飞机液压系统

飞机液压系统第1页/共103页2第2章

飞机液压系统2.1液压系统概述2.1.1液压传动原理2.1.2液压系统的组成2.1.3工作液第2页/共103页32.1液压系统概述飞机操纵控制的动力有机械与电力传动、液压与气压传动。其中液压传动有重量轻、体积小、输出功率大、效率高、自润滑和便于控制等优点，已成为现代飞机上一个非常重要的大系统。第3页/共103页42.1.1液压传动原理液压传动原理液压传动是一种以液体为工作介质，利用液体静压能来完成传动功能的一种传动方式。液压系统的传动原理，第4页/共103页5液压传动原理(续)液压传动原理液压传动是以液体作为传递能量的介质而且必须在封闭的容器内进行。为克服负载必须给油液施加足够大的压力，负载愈大所需压力亦愈大。这是液压传动中的一个基本原理—压力决定于负载（包括外负载和油液的流动压力损失）。第5页/共103页6千克力/厘米2kgf/cm

2磅/英寸2PSI帕Pa毫米汞柱mmHg1.014.23398067735.56液体压力的单位第6页/共103页7液压传动原理(续)要完成一定的传动动作，仅利用油液传力是不够的，还必须使油液不断地向执行机构运动方向流动，单位时间内流入动作筒的油液的体积称为流量，流量愈大活塞伸出的运动速度愈大。这又是液压传动中的一个重要规律—

输出速度取决于流量。代表液压传动性能的主要参数是压力P和流量Q。液压传动的液压功率等于压力P和流量Q的乘积。第7页/共103页82.1.2液压系统的组成液压系统的组成目前对液压系统的组成基本上有两种阐述方法，一种是按组成系统的液压元件的功能类型划分；另一种是按组成整个系统的分系统功能划分。第8页/共103页9按液压元件的功能划分按液压元件的功能划分液压系统的组成

任何复杂的液压系统必须要由一些主要液压元件组成。一般都包括四种元件:动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件。

第9页/共103页10液压元件作用动力元件:指液压泵，液压系统使用的液压泵都是容积式的，如齿轮式、叶片式和柱塞式等。其作用是将电动机或发动机产生的机械能转换成液体的压力能。执行元件:其职能是将液体的压力能转换为机械能。第10页/共103页11液压执行元件分两大类：一类为旋转运动型（液压马达），一类为往复运动型。在往复运动型中又分为往复直线运动型（作动筒）和往复摇摆运动型（摆动缸）两类。第11页/共103页12控制调节元件:即各种阀。用以调节各部分液体的压力、流量和方向，满足工作要求。按其功用不同可分为：方向控制元件——其主要功用是控制系统中液体流动的方向。压力控制元件——其主要功用是调节或限制油液的压力。流量控制元件——其主要功用是调节流量。第12页/共103页13辅助元件:除上述三项组成元件之外的其它元件都称辅助元件，包括油箱、油滤、散热器、蓄压器:蓄压器功用是在系统对流量和压力需求量大时辅助泵供压，并且还允许油液膨胀；在正常工作期间减弱系统压力波动等。

导管、接头和密封件等。第13页/共103页14油滤第14页/共103页15蓄压器第15页/共103页16按组成系统的分系统功能划分按组成系统的分系统功能划分液压系统组成:从系统的功能观点来看，液压系统应分为两大部分:1、液压源系统2、工作系统第16页/共103页171、液压源系统液压源包括:泵、油箱、油滤系统、冷却系统、压力调节系统及蓄能器等。第17页/共103页182、工作系统2、工作系统（或液压操作系统），它是用液压源系统提供的液压能实现工作任务的系统。利用执行元件和控制调节元件进行适当地组合，即可产生各种形式的运动或不同顺序的运动。例如飞机起落架收放系统，液压刹车系统等。第18页/共103页19液压传动与控制原理第19页/共103页202.1.3工作液--液压油工作液液压油是液压系统的工作介质，功用:传动，润滑、冷却防锈。目前飞机上使用的磷酸酯基液压油。第20页/共103页21液压油种类目前航空液压系统所采用的工作液分为植物油系、矿物油系及磷酸酯基液压油等。矿物油系工作液的主要成分是石油，加入各种添加剂精制而成。第21页/共103页22磷酸酯基液压油的使用方法1现代飞机的液压系统广泛使用磷酸酯基液压油.使用这种液压油要极其小心，因为它对皮肤和眼睛是有刺激的。无论何时在液压系统上进行工作时，应在手和胳膊上涂皮肤药膏，配戴耐油手套。另外，以防油液喷溅到眼睛上，当进行压力测试或元件渗漏时，所以应配戴防护镜。第22页/共103页23磷酸酯基液压油的使用方法2应该避免油液的溢出，一旦发生，受影响的区域应立即用干净的抹布擦净，并用肥皂水和热水彻底冲洗。鉴于不同牌号的油液不相容性，所以在维护飞机或补充添加工作液时，必须是同一牌号的液压油。第23页/共103页242.2

