A350的液压系统采用了全新的设计,其压力体制采用了5000Psi的高压,系统采用了2H/2E的方案,即“两套液压能源系统+EHA/EBHA”的架构。2H为两套液压能源系统(Yellow和Green),它们相互独立,其简要原理图如图1所示;2E(两套电系统)构型即EHA+EBHA构型,为飞行控制提供了冗余(电静液作动器的使用)。

图1 A350液压能源系统简要原理图

绿色系统与黄色系统除了用户分配不一样外,其余配置一样,每套系统均采用2台EDP作为泵源,一台作为主泵,另外一台作为备份,每台主泵分别连接左发和右发,备用泵连接另外一台发动机,保证在一台发动机失效的情况下,两套液压系统仍然能够正常工作。同时每套系统配置有一台小型EMP,EMP仅仅用于地面发动机未启动情形下用于开启货舱门等。

EHA/EBHA作为液压备用系统,采用电驱动模式。在液压系统正常工作情况下,EHA不工作,EBHA采用液压驱动模式工作。在双液压系统失效的情况下,EBHA转化成电动模式工作,同时EHA开启工作,扰流板、副翼、方向舵、升降舵均能被操纵,从而保证了飞机可控。

2 系统用户

A350飞机的液压能源系统主要用户系统为:主飞控、高升力、起落架收放、刹车、前轮转弯。

主飞控系统作动器由两套液压系统均匀控制;高升力系统的襟翼PCU由黄色系统和绿色系统两套系统驱动,而缝翼PCU由黄色液压系统和电动马达驱动;起落架收放系统中,前起落架收放由黄色系统驱动,主起落架收放由绿色系统驱动;刹车系统的机轮(1,2,3,4)由黄系统驱动,机轮(5,6,7,8)由黄系统驱动;前轮转弯系统由黄系统驱动。

如果单套或者双套液压系统失效,下列的备份仍然可以工作:

对于飞控:EHAs(Electrical-Hydrostatic Actuators)电静液作动器,EHBA的电备份作动器工作。

对于高升力系统:缝翼通过电动马达驱动。

对于刹车系统:独立的液压蓄压器。

对于前轮转弯:自动压差刹车(Automatic Differential Braking(ADB))提供有限的前轮转弯功能。

3 主要设备

每套液压系统主要设备包括:液压油箱(1)、EDP(2)、EMP(1)、蓄压器(1)、防火切断阀FSOV(2)、冷却系统(1)、液压油箱(1)。

EDP:4个EDP给液压系统供压。每个发动机安装有两个EDP,一个EDP给GREEN系统供压,另外一个EDP给YELLOW系统供压。因此,即使一台发动机失效,另外一台发动机仍然能够给两套液压系统供压。

EMP:每套系统有一个EMP,仅仅在地面当双发关闭时候为液压系统供压。

FSOV:每台发动机有两个防火切断阀,分别连接在每个EDP吸油管路上,关闭防火切断阀能够阻止液压油流到液压系统,从而避免液压系统的火灾。

冷却系统:每套系统都有一套冷却系统,由两个燃油/液压热交换器组成(每个EDP使用一个燃油/液压热交换器)。冷却系统可以保证系统不会过热,保证液压油性能不降级。

4 驾驶舱简图页与控制面板

4.1 液压简图页

A350的液压简图页,实现了对油箱油量、系统压力、泵工作状态、防火切断阀的等系统状态显示。飞行员可以通过查看液压系统简图页查看液压系统的工作状态,系统的主要设备、主要参数和设备工作状态等都可以在简图页上显示出来。

其液压简图页采用了与传统液压简图页完全不一样的表达方式。采用了带有发动机图表的显示方式,当系统出现故障的时候,液压简图页上也会显示出相应的故障。例如发动机失效故障、FSOV状态故障、系统压力异常、EDP工作状态故障、油箱油量低油位等参数均在液压简图页上有显示。

4.2 液压控制面板

液压系统有两个控制面板,包括HYD Panel和GND HYD Panel,其中HYD Panel目的是为了控制EDP,GND HYD Panel目的是为了控制EMP。

HYD Panel面板实现对系统4个EDP的控制,其控制模式为双重控制模式。

其一,泄压模式,在系统出现某些故障时候(例如系统高温等),飞行员按下对应PUMP上OFF按鈕,则该EDP被泄压;当再次按下OFF按钮,则EDP工作,系统压力恢复。

其二,脱离模式,当系统故障无法被清除的时候,飞行员将根据飞行手册的要求,按下对应DRIVE上的DISC按钮,则EDP与发动机脱离开,飞行员无法恢复,只能在飞机落地以后由地面机务人员恢复。

GND HYD Panel面板,控制EMP的操作,仅仅在地面使用。

在正常的操作过程中,不需要对面板上的EMP控制按钮进行操作,液压系统会自动控制。比如打开货舱门,当飞行员发出打开货舱门动作的时候,系统逻辑会自动通知液压系统打开EMP,而不需要飞行员对EMP进行操作,但是当出现故障的时候,按钮上会显示出系统FAULT状态。

当机务维修需要,在双发停车的情况下,可在液压地面维护面板上,手动开启电动泵。当Yellow系统电动泵手动打到ON时候,液压系统将会给yellow系统的所有用户供压;当Green系统电动泵手动打到ON时候,液压系统将会给Green系统的所有用户供压。为了防止误操作,在“ON”按钮上设置有保护盖。

5 系统控制

A350的系统控制通过IMA实现。IMA监视以下系统参数并实现相应的系统自动控制功能、泵压力、油箱压力、油箱和壳体回油管路温度、FSOVs的位置、EMP的启动和关闭、EDP泄压、热交换器控制、FSOV关闭。

6 结束语

A350飞机是一款先进的宽体客机,其呈现出了采用5000psi高压等比较明显的特点,通过对先进宽体客机A350液压系统的研究,深刻地了解民用飞机液压系统的设计理念,用于指导我国民用飞机液压系统的设计。

作者简介:陈才(1983,8-),男,湖北咸丰,工程师,硕士,液压能源系统设计。

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