民用飛機(jī)液壓接頭選用及安裝探討

李長(zhǎng)春

管接頭是飛機(jī)液壓系統(tǒng)中使用極為廣泛的一類元件，使用數(shù)量眾多。它起著管路與管路連接、管路與設(shè)備連接的作用。對(duì)于飛機(jī)液壓系統(tǒng)研制而言，特別是對(duì)于復(fù)雜的大型客機(jī)，每架飛機(jī)接頭選用通常多達(dá)數(shù)千個(gè)。任何接頭的失效都將引起飛機(jī)部分功能的喪失，給飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)巨大的代價(jià)。因此，接頭的選用必須得到重視。

1 接頭選用基本要求

接頭首先應(yīng)滿足的是液壓系統(tǒng)壓力等級(jí)的要求。對(duì)于航空接頭，CCAR 1435（a）（1）條款[1]明確要求，液壓接頭應(yīng)滿足1.5倍驗(yàn)證壓力下不產(chǎn)生塑性變形和3倍爆破壓力下不產(chǎn)生破裂。因此，要求進(jìn)入選用目錄的接頭本身均需按照AS18280[2]等規(guī)范完成連接強(qiáng)度、撓曲、耐壓、密封等試驗(yàn)。

在滿足基本功能的前提下，接頭的選用主要從材料兼容性、可靠性、工藝性等方面進(jìn)行考慮。

2 常用航空液壓接頭

航空液壓接頭分類[3]較多，此處按壓接形式分類的方式進(jìn)行分類，對(duì)民機(jī)常用的接頭進(jìn)行介紹。

2.1 外側(cè)徑向壓接永久接頭

圖1 外測(cè)徑向壓接接頭

外側(cè)徑向壓接接頭采用徑向外壓接，如圖1，此類連接方式清潔、方便，工藝控制較為簡(jiǎn)便。壓接能源方便易得，既可選擇裝配車間通用的氣源，又可使用手搖液壓泵或地面泵。壓接后的檢驗(yàn)主要通過(guò)目視檢查導(dǎo)管伸入量及使用通規(guī)止規(guī)檢查壓接后的外徑。此外，由于管路伸入接頭的長(zhǎng)度有一定的調(diào)節(jié)量，可據(jù)此調(diào)節(jié)誤差累積，方便管路裝配。由于此類接頭用料少，外形簡(jiǎn)單，重量較輕。

2.2 外側(cè)軸向壓接永久接頭

軸向壓接接頭是利用安裝時(shí)壓環(huán)的軸向運(yùn)動(dòng)而使接頭和導(dǎo)管壓緊的一種壓接接頭。軸向壓接接頭的壓接僅僅依靠軸向運(yùn)動(dòng)，所需安裝空間比徑向壓接接頭更小。壓接能源可選擇裝配車間氣源、手搖泵車或地面泵。壓接檢查方法和外旋壓接頭基本相同，目視檢查伸入長(zhǎng)度和通/止規(guī)測(cè)量壓接后的直徑。和外旋壓徑向壓接接頭相同，也可提供最大0.3in的伸入調(diào)節(jié)量。它的外形見(jiàn)圖2，此類接頭可用于5080psi系統(tǒng)。

圖2 外側(cè)軸向壓接接頭

2.3 可拆卸接頭

可拆卸接頭按其和管路的連接方式分為內(nèi)旋壓接頭、外旋壓接頭和螺紋連接接頭。由于一個(gè)接頭本身有兩端，接頭的可拆卸端通常為螺紋連接形式。

2.3.1 內(nèi)旋壓可拆卸接頭

圖3中所示為左端內(nèi)旋壓，右端為螺紋連接端內(nèi)旋壓接頭。內(nèi)旋壓接頭通過(guò)冷擠壓將管路壓入接頭的凹槽中。由于通常接頭所用材料比管路壁厚更厚，從理論上講，內(nèi)旋壓接頭比外旋壓可靠性更好，但是其操作只能在導(dǎo)管車間，所需安裝設(shè)備較大，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)功能較弱。

圖3 內(nèi)旋壓可拆卸接頭

2.3.2 外壓接可拆卸接頭

2.1節(jié)和2.2節(jié)中，壓接方式和螺紋連接方式的組合即可形成多種可拆卸式接頭，如圖4，上方兩種接頭為軸向壓接接頭，下方兩種為徑向壓接接頭，螺紋端可為外螺紋也可是內(nèi)螺紋。

圖4 外壓接可拆卸接頭

2.3.3 雙側(cè)螺紋連接接頭

雙側(cè)外螺紋接頭（圖5）是民機(jī)種普遍使用的一種接頭，它使用滿足AS8879的外螺紋，通常對(duì)于無(wú)擴(kuò)口接頭，使用AS33514＼AS4375標(biāo)準(zhǔn)端頭。這種規(guī)格的端頭通用性非常好，可以和絕大多數(shù)無(wú)擴(kuò)口接頭相配合使用。

圖5 螺紋連接接頭

2.3.4 管袖

管袖是另一類常用接頭，它通過(guò)在薄壁導(dǎo)管上通過(guò)內(nèi)壓接或外壓接的方式連接一個(gè)擋圈，管袖必須配合外套螺母使用。管袖見(jiàn)圖6左，圖6右為安裝完成的狀態(tài)。