飞机液压元件工作原理2.2.1液压系统的动力装置2.2.2液压执行元件2.2.3液压控制元件2.2.4辅助元件第24页/共103页252.2.1液压系统的动力装置液压系统的动力装置

液压系统中常用的动力源为液压泵。液压泵是将发动机的机械能转换成泵输出的液压能的装置。液压泵的基本工作原理第25页/共103页26液压泵的基本工作原理液压系统使用的液压泵都是容积式的，其工作原理都是利用容积变化来进行吸油、压油的。偏心轮1柱塞2弹簧3工作腔4单向阀5单向阀6第26页/共103页27液压泵的基本工作原理图中柱塞2依靠紧压在偏心轮1

上，偏心轮1由发动机或电动机带动旋转，柱塞2便作往复运动，使密封工作腔4

的容积发生变化，变大时产生部分真空度，大气压力迫使油箱中的油液经吸油管顶开单向阀5，进入工作腔，这就是吸油过程。当工作腔的容积变小时，使腔中吸入的油液受到挤压，产生压力，顶开单向阀6流向系统中去这就是压油过程。偏心轮不断旋转，泵就不停地吸油和压油。这样，泵就把发动机的机械能转换成泵输出的液压能。第27页/共103页28液压马达的基本工作原理从工作原理上来说，大部分液压泵都是可逆的，即输入压力油，就可输出转速和扭矩，即把液压能转换为机械能，这便成为执行元件即液压马达

第28页/共103页29液压泵种类液压泵种类:按其结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。按其输出流量能否调节可分为定量泵和变量泵两类。

第29页/共103页30液压泵的主要性能参数⒊液压泵的主要性能参数:（1）额定压力：液压泵的工作压力是指它工作时输出油液的压力，其值取决于负载。。（2）排量和流量：液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，泵轴每转所排出的液体体积。第30页/共103页31液压泵的主要性能参数(续)（3）功率和效率：液压泵的输入功率是电动机或发动机输出的机械功率。泵的输出功率是实际流量和工作压力的乘积。因此，液压泵的总效率为泵的输出功率与发动机输出给泵的机械功率之比。一般齿轮泵的总效率为0.6∽0.65，柱塞泵的总效率约为0.8。第31页/共103页32齿轮泵组成与工作原理齿轮泵组成齿轮泵由装在壳体内的一对相互啮合的齿轮组成。其中齿轮Ⅰ为主动齿轮，Ⅱ为从动齿轮，Ⅲ为壳体，Ⅳ为前、后端盖。第32页/共103页33

（1）齿轮泵齿轮泵构造一对啮合的齿轮油泵壳体前后端盖齿轮泵是定量泵。第33页/共103页34排油腔吸油腔齿轮泵工作原理第34页/共103页35吸油过程

在吸油腔中的啮合齿逐渐退出啮合，吸油腔容积增大，形成部分真空，油箱中的油液在油箱内压力作用下，克服吸油管阻力被吸进来，并随轮齿转动；排油过程

当油进入排油腔时，由于轮齿逐渐进入啮合，排油腔容积逐渐减小，将油从排油口挤压出去。齿轮不断旋转，油液便不断地吸入和排出。齿轮按图示方向旋转04-19第35页/共103页36柱塞泵柱塞泵柱塞泵按柱塞排列的方式不同，分为轴向式和径向式。

斜盘式柱塞泵在油泵壳体内装有主动偏心轴和若干个按圆周均匀分布的柱塞油缸。壳体内腔和进油口相通。油缸上有吸油孔和压油孔。吸油孔与壳体内腔相通。压油孔与出油口相通，但需经压油口端部的单向活门油泵密封腔内的油液才能被挤出。第36页/共103页37（2）柱塞泵工作原理：缸体每转动一周，每个柱塞做一次往返运动，完成一次吸油和压油几个柱塞顺序进入吸油和压油过程，使泵输出连续的流量和压力。斜盘式柱塞泵第37页/共103页38每个油缸内有一个柱塞。偏心轴和柱塞之间用球形接头相连系，以使柱塞在油缸内作往复运动。当柱塞向中心运动并打开吸油孔时，油液在一定真空度下被吸入油缸；当柱塞达到向中心运动的最大行程时，油缸具有最大容积。随后在偏心轴作下柱塞用反向作离开中心运动，首先堵住吸油口，再进一步运动则把油液压出。完成吸油与压油动作。柱塞运动不但使密封腔容积改变同时对吸油口的控制和出油口外的单向活门组成了配油装置。

