张伟 张作鹏 彭虎

摘要：一般在航空装备液压系统中，通常会产生一种和振动相随的噪音问题。虽然噪音不属于系统本身故障，但是对于航空装备来说，却能在很大程度上降低飞行员的舒适性，增加被敌方侦测到的风险，损坏液压系统部件，严重的话还会影响飞行安全。基于此，本文主要针对航空装备液压舵机主油泵振动以及噪音问题，详细分析其具体产生原因。

Abstract： Generally， in the hydraulic system of aviation equipment， there is a kind of noise problem accompanying with vibration. Although the noise is not a fault of the system itself， for aviation equipment， it can greatly reduce the comfort of pilots， increase the risk of being detected by the enemy， damage hydraulic system components， and even affect flight safety. Based on this， this paper mainly analyzes the vibration and noise of the main oil pump of the hydraulic steering gear of aviation equipment， and analyzes the specific causes in detail.

关键词：航空装备;液压舵机;主泵振动及噪音;原因探析

Key words： aviation equipment;hydraulic steering gear;main pump vibration and noise;cause analysis

中图分类号：U674.7                                      文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）01-0112-02

0  引言

液压系统是现代航空装备中一种具有重要意义的系统装置。在飞行操控系统中，无论是机翼的偏转、起落架的收放、刹车操纵等等动作都需要利用到液压传动技术。根据有关故障统计结果来看，液压系统的故障占据很高的比例。因此，详细分析航空装备液压系统的故障产生原因有重要意义。

1  液压舵机概述

1.1 概述  在航空装备飞行控制系统中，液压舵机一般作为执行机构，其本身的系统结构较为复杂，是机、电、液等前沿技术的综合体，但同样也是航空装备故障发生频率较高的部分。在飞行过程中，飞行器一般利用舵机带动舵面及时对航向进行偏摆校正來控制飞机按照一定轨迹在空中飞行。因此，舵机性能优劣会直接影响航空装备性能和遂行作战任务。

1.2 工作原理  通常情况下，机械机构和液压控制系统是组成液压舵机的两个主要部分，而液压控制系统中又分为液压系统和电路控制系统。在液压舵机的使用过程中，电路控制系统的主要作用是反馈信号的检测、放大以及校正，机械结构的主要作用是将液压能转换成机械能，并通过机械能推动舵面实现偏转。在液压舵机的使用中，液压系统主要起到提供充足液压能支持舵机运作的作用，同时液压系统还能设置保护装置与控制装置。控制系统作为电路部分，主要有两个作用，其一是进行舵令的传递，其二是对操舵的精度进行控制。在液压舵机的整个组成系统中，最重要也是起着决定性作用的就是液压控制系统，舵机性能的优劣不仅与其性能好坏有着直接联系，还会直接对航空装备性能高低造成直接影响。在液压舵机中，实现整个舵面偏转角度的就是采用液压伺服控制系统，其就是就是具有较快的反应速度、较轻的重量以及尺寸小等特点。而这些优势应用在现代飞行器中，通过统一的电一液伺服控制飞行系统，不仅促进了飞行器控制系统进一步提高灵活性与适应性，还能确保其飞行状态中更加稳定。利用对飞行器气动性能与布局进行改善的作用，促进舵面颤振更具有安全性。一般来说，液压舵机的液压伺服控制系统对于现代飞行操纵控制系统来说具有重要意义，是现代飞行器的核心装置。

2  原因分析

一般来说，在液压系统中的主要工作介质是油液，油液的压力是控制整套装置进行执行操作的主要动力，包括控制阀门、操作液压执行机构等等。因此，从本质上来说，一个液压系统的好坏与系统结构有直接联系，如果系统设计不合理、元件性能劣质等都会直接影响到液压系统。而在液压系统中较为常见的现象就是噪音问题，但从本质上说，噪音实际上不属于系统故障。一般在液压系统中出现噪音问题时往往会伴随出现振动现象。在一定程度上，航空装备会因噪音和振动降低飞行员舒适性，同时造成液压系统部件损坏，给飞行安全带来隐患。在对噪音的处理中，想要完全消除噪音是存在一定困难的，只能通过一定的方法减小噪音，或者做好预防措施，避免造成更大的噪音。通常航空装备液压系统发生噪音和振动可能与以下原因有关：

2.1 空气原因

液压系统在空气进入后很大程度上会产生噪音，而空气侵入和油泵有着直接联系：如果吸油管太细或者吸油高度过高，导致吸油存在过大阻力，同时油泵吸油腔中由于增压泵供油不够无法填满工作液，就很容易将分解出溶解在工作液中的空气;另一方面，如果油泵转速太高、油箱不通气或者工作液粘度太大等都会直接造成这种现象。除油泵外，如果液压系统中的其它地方进入空气也会导致噪音产生。溶入空气在一定程度内是不会严重影响液压系统性能，只有在工作液中形成气穴，才会较大的影响液压系统。在矿物油中，一般会溶解6～12%体积的空气，和空气分离压力相比，只有管路压力相对较低时，才会分离已溶解于液体中的空气，在液体中以气泡形式存在。这种形式上的空气会由于占据了油内的一定空间，而导致油液产生不连续的问题，这也称气穴或者空穴现象，会给液压系统带来很多的问题：除了恶化系统性能，降低容积效率，损坏零件造成管道机械寿命进一步缩短外，还会影响系统压力和流量，同时还会导致液压冲击、振动以及噪声等不利现象。

