某型飛機液壓系統軟管的安裝及注意事項

趙紅衛

【摘要】飛機液壓系統管路附件中，軟管失效是導致系統可靠性降低的重要方面。分析原因發現，大部分軟管失效為安裝設計不恰當所致。為了設計出可靠性更高的軟管，通過分析飛機液壓軟管特性，給出了軟管類型選用的考慮方向，然后提出了飛機液壓軟管安裝設計的準則，并將該準則用于指導實際設計，最后給出了軟管安裝設計的示例。

【關鍵詞】飛機;液壓系統;安裝;軟管

一、飛機液壓系統軟管概述

管路件是飛機液壓系統的重要組成部分，承擔著為飛機傳輸和分配液壓能源的作用。軟管作為一類特殊的管路件，在諸如運動件之間的連接、高振動環境下液壓能源的輸送等場合常常被使用，它可以在傳遞壓力能源的同時吸收振動，提供較大的運動幅度。不同于其他工業軟管，飛機液壓系統軟管主要有可靠性高、耐高壓、壽命長、對重量控制嚴格等特點，以滿足飛機的安全性和運營經濟性要求。

通常所說的飛機液壓軟管特指聚四氟乙烯柔性軟管。由于聚四氟乙烯良好的防腐蝕特性及較大的工作溫度范圍，聚四氟乙烯軟管成為民機液壓系統使用最廣泛的柔性連接件。軟管組件以聚四氟乙烯為內管，外覆鋼絲編織層，兩端通過金屬接頭壓接至軟管本體而形成。通常還根據使用需求不同，在鋼絲編織層以外還設置有防火套、織物編織等表面包覆層以保護軟管。

二、飛機液壓系統軟管的選擇

2.1壓力

目前已有的飛機液壓系統壓力體制多為3000PSI（90%以上為3000PSI，僅A380等少量機型為5000PSI）。對應于設計壓力為3000PSI的液壓系統，壓力管路額定工作壓力為3000PSI，回油管路1000PSI。應根據不同管路的壓力等級進行軟管選用。

2.2溫度

PTFE對航空油液有著良好的耐腐蝕性能，還具有耐高低溫、耐老化等優點，可被制造成光滑內壁軟管，運用于液壓系統時，可降低壓力流體的沿程損失。PTFE本身的溫度使用范圍為-190～250℃，但制成軟管成品后，考慮到增強層的性能等因素，軟管規范通常會規定小于此溫度范圍的使用限制。大多數鋼絲增強的軟管使用溫度范圍為-54～204℃（-65～400℉），如AS1339、AS604等。對于織物增強的低壓軟管，最高溫度通常為149℃（300℉）。因此，選用時需根據使用位置的環境溫度，結合規范中規定的溫度等級進行使用。PTFE軟管帶防火套時，耐受溫度應按AS1072或AS1055的要求進行選用。

2.3端頭角度

為適應不同的連接應用，軟管有多種接頭可供選擇，包括直接頭、45?接頭以及90?接頭。每個端頭都有以上三種選擇，因此對于每種軟管，共有6種接頭組合。可通過編號予以指定。對于45?/-45?，45?/-90?以及90?/-90?三種組合，兩端頭之間還存在相對旋轉角度問題，需設計時予以指定。例如，件號AS625H245K195中，195即表示指定兩個接頭的彎曲角度為195?。較大的端頭角度給設計保留了很多自由度，恰當地使用45?及90?端頭可以縮短軟管使用長度、增大彎曲半徑等。

2.4其他需求

由于接頭種類較多，軟管選用時，還需考慮軟管接頭和設備接頭的匹配性，廣泛使用的有24?錐無擴口接頭和37?錐擴口接頭。軟管的選用應根據其使用環境選用合適的表面包覆層。如在火區使用時，需選用防火套;為了便于磨損后及時發現，應選用防磨套等。最后，飛機對重量非常敏感，在滿足其他性能要求的情況下，還需盡可能地選用重量輕的軟管。

三、軟管安裝設計準則

3.1軟管失效原因分析

軟管本身是非常可靠的產品，其鑒定試驗包含-54～204℃熱沖擊、25萬次脈沖、40萬次彎曲等17項嚴苛測試，同時還需滿足TSO-C140要求的質量控制流程及其規定的其他試驗項目。但事實上，軟管失效的報告仍時有發生。具體原因有以下方面：（1）與結構之間距離過小而導致軟管磨損;（2）運動時受扭而造成軟管壽命縮短，實驗表明，使液壓軟管在扭轉5%的狀態下運行，軟管的工作壽命將下降70%左右;（3）運動時彎曲半徑過小而引起管路阻塞等。

3.2軟管安裝設計準則

為降低軟管失效概率，提出如下安裝設計準則：（1）布置管路時，應確保所有工作情況下，不得與鋒利或硬質結構相碰;（2）應遠離高溫元件及設備，如引氣管路;（3）根據實際需要確定軟管長度，應避免過長或過短（過長容易造成軟管形狀難以控制，過短容易造成較大的安裝應力）;（4）對于使用直接頭會造成軟管彎曲較大的情況，應使用45?、90?接頭;（5）當安裝在火區和易受磨損的位置時，應使用防火或防磨套軟管;（6）在安裝和實際運動過程中，軟管均不得受扭;（7）在有兩根以上軟管相連的地方，要使用不同管徑，以防止錯誤連接;（8）按規定的擰緊力矩進行操作，防止破壞密封面;（9）軟管兩端均需固定在剛性較大的物體上，如結構支架固定的過框接頭、設備本體等，防止將軟管的應力傳遞到普通硬管上;（10）應用于有相對運動的連接時，應考慮最大的運動量，同時保證最大運動量情況下及在整個運動包絡內的彎曲半徑及制造誤差，還應考慮加壓后的伸長率及釋壓后的縮短率（±2%），仍需和周邊結構滿足至少25.4mm的間隙。

四、具體安裝注意事項

4.1泵出口

液壓泵是液壓系統主要的設備之一，它承擔著產生液壓能源的作用，具有功率大、振動頻率高的特點。因此，泵出口需設計為軟管連接，同時，為避免將液壓泵的振動傳遞到機身結構，對結構造成破壞，通常采用非金屬減震墊進行安裝。由于減震墊具有易變形的特性，泵出口的軟管還需考慮由減震墊變形而引起的位移。

4.2平尾過渡

對于飛機來說，水平尾翼通常都有一定的運動幅度，起著為飛機配平的作用。由于液壓軟管需要將機身的液壓能源輸送至水平尾翼作動器，在機身和水平尾翼過渡處也必須使用軟管，以保證水平尾翼運動時液壓軟管不受破壞。如圖4所示，考慮各種水平尾翼極限狀態下的軟管彎曲半徑，并考慮上述極限狀態下軟管的制造公差的情況下，初步確定了合適的軟管長度。然后將初步確定長度的軟管進行運動包絡的模擬，以確保彎曲半徑，與周邊零部件的間距等滿足要求后最終確定。為了限制軟管運動范圍，還應在軟管兩端設置支架。

【總結】

軟管作為飛機液壓管路系統中廣泛使用的壓力傳輸元件，由于其惡劣的使用環境，它的設計和使用應非常慎重。在設計過程中，需充分論證是否有其他更可靠的替代元件，若最終確定使用軟管，應考慮周邊各種不利情況，采取一切措施避免實際使用時造成磨損、褶皺等。同時，嚴格按照相關設計準則進行設計也是降低軟管失效，提高系統可靠性的重要保證。在運營階段應定期檢查，一旦發現破損和泄漏應盡快查明原因，并立即更換。

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