第38页/共103页39柱塞泵是变量泵。泵的输出流量取决于转速与斜盘角度，泵的输出压力与压力给定值相比较，根据二者之差去改变排量，从而保持泵的输出压力为给定值。在飞机液压系统中使用的变量泵多为恒压变量泵。

第39页/共103页40液压泵的限压和卸荷液压泵的限压和卸荷液压泵通常由飞机上的发动机带动，因此，只要发动机工作，液压泵便不停地运转。然而液压系统各工作部分（如起落架收放系统等）并不是不停地工作的。所以必须对泵的输出最高压力加以限制并希望液压泵在工作系统不工作时消耗的功率尽量少，这就是泵的限压和卸荷问题。第40页/共103页41⒈液压泵的限压⒈液压泵的限压定量泵一般都采用溢流阀（安全活门）来限制系统的压力。当系统的压力升到高于某个调定压力值时，溢流阀将把多余的液流排回油箱。第41页/共103页42溢流阀第42页/共103页43⒉液压泵的卸荷⒉液压泵的卸荷对装有定流量泵的飞机液压系统，都采用使液压泵出口压力在工作部件不工作时降到最小限度的方法，使其输出功率亦为最小，这就是定量泵的卸荷。对于变量泵，当工作系统不工作时，其压力达到最高限制压力；但其输出流量也同时减小到最低限度，所以泵在这时具有最小的输出功率，已达到卸荷的目的。即变量泵有自动卸荷的功能。

第43页/共103页442.2.2液压执行元件液压执行元件在液压系统中是对外界作功的一种元件，它直接将液压能转换成为机械能。第44页/共103页45液压执行元件分类液压执行元件分两大类：一类为旋转运动型（液压马达），一类为往复运动型。在往复运动型中又分为往复直线运动型（作动筒）往复摇摆运动型（摆动缸）两类。

第45页/共103页46作动筒作动筒在飞机液压系统中，作动筒被广泛应用于舵面的操纵，起落架、襟翼和减速板的收放，发动机尾喷口、进气锥和燃油泵的操纵等场合。组成:它由筒体1、活塞2、活塞杆3、端盖4、密封5、进出管道6等元件组成。第46页/共103页47液压作动筒的工作原理液压作动筒的工作原理:工作原理:当筒体固定时，若筒左腔输入工作液体，液体压力升高到足以克服外界负载时，活塞就开始向右运动。若连续不断地供给液体，则活塞以一定的速度连续运动。物理本质:作动筒工作的物理本质在于：利用液体压力来克服负载（包括磨擦力），利用液体流量维持运动速度。第47页/共103页48输入输出参数输入参数:输入作动筒的液体压力和流量，是作动筒的输入参数，是液压功率。输出参数:作动筒的输出力和速度（或位移）是其输出参数，是机械功率。第48页/共103页49摆动缸摆动缸飞机上许多操纵装置要求大角度的角位移运动（旋摆运动），例如，风挡刮水器的摆动及飞机的雷达天线的拖动等，只有采用旋摆型元件。旋摆运动型元件分为两大类：一为曲柄-连杆机构型，一为旋板型（叶片型）。第49页/共103页50摆动缸曲柄连杆型作动器通常用于输出角位移小于±30°的场合。旋板式作动器输出旋摆角度不大于±70°，角速度甚小，是一种低速大力矩的执行元件。

第50页/共103页512.2.3液压控制元件液压控制元件液压系统中液体流动的方向、压力和流量是需要控制和调节的。完成这些控制和调节作用的是液压控制元件，通常称为液压控制阀。第51页/共103页52液压控制元件(续)⑴方向控制元件——其主要功用是控制系统中液体流动的方向。如：单向阀，只允许液流在一个方向上流通；换向阀，改变液流的方向和通路。第52页/共103页53⑵压力控制元件——其主要功用是调节或限制油液的压力。如：溢流阀，用来保持系统工作压力（称为定压阀）和限制系统最大压力（称为安全阀）；减压阀，使系统中一部分的压力低于另一部分的压力。第53页/共103页54⑶流量控制元件——其主要功用是调节流量。一般说来，系统中调节流量可以用节流装置，亦可以用泵流量的调节装置。即所谓节流调节和容积调节。但在本章讨论的是节流调节的流量控制元件，如节流阀、带压力补偿的节流阀、分流阀等。第54页/共103页55液压控制元件液压控制元件的共性：⑴所有阀都由阀体、阀芯和操纵机构（手动的或机械的或电磁的或液动的）等三部分组成；⑵都是通过改变通道面积或改变通道阻力来实现控制和调节作用的。第55页/共103页56

