787飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)研究

陳才

摘 要：文章通過對(duì)先進(jìn)寬體民用飛機(jī)波音787的液壓能源系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)787的液壓能源系統(tǒng)的架構(gòu)、用戶、設(shè)備、操作與顯示、控制等進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，對(duì)民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)研發(fā)者而言具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：787飛機(jī)；液壓能源系統(tǒng)；研發(fā)

前言

787飛機(jī)是一款全新的先進(jìn)寬體客機(jī)，其液壓能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的Boeing飛機(jī)777相比較，產(chǎn)生了比較大的變化，而研究這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)的變化，對(duì)民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)研發(fā)者而言具有指導(dǎo)意義。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

787采用了傳統(tǒng)的三套液壓能源系統(tǒng)，包括左（L）、中（C）、右（R）三套系統(tǒng)，其中，中系統(tǒng)為主液壓能源系統(tǒng)，左、右系統(tǒng)為輔助系統(tǒng)，其簡(jiǎn)要架構(gòu)見圖1，系統(tǒng)壓力體制采用5000psi。左右系統(tǒng)均采用EDP作為主泵，EMP作為備用泵的形式，EMP在系統(tǒng)低壓或者大流量需求的時(shí)候工作；中系統(tǒng)的一臺(tái)EMP作為主泵，另外一臺(tái)作為備用泵，兩臺(tái)電動(dòng)泵根據(jù)單雙日選擇作為主泵，備用泵在系統(tǒng)低壓或者大流量需求的時(shí)候啟動(dòng)工作，RAT泵僅僅在RAT放下時(shí)驅(qū)動(dòng)主飛控系統(tǒng)。

787液壓能源系統(tǒng)采用了多電技術(shù)，采用了大功率的EMP作為中系統(tǒng)的泵源輸入，且左右系統(tǒng)也采用了相同構(gòu)型的電動(dòng)泵，這樣導(dǎo)致液壓能源系統(tǒng)需要的電源輸入極大增加。

由于主液壓能源系統(tǒng)（中系統(tǒng)）有大流量需求用戶，對(duì)電功率的要求很高，因此，電動(dòng)泵的輸入電壓由傳統(tǒng)的115VAC變?yōu)?70VDC。輸出功率也由傳統(tǒng)的約3000psi@6gmp的電動(dòng)泵（傳統(tǒng)飛機(jī)的電動(dòng)泵功率一般在3000psi@6gmp左右）變?yōu)?000psi@36gpm的大功率電動(dòng)泵。

發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵（EDP）額定功率為27gpm（約95L/min）；電動(dòng)液壓泵（EMP）分兩級(jí)功率，分別為27gpm（約103L/min）和37gpm（約140L/min），通過調(diào)整電機(jī)頻率實(shí)現(xiàn)。

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

2 系統(tǒng)用戶

液壓能源系統(tǒng)為以下用戶提供液壓能源：飛控系統(tǒng)、高升力系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)反推系統(tǒng)、起落架收放系統(tǒng)、前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)。

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

3 主要設(shè)備

左、右液壓能源系統(tǒng)為相同配置，每套系統(tǒng)的主要設(shè)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(shè)備。中系統(tǒng)的主要設(shè)備為：液壓油箱（1）、EMP（2）、RAT泵、蓄壓器（1）等設(shè)備。另外系統(tǒng)還具有熱交換器（HX）。

EDP：2個(gè)EDP分別給左右液壓能源系統(tǒng)供壓。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝有1個(gè)EDP，一個(gè)EDP給左系統(tǒng)供壓，另外一個(gè)EDP給右系統(tǒng)供壓，EDP作為左右系統(tǒng)的主泵，驅(qū)動(dòng)液壓能源系統(tǒng)工作。

EMP：左右每套系統(tǒng)有一臺(tái)EMP，作為備份或者在系統(tǒng)大流量需求的時(shí)候?yàn)橐簤耗茉聪到y(tǒng)供壓。中系統(tǒng)（主液壓能源系統(tǒng)）兩臺(tái)EMP，兩臺(tái)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(shí)候工作。