圖6 管袖及其安裝

3 液壓系統(tǒng)接頭選用要點(diǎn)

3.1 減少泄漏點(diǎn)

由于接頭使用量大，減少泄漏點(diǎn)對(duì)于提高飛機(jī)可靠性具有非常重大的意義。每一處可拆卸接頭都是一處潛在的泄漏源。從減少泄露的角度，應(yīng)盡可能多的使用永久連接，除非在以下情況：

1）與可拆卸元件相連處；

2）制造分離面。

3.2 材料

接頭材料首先需要和管路材料相匹配，避免太強(qiáng)，節(jié)省重量。從理想的強(qiáng)度均衡角度來(lái)說(shuō)，接頭和管路最好同一種材料，要避免大范圍地超過(guò)壓力等級(jí)去選擇接頭材料，這將在成本和重量上帶來(lái)巨大代價(jià)。但是，供應(yīng)商提供的材料非常有限，如軸向外壓接接頭，目前只有鈦制的，而徑向壓接外旋壓接頭也只有不銹鋼、合金鋁、鈦合金三種材料。在這種情況下，只能優(yōu)先保證性能，選用強(qiáng)度和耐壓能力較高的接頭材料。

由于飛機(jī)是長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品，通常按30年服役期進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此在接頭和周邊材料兼容性上也要重點(diǎn)考慮，一個(gè)重要的方面就是防止電位腐蝕。在接頭選用時(shí)，應(yīng)避免將接頭與電位差異較大的材料接觸安裝。例如，鈦接頭不應(yīng)直接和鋁結(jié)構(gòu)接觸，鎖緊螺母應(yīng)和過(guò)框接頭的材料一致。如無(wú)法避免，在安裝時(shí)應(yīng)采取防止電位腐蝕的措施。

3.3 接頭選用其他原則

1）避免在氣密區(qū)和燃油箱內(nèi)使用可拆卸接頭，它是潛在泄漏源，而氣密艙無(wú)排液通道，從而導(dǎo)致積液的風(fēng)險(xiǎn)（若燃油箱中布置有需連接的液壓設(shè)備，管路和設(shè)備的連接除外）；

2）盡量減少接頭的使用種類，接頭種類過(guò)多將導(dǎo)致壓接工具共用性差，增大培訓(xùn)成本；

3）避免使用端頭尺寸差異很大的三通接頭，如161604，端頭尺寸差異大，對(duì)于小尺寸端強(qiáng)度不容易保證；

4）接頭的使用應(yīng)考慮安裝和拆卸空間，由于不同壓接形式對(duì)空間的需求不同，建議在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)利用壓接工具三維模型，對(duì)安裝進(jìn)行模擬；

5）可拆卸接頭應(yīng)考慮扳手空間，過(guò)小的空間將導(dǎo)致接頭拆卸困難或不可拆卸。

4 液壓接頭安裝要求

4.1 擰緊力矩要求

液壓接頭的安裝應(yīng)使用定力扳手，并按照AS18280所示的擰緊力矩進(jìn)行定力。過(guò)小的定力可能導(dǎo)致泄漏和污染，過(guò)大的擰緊力矩可能破壞接頭密封面。

4.2 過(guò)框接頭安裝要求

過(guò)框接頭處，接頭和結(jié)構(gòu)必然接觸，若接頭和結(jié)構(gòu)存在電位腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取措施予以避免。通常，可以施以密封膠，采用貼面密封的形式，防止電位腐蝕。

4.3 壓接要求

接頭的壓接應(yīng)采用接頭相配套的專用工具，按標(biāo)準(zhǔn)操作程序進(jìn)行壓接，完成后應(yīng)按程序采用通/止規(guī)實(shí)施檢驗(yàn)。

4.4 導(dǎo)電性

基于防閃電和靜電的要求，要求所有導(dǎo)管是電連續(xù)的。通常的冷擠壓能保證導(dǎo)電性良好，但由于陽(yáng)極化處理不導(dǎo)電，若導(dǎo)管采用陽(yáng)極化處理，則壓接前應(yīng)在導(dǎo)管和接頭貼合處去導(dǎo)管的除陽(yáng)極化層后再進(jìn)行壓接。

4.5 減少拆卸次數(shù)

拆卸會(huì)造成接頭密封貼合面的磨損、扳手夾持六方的磨損和螺紋的磨損。通常，螺紋連接的可拆卸接頭可承受8次拆卸，但由于一端永久壓接另一端螺紋連接接頭的使用，一旦損壞，將導(dǎo)致與之通過(guò)永久接頭相連的整個(gè)管系的重新更換，代價(jià)十分巨大。因此，在非必須的情況下，應(yīng)減少拆卸次數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

飛機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，更改難度大，正確地選用接頭可提高飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性，降低泄漏概率，增強(qiáng)可靠性。必須在飛機(jī)研制過(guò)程中，制定程序使設(shè)計(jì)和制造嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，確保型號(hào)成功。

【參考文獻(xiàn)】

[1]CCAR-25R4中國(guó)民用航空規(guī)章第25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S]. CAAC.

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[3]王永熙.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]