民用飛機液壓自增壓油箱增壓源對比分析

韓定邦

【摘 要】現代民用飛機液壓系統采用自增壓油箱是一種趨勢，本文針對自增壓油箱兩種不同的增壓源，對比分析了各自的優缺點，可作為民用飛機液壓油箱設計選擇參考。

【關鍵詞】民用飛機；液壓油箱

0 引言

液壓油箱一種存儲液壓油的容器，主要功能是為液壓系統工作儲存足夠的油液，同時也起到分離油液中的氣體及保證系統散熱等作用。

1 飛機液壓油箱的分類

液壓油箱可分為非增壓油箱和增壓油箱。隨著飛機液壓系統的發展，為保證液壓泵入口壓力，防止液壓系統內部產生氣穴現象，飛機液壓油箱需采用增壓油箱。通常增壓油箱有引氣增壓式和自增壓式兩種形式。

1.1 引氣增壓式液壓油箱

引氣增壓液壓油箱一般是通過引氣增壓系統將飛機上的氣源引入到液壓油箱進行增壓，飛機上的氣源可以直接采用發動機壓氣機引出的壓縮空氣，也可以從專門設置的增壓氣瓶引氣。

引氣式增壓油箱一般為薄壁結構，結構簡單，引氣方便，但是在增壓過程中由于氣體與油液直接接觸，會有氣體溶解到油箱的油液當中，增加液壓油的含氣量。

1.2 自增壓液壓油箱

自增壓油箱是活塞式結構，其增壓方式是利用系統的高壓油返回作用在油箱的增壓差動活塞上，增壓壓力的大小由差動活塞的面積比來確定。

自增壓油箱在增壓過程采用了差動活塞形式，避免了空氣與油液的接觸，解決氣體溶入油液的問題，防止油液被污染，并且增壓過程自動進行。因此，現代民用飛機液壓系統采用自增壓油箱是一種趨勢。

2 液壓油箱自增壓壓力來源

液壓油箱的自增壓壓力來自于液壓系統本身，目前在役飛機中主流的自增壓壓力取自自增壓蓄壓器的油液端，原理圖如圖1所示，簡稱液壓式；另外一種形式自增壓壓力取自系統蓄壓器的氮氣端，目前俄羅斯蘇霍伊公司設計的SSJ-100飛機采用此種方式。原理圖如圖2所示，簡稱氣式。

從圖1中可以看出，使用蓄壓器油液端給液壓油箱增壓，液壓油箱高壓腔和自增壓蓄壓器油液端連通，高壓腔里充滿高壓液壓油，油箱通過設計一個合適的液壓油箱高壓腔和低壓腔面積比來獲得預定的油箱自增壓壓力。該種增壓方式需要一個隔離閥將自增壓蓄壓器和系統壓力管路單向隔離，優先保證油箱自增壓需求。

圖2中的氣式使用蓄壓器氣端（通常是氮氣）給液壓油箱增壓，液壓油箱高壓腔和系統蓄壓器氣液端連通，高壓腔里充滿氮氣，這種方式不需要將蓄壓器和系統壓力管路隔離，并且借用系統蓄壓器，不用專門設置單獨的油箱自增壓蓄壓器。

3 液壓式和氣式自增壓油箱對比分析

3.1 液壓式

優點為泄漏密封只考慮液壓油的密封問題，即活塞桿的軸密封和隔離閥、卸荷閥的內泄漏密封。液壓油密封的技術成熟，泄漏量少；不會額外氣體通過高壓腔進入油箱導致液壓油含氣量增加。

缺點為自增壓蓄壓器的保壓時間和自增壓回路的內泄漏有關，現在一般典型的自增壓蓄壓器均能保證不小于8小時的自增壓需求。

3.2 氣式

優點為結構簡單，相比液壓式少了一個蓄壓器及隔離閥，并且由于油箱高壓腔及相連管路中也充滿氣體，相當于增壓了蓄壓器的容積，在蓄壓器尺寸相同的情況下，使油箱保壓時間變長。

缺點為氣體密封問題較難解決，特別在極低溫條件下油箱活塞桿處容易發生氣體泄漏；并且對于系統蓄壓器來說，這種方式相當于增加了氣體泄漏點，使蓄壓器的維護頻率（蓄壓器充氣）增加；根據FAR25.1435要求，對于高壓充氣壓力容器，驗證壓力為3倍設計壓力，極限壓力為4倍設計壓力，為了滿足該條款要求，氣式自增壓油箱的高壓腔壁厚設計要比液壓式大，增壓油箱自身重量。

4 總結

液壓式自增壓油箱應用廣泛，技術成熟，沒有氣體泄漏問題，油箱自身重量比氣式自增壓油箱輕。氣式自增壓油箱系統架構簡單，保壓時間長，雖然自身重量比液壓式大，但是由于采用這種方式，系統少了一個蓄壓器和隔離閥，總體上相比液壓式重量有優勢。若能采取新型密封圈設計，解決極低溫下油箱中氣體軸密封問題，氣式增壓油箱不失為一種好的選擇。

在民用飛機液壓油箱設計中，可根據重量、成本、使用環境溫度范圍、安裝設計等進行權衡研究，在保證滿足系統安全需求的前提下選擇較為經濟可行的自增壓方式。

【參考文獻】

[1]PART 25—AIRWORTHINESS STANDARDS： TRANSPORT CATEGORY AIRPLANES[Z].

[責任編輯：湯靜]