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

HX：共計(jì)兩個(gè)，分別安裝在左右主燃油箱里。

4 駕駛艙簡(jiǎn)圖頁與控制面板

4.1 液壓簡(jiǎn)圖頁

液壓簡(jiǎn)圖頁顯示了SOV、油箱、EDP、EMP、RAT、泄漏隔離閥、油路等設(shè)備，包含了液系統(tǒng)壓力、油箱油量、泵的工作狀態(tài)、泵的溫度狀態(tài)、SOV的工作狀態(tài)等主要參數(shù)信息。幾乎系統(tǒng)的主要設(shè)備、主要參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)等都在簡(jiǎn)圖頁上顯示。

當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障的時(shí)候，除了EICAS告警以外，液壓簡(jiǎn)圖頁上也會(huì)顯示出相應(yīng)的故障。例如防火切斷閥狀態(tài)故障、系統(tǒng)壓力異常、EDP/EMP工作狀態(tài)故障、油箱油量低油位、泵高溫等參數(shù)均在液壓簡(jiǎn)圖頁上有顯示，當(dāng)檢測(cè)的參數(shù)出現(xiàn)異常，在簡(jiǎn)圖頁上也會(huì)有相應(yīng)的故障提示，例如，當(dāng)右系統(tǒng)EDP超溫的時(shí)候，R ENG上將會(huì)出項(xiàng)OVHT提示，且簡(jiǎn)圖頁上EDP框的顏色發(fā)生變化，由綠色變?yōu)殓晟?/p>

在某些特殊情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)泵，用以保證電源系統(tǒng)優(yōu)先給其他重要設(shè)備供電，則在相應(yīng)的泵旁邊會(huì)出現(xiàn)“LOAD SHED”指示。

4.2 液壓控制面板

液壓控制面板實(shí)現(xiàn)對(duì)EDP、EMP，以及RAT的控制。

EDP的控制：采用按鈕形式進(jìn)行控制，具有ON和OFF兩種狀態(tài)。按下L EGN按鈕，EDP處于OFF狀態(tài)，則EDP被泄壓，當(dāng)再次按下的時(shí)候，EDP處于ON狀態(tài)，系統(tǒng)建立壓力。

EMP的控制：L ELEC、R ELEC、C1、C2分別實(shí)現(xiàn)對(duì)左系統(tǒng)EMP、右系統(tǒng)EMP、中系統(tǒng)EMP C1、EMP C2的控制。控制方式為旋鈕控制，包括了三個(gè)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(shè)置在AUTO位置，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制。飛行員可以手動(dòng)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(hù)蓋。在緊急情況下，飛行員打開保護(hù)蓋，按下PRESS按鈕，則RAT被放下。當(dāng)UNLKD亮起時(shí)候，說明RAT沒有布置到位。RAT僅僅為主液壓能源系統(tǒng)的主飛控舵面供壓。

在每個(gè)泵的下方均有一個(gè)FAULT顯示按鈕，當(dāng)泵出現(xiàn)故障的時(shí)候，在FAULT燈亮起，用于提示飛行員操作。

5 系統(tǒng)控制

液壓能源系統(tǒng)沒有單獨(dú)獨(dú)立的軟件控制單元設(shè)備，軟件駐留進(jìn)入航電IMA中的HYDIF（hydraulic interface function）模塊，用于控制和監(jiān)控液壓能源系統(tǒng)。

HYDIF駐留在航電CCR（Common Computing Resource）設(shè)備中，總計(jì)三套，航電CCR總計(jì)兩個(gè)，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(yīng)用，另外一套HYDIF為備用應(yīng)用，其中，主應(yīng)用HYDIF控制左系統(tǒng)和一半的中系統(tǒng)；右CCR中的HYDIF控制右系統(tǒng)和一半的中系統(tǒng)。任一左右主HYDIF失效，則會(huì)被左CCR中備份HYDIF的備份應(yīng)用取代。

6 結(jié)束語

787飛機(jī)是一款先進(jìn)的寬體客機(jī)，呈現(xiàn)出了5000psi高壓、多電應(yīng)用等先進(jìn)特點(diǎn)，通過對(duì)其液壓能源系統(tǒng)的研究，深刻地了解國外民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，可用于指導(dǎo)我國民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。