民用飛機液壓系統安裝維修性設計研究

孫曉+李長春+董強

【摘 要】在民用飛機液壓系統安裝設計過程中將維修性納入考慮具有重要的意義。民用飛機液壓系統安裝維修性設計一般包含可視性、可達性、防差錯、通用性和互換性、可拆裝性等方面的設計需求。液壓系統安裝設計虛擬維修性分析過程包含制定維修性分析任務計劃、維修仿真模型建立與仿真開展、虛擬維修性分析結果的評價與建議等，對維修性設計工作具有重要的評價和指導意義。

【關鍵詞】液壓系統，安裝設計，維修性，虛擬仿真

0 引言

液壓系統是飛機上主要的二次能源系統之一，液壓能源傳動功率大、響應快、抗負載剛性大、技術成熟，在各型民用飛機上普遍使用，主要為飛控系統、起落架系統、剎車系統以及反推力系統等提供動力源，在保證飛機飛行安全方面占據著非常重要的地位[1]。飛機的維修性是飛機在規定的條件下和規定的時間內，按規定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到規定狀態的能力。民機液壓系統安裝設計維修性的好壞則直接影響到液壓系統安裝生產的效率以及后期檢修、維護的時間、成本以及飛機的出勤率。因此，明確液壓系統安裝維修性設計需求，在民機設計過程中將維修性納入考慮之中具有重要意義。

本文結合實際工程經驗，概述了民機液壓系統安裝設計方面的維修性需求和虛擬維修性分析方法。

1 液壓系統安裝維修性設計概述

現代民用飛機液壓系統一般采用三套液壓分系統組成冗余架構。液壓系統與各用戶（作動器）之間通過液壓管路相連接，液壓設備之間也通過液壓管路連接。液壓系統的安裝設計包含液壓設備及液壓管路的安裝設計。液壓設備主要布置在翼身整流罩及后附件艙中，主要包括發動機驅動泵、電動泵、油箱組件、油濾組件、各類閥、蓄壓器、傳感器等、生態瓶。液壓管路則幾乎遍布于飛機全身，包含導管、管接頭、緊固件等。

民用飛機液壓系統安裝維修性需求一般有指標性的定量需求，如平均修復時間（MTTR）、每小時直接維修工時（MMH/FH）等，還有可視性、可達性、可拆裝性、互換性、防差錯等定性需求[2]。本文主要從定性需求進行討論。

2 液壓系統安裝維修性設計需求

2.1 液壓系統可視性、可達性需求

可達性指在飛機維修過程中維修人員或維修工具接近各個部位的難易程度。對需要檢查和維護的液壓設備、管路進行安裝設計時，需考慮可視性、可達性，一般應遵循下列基本原則：

（1）液壓系統的可達性應滿足CCAR25.611的要求[3]。

（2）經常拆卸的液壓設備應布置在維修口蓋附近，如油濾組件、生態瓶等。

（3）液壓地面維護面板是用于布置液壓能源系統地面維護工作服務點的裝置，應安裝在飛機上易于接近的位置。

（4）接頭、開關應盡可能布置在可達性好的位置上，對須經常拆卸的接頭、開關應設置專用的口蓋。如液壓保險一般布置在專用口蓋后面。

（5）需要頻繁目視檢查的設備應布置在無需移動面板、覆蓋物或其他器件就能看到的地方。如油箱指示表、蓄壓器壓力表布置在可以觀察的位置，或配置專門的觀察口蓋。

（6）管路連接部分應設置在艙（窗）口或口蓋處，以便于拆裝或更換，但不應妨礙艙門、口蓋等活動件的工作。

（7）管路應排列整齊，盡量避免里外重疊，以便于觀察及維護。

（8）各類標牌應布置在維修人員全部可見和可接觸的位置。

2.2 液壓系統安裝防差錯設計需求

液壓系統安裝防差錯設計主要包含導管與設備連接的防差錯、導管自身安裝的防差錯以及設備電氣接口連接的防差錯。具體考慮如下幾點：

（1）導管是否可能錯接入臨近的設備接口。對于常用的-04導管（1/4英寸）或-06導管（3/8英寸），由于導管的剛度較小，若設備的兩個接口尺寸相同、且相鄰，則導管容易接錯。一般通過在設備接口配置不同角度的管接頭解決該問題。

