787飛機液壓能源系統研究

陳才

摘 要：文章通過對先進寬體民用飛機波音787的液壓能源系統進行研究，對787的液壓能源系統的架構、用戶、設備、操作與顯示、控制等進行了簡要概述，對民用飛機液壓能源系統研發者而言具有指導意義。

關鍵詞：787飛機；液壓能源系統；研發

前言

787飛機是一款全新的先進寬體客機，其液壓能源系統的設計與傳統的Boeing飛機777相比較，產生了比較大的變化，而研究這些設計特點的變化，對民用飛機液壓能源系統研發者而言具有指導意義。

1 系統架構

787采用了傳統的三套液壓能源系統，包括左（L）、中（C）、右（R）三套系統，其中，中系統為主液壓能源系統，左、右系統為輔助系統，其簡要架構見圖1，系統壓力體制采用5000psi。左右系統均采用EDP作為主泵，EMP作為備用泵的形式，EMP在系統低壓或者大流量需求的時候工作；中系統的一臺EMP作為主泵，另外一臺作為備用泵，兩臺電動泵根據單雙日選擇作為主泵，備用泵在系統低壓或者大流量需求的時候啟動工作，RAT泵僅僅在RAT放下時驅動主飛控系統。

787液壓能源系統采用了多電技術，采用了大功率的EMP作為中系統的泵源輸入，且左右系統也采用了相同構型的電動泵，這樣導致液壓能源系統需要的電源輸入極大增加。

由于主液壓能源系統（中系統）有大流量需求用戶，對電功率的要求很高，因此，電動泵的輸入電壓由傳統的115VAC變為270VDC。輸出功率也由傳統的約3000psi@6gmp的電動泵（傳統飛機的電動泵功率一般在3000psi@6gmp左右）變為5000psi@36gpm的大功率電動泵。

發動機驅動泵（EDP）額定功率為27gpm（約95L/min）；電動液壓泵（EMP）分兩級功率，分別為27gpm（約103L/min）和37gpm（約140L/min），通過調整電機頻率實現。

787的EDP和EMP采用了相同的泵，泵可以在EDP和EMP之間進行互換，方便了維修性的需求。

2 系統用戶

液壓能源系統為以下用戶提供液壓能源：飛控系統、高升力系統、發動機反推系統、起落架收放系統、前輪轉彎系統。

飛控系統采用電傳飛控（fly-by-wire），飛控系統舵面作動器均布在三套液壓能源系統，單套液壓能源系統足以保證飛控系統操作舵面；高升力系統通過中系統控制；反推系統由左右兩套系統控制，左系統控制左反推，右系統控制右反推；起落架收放系統和前輪轉彎系統通過中系統控制完成。

3 主要設備

左、右液壓能源系統為相同配置，每套系統的主要設備包括：液壓油箱（1）、EDP（1）、EMP（1）、蓄壓器（1）、防火切斷閥SOV（1）等設備。中系統的主要設備為：液壓油箱（1）、EMP（2）、RAT泵、蓄壓器（1）等設備。另外系統還具有熱交換器（HX）。

EDP：2個EDP分別給左右液壓能源系統供壓。每個發動機安裝有1個EDP，一個EDP給左系統供壓，另外一個EDP給右系統供壓，EDP作為左右系統的主泵，驅動液壓能源系統工作。

EMP：左右每套系統有一臺EMP，作為備份或者在系統大流量需求的時候為液壓能源系統供壓。中系統（主液壓能源系統）兩臺EMP，兩臺EMP按照單雙日輪流交替作為主泵使用，備份泵在主泵失效或者大流量需求的時候工作。

SOV：每臺EDP上游各有一個SOV，分別連接在每個EDP吸油管路上。SOV關閉能夠阻止液壓油流到液壓泵，防止液壓系統著火。

HX：共計兩個，分別安裝在左右主燃油箱里。

4 駕駛艙簡圖頁與控制面板

4.1 液壓簡圖頁

液壓簡圖頁顯示了SOV、油箱、EDP、EMP、RAT、泄漏隔離閥、油路等設備，包含了液系統壓力、油箱油量、泵的工作狀態、泵的溫度狀態、SOV的工作狀態等主要參數信息。幾乎系統的主要設備、主要參數和設備工作狀態等都在簡圖頁上顯示。

當出現系統故障的時候，除了EICAS告警以外，液壓簡圖頁上也會顯示出相應的故障。例如防火切斷閥狀態故障、系統壓力異常、EDP/EMP工作狀態故障、油箱油量低油位、泵高溫等參數均在液壓簡圖頁上有顯示，當檢測的參數出現異常，在簡圖頁上也會有相應的故障提示，例如，當右系統EDP超溫的時候，R ENG上將會出項OVHT提示，且簡圖頁上EDP框的顏色發生變化，由綠色變為琥珀色。

在某些特殊情況下，系統會自動關閉電動泵，用以保證電源系統優先給其他重要設備供電，則在相應的泵旁邊會出現“LOAD SHED”指示。

4.2 液壓控制面板

液壓控制面板實現對EDP、EMP，以及RAT的控制。

EDP的控制：采用按鈕形式進行控制，具有ON和OFF兩種狀態。按下L EGN按鈕，EDP處于OFF狀態，則EDP被泄壓，當再次按下的時候，EDP處于ON狀態，系統建立壓力。

EMP的控制：L ELEC、R ELEC、C1、C2分別實現對左系統EMP、右系統EMP、中系統EMP C1、EMP C2的控制。控制方式為旋鈕控制，包括了三個位置，ON、OFF、AUTO位置，正常飛行情況下，L ELEC、R ELEC、C1、C2旋鈕位置均設置在AUTO位置，系統會自動控制。飛行員可以手動將旋鈕打到ON或者OFF位置。

RAT的控制：在RAM AIR TURBINE控制按鈕上失效。為了防止飛行員誤操作，在此按鈕上添加保護蓋。在緊急情況下，飛行員打開保護蓋，按下PRESS按鈕，則RAT被放下。當UNLKD亮起時候，說明RAT沒有布置到位。RAT僅僅為主液壓能源系統的主飛控舵面供壓。

在每個泵的下方均有一個FAULT顯示按鈕，當泵出現故障的時候，在FAULT燈亮起，用于提示飛行員操作。

5 系統控制

液壓能源系統沒有單獨獨立的軟件控制單元設備，軟件駐留進入航電IMA中的HYDIF（hydraulic interface function）模塊，用于控制和監控液壓能源系統。

HYDIF駐留在航電CCR（Common Computing Resource）設備中，總計三套，航電CCR總計兩個，分為左CCR和右CCR，其中兩套駐留在左CCR中，另外一套駐留在右CCR中。左CCR中的兩套HYDIF，一套HYDIF為主應用，另外一套HYDIF為備用應用，其中，主應用HYDIF控制左系統和一半的中系統；右CCR中的HYDIF控制右系統和一半的中系統。任一左右主HYDIF失效，則會被左CCR中備份HYDIF的備份應用取代。

6 結束語

787飛機是一款先進的寬體客機，呈現出了5000psi高壓、多電應用等先進特點，通過對其液壓能源系統的研究，深刻地了解國外民用飛機液壓能源系統設計理念，可用于指導我國民用飛機液壓能源系統的設計。