在研究主泵的缸体和配流盘时，经过拆解主泵后发现两者均存在不同程度上的损坏，对主泵容积效率进行重新测量后能明显看出其存在下降的现象。由此可见系统中较大可能存在气穴和气蚀，因此在检测液压系统时，需要重视气穴和气蚀带来的影响。除此之外，主泵本身如果质量存在问题也会在一定程度上可能造成其产生振动和噪音。液压系统存在问题的原因是多方面的，如果泵本身不能承受气穴和气蚀现象，则表示其一定存在质量问题，就很容易导致泵本身遭受毁坏，容积效率降低，自然就会产生振动和噪音问题。

2.2 液压元件设计和系统安装原因

噪音产生的另一个原因和液压系统元件设计与制造也有不可分割的联系。例如在油泵上，其压力脉动频率会因和溢流阀等压力阀的自然频率有相同之处，进而产生共振，如果阀芯阻力过小，也会相对产生振动。这是由于阀芯阻力过小，其阀座就会收到往复冲击，进而产生噪音。一般来说，在安装液压系统时，如果不收紧油泵轴和原动机轴之间的联轴节，也会产生振动。

2.3 系统使用和零件原因

在液压系统中，部分零件损坏也会产生噪音。油泵和油马达的轴承由于系统内液压会冲击换向太快的换向阀而导致损坏;在叶片泵以及柱塞泵中其叶片和柱塞会卡住;阻力孔被堵塞或者进入杂质就会造成溢流阀损坏等等，这些液压系统中的部分零件如果在使用时没有进行及时维护就很容易遭到损坏，进而产生噪音。除此之外，液压系统参数选择不当、系统传动机构中存在间隙等也会造成系统不稳定引起振动。

3  噪音及振动解决方法

找到噪音和振动产生的具体原因，就需要针对其制定相应的解决方法，除了无法改变系统的设计与制造工艺外，就需要从其他方面找到有效的解决措施。可以针对液压系统加强使用过程中的维护和检查，具体可以从以下几方面有效减少噪音和振动：

3.1 清洁措施

在对液压系统进行维护时，应首先避免其受到外部污染物的侵袭，因此可以拆装部件或者管路，确保能有效清洁部件和管路端部，在一定程度上避免系统受到污染。

3.2 密封性检查

针对液压系统中进入空气而造成的噪音问题，可以通过在维护中对液压系统的密封性加强检查力度，确保系统在密闭的液压环境中出现渗漏，一旦出现渗漏现象，液压系统中就会进入少量空气，在系统总流动中，空气经过不断累积，就很容易出现较大的噪音及振动。

3.3 对液压油滤进行定期检查和更换

一般在使用一段时间液压油滤后，其上很容易附着杂质，不仅会将滤芯堵塞，严重的话还会损坏、变形滤芯，在一定程度上对正常运行滤油能力和液压系统造成影响。例如在液压泵中产生噪声，不仅会导致持续升高油温，还会下降容积效率，在液压系统中进一步將其信号装置堵塞。因此，对油滤进行定期清洗或者更换具有重要意义。基于在对油滤的维护要求上，不同的航空器也有不同的要求，在更换油滤时需要考虑实际情况，具体分析碎屑光谱以及检查液油品质，确认油液污染程度等。一般在管路的弯曲部位，会因使用时间越长而积累越多的油液杂质，导致油液流通粘滞。同时在流动的过程中，油液极易带动杂质，导致液压元件下的小孔被堵塞，进而产生故障。

4  结语

由此分析可以得出，一般情况下多方面的原因才会造成液压舵机主泵产生振动和噪音，甚至可能是因为多个原因在综合影响下造成的结果。除了主泵本身就存在的质量问题外，系统设计不足也是一个明显的原因。因此，如果想解决液压舵机主泵发生故障的问题，首先需要考虑到液压元件的问题，尽量选择高可靠性、高质量的产品。另一方面则是需要从液压冲击、气穴、气蚀等考虑系统设计，从多方面考虑主泵产生振动和噪音问题，才能实现有效解决。虽然液压系统的噪音振动和发动机或螺旋桨带来的噪音振动相比，并不是影响航空器舒适性的主要因素，但为了保障飞行安全，需要及时针对噪音振动产生的原因进行排查分析，最大程度上避免系统频繁发生故障，增强航空装备液压系统可靠性。有针对性的检查才能实现故障的快速定位和航空装备的高效维护，减少噪音和振动的产生。

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