（2）同一根導管是否可能裝反。某些導管外形近似于軸對稱或中心對稱，在安裝時可以強行裝上，但是存在應力安裝。一般應避免設計成上述形狀的導管。若確實無法避免，則應在導管圖紙上標注每個導管直線段的精確尺寸及導管流向，防止安裝錯誤。

（3）液壓設備電氣接頭連接的防差錯。對于位置相近、接口尺寸相同的設備，應該考慮電氣線路連接的防差錯。一般通過連接器鍵位和尾附件的時鐘區別，或者利用線纜敷設路徑、線纜卡箍的位置、線束的長短達到防差錯的位置。

2.3 其他維修性設計需求

（1）通用性和互換性設計需求。優先選用標準化設計的設備、零組件。與維修有關的尺寸、螺紋規格等均應實現標準化。安裝和維修使用的專用工具和設備種類應盡量減少。

（2）可拆裝性需求。需要維修的液壓設備、導管、管接頭、緊固件等應有足夠的拆裝空間，同時要考慮拆裝工具的操作空間，如扳手、導管壓接工具等的操作空間。拆裝操作應該方便快速。如在移出油濾油杯及更換油濾濾芯時，油濾下方的安裝空間應保證油杯移出時不需傾斜。同時，在檢查或拆卸任意液壓設備時，應該不必拆卸其他設備。

3 液壓系統安裝虛擬維修性分析

維修性分析是維修性設計的關鍵過程之一。維修性分析工作貫穿于整個飛機設計過程中，是一個不斷迭代、不斷深入的過程。維修性分析可以對設計方案或模型進行評判，發現維修性方面的不足之處，從而加以改進和優化。

虛擬維修分析是飛機實際工程設計過程中常用的維修性分析方法。虛擬維修分析是借用產品、工具、人員模型等，根據維修任務計劃，虛擬維修的可達性、防差錯設計、標準化、拆裝性等。液壓系統安裝設計虛擬維修性分析的一般流程是：

（1）制定維修性分析的任務計劃。根據產品的設計特性、維修性需求，確定維修性分析的類別、項目。液壓系統的安裝設計一般包含前述可視性、可達性、拆裝性、防差錯等類別和項目，要確保檢查計劃的完整性、正確性。

（2）維修仿真模型建立與仿真開展。維修場景模型包含分析對象模型（液壓系統的三維模型）、周邊環境模型（車間或機庫環境，飛機機體結構和其他系統模型環境）、維修設備和工具模型（扳手、液壓導管的壓接工具等）、維修人員模型。常用的建模和仿真軟件有DELMIA軟件。使用維修仿真軟件，通過操作虛擬人和虛擬維修環境，實現各種操作動作和運動。按照維修性分析的任務計劃，完成各個維修性設計目標的分析工作。如圖1所示為液壓油濾維護的可達性虛擬仿真分析過程。

（3）虛擬維修性分析結果的評價與改進建議。分析結果的輸出要有具體的評價指標。例如可達性分析上，涉及到人體的體型大小、手臂的尺寸，以及一些操作所需要的最小空間等。在可拆裝性分析上，涉及到操作工具的運動范圍、液壓導管和設備的尺寸能否滿足進出通道限制等。在可視性分析上，涉及到人體的最大視野范圍，頭部的旋轉范圍等。通過這些評價指標，綜合分析產品的維修性，評價維修性的好壞，并給出優化更改建議。

4 結論

維修性是民用飛機的重要質量特性之一。本文從實際工程經驗出發，概述了民用飛機液壓系統安裝維修性設計需求，重點介紹了液壓系統安裝可達性、防差錯方面的設計需求。介紹了液壓系統維修性虛擬分析的流程。對民用飛機液壓系統安裝維修性設計具有一定的指導意義，對其他系統維修設計也有一定的參考價值。

【參考文獻】

[1]韓定邦，楊化龍，夏鶴鳴.民用飛機液壓能源系統元件的安裝設計[J].中國科技信息，2012（19）.

[2]《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊[M].北京：航空工業出版社，2003.12.

[3]中國民用航空局.CCAR-25R4中國民用航空規章第25部：運輸類飛機適航標準[S].北京：中國民用航空局，2009.

[責任編輯：朱麗娜]