液压油箱竖管功用：当主系统故障时，使油箱中有足够的油液供备用电动泵使用。防火开关：飞机发动机发生火灾时，切断供向液压泵的液压油。2.2.4辅助元件第56页/共103页57A320第57页/共103页58

2.油滤油液污染是造成液压系统故障的重要原因之一，利用油滤可使液压油保持必要的清洁度。安装位置：油泵出口系统回油油泵壳体回油第58页/共103页59A320第59页/共103页60

3.储压器作用：（1）补充系统泄露，维持系统压力（卸荷）；（2）协助泵共同供油，满足瞬间大流量工作的需要；（3）作为应急能源。第60页/共103页61蓄压器第61页/共103页62A320第62页/共103页632.3飞机液压传动系统的工作原理1.单液压源系统的工作与控制主要用于起落架收放,有的飞机也同时用于传动襟翼收放.2.多液压源系统的工作与控制现代航线运输机飞行操纵面多,操纵力或力矩大,起落架收放、主轮刹车、前轮转弯等液压传动的需要功率大,液压传动失效时人力无法控制,为了保证飞行安全只有采用多液压源、多通道(多余度)控制。第63页/共103页642.3.1单液压源系统的工作原理主要用于起落架收放,有的飞机也同时用于传动襟翼收放.收放起落架和襟翼的单液压源系统如图第64页/共103页65收放起落架和襟翼的单液压源系统原理第65页/共103页66收放起落架和襟翼的单液压源系统发动机驱动油泵从油箱吸油加压,经调压活门调节压力后送入传动管路,压力传感器传递系统压力信号到压力表显示。第66页/共103页67收放起落架和襟翼的单液压源系统当起落收放手柄(或电门)在“中立”位时,起落架选择活门堵住进油而接通动作筒回油;当收放手柄扳“收上”或“放下”位时,选择活门操纵接通动作筒收上端或放下端进、回油。第67页/共103页68收放起落架和襟翼的单液压源系统当襟翼收放手柄(或电门)在“中立”位时,襟翼选择活门堵住进油而接通液压马达回油;当收放手柄扳“放下”或“收上”位时,选择活门接通压力油驱动襟翼液压马达,马达轴上齿轮带动较大的输出齿轮使传动机构转动,襟翼在螺杆机构作动下收放。第68页/共103页69收放起落架和襟翼的单液压源系统当发动机驱动泵失效时,由人工扳压手柄操纵手摇泵吸油加压,供给应急放下起落架与襟翼,保证飞机着陆安全,扳压手摇泵的次数应按手册规定。第69页/共103页702.3.2典型多液压传动系统的工作原理737-300飞机上有三个液压系统：系统A、系统B和备用系统。无论系统A或是系统B都能给所有飞行操纵系统提供动力，而不会减弱飞机操纵性。如系统A和/或B压力丧失则使用备用系统。第70页/共103页71第71页/共103页72第72页/共103页73每个液压系统都有一个位于主轮舱区域的液压油箱。系统A和系统B油箱由引气增压。备用系统油箱与系统B油箱相连，用于增压和勤务。给所有油箱增压可确保送往所有液压泵的液压油流量正常。第73页/共103页74第74页/共103页75液压系统给飞机以下系统提供动力（1）飞行操纵（2）前缘襟翼和缝翼（3）后缘襟翼（4）起落架（5）机轮刹车（6）前轮转向（7）反推（8）自动驾驶第75页/共103页76第76页/共103页77液压泵动力源类型根据液压泵动力源不同，液压泵可分为四种：发动机驱动泵(EDP)、电动马达驱动泵(EMDP)、空气驱动泵(ADP)和冲压空气涡轮驱动泵(RAT)。一般在两个主液压系统之间的管路上，还设有液压动力转换组件（PTU）。第77页/共103页78发动机驱动泵（EDP）发动机驱动泵（EDP）安装在发动机附件齿轮箱的安装座上，发动机转子通过附件齿轮箱驱动油泵运转。当发动机启动时，发动机驱动泵随之启动；发动机停车，则发动机驱动泵停止工作。为控制发动机驱动泵的工作，在飞机液压系统控制面板上，设置发动机驱动泵控制开关，提供“人工关断”功能。第78页/共103页79空气驱动泵（ADP）空气驱动泵（ADP）利用气源系统的引气驱动。当调节关断活门打开时，气源系统的引气驱动涡轮，并通过传动齿轮箱带动泵的转子工作。空气驱动泵（ADP）用在波音747、777等飞机的供压系统中。第79页/共103页80电动马达驱动泵（EMDP）电动马达驱动泵（EMDP）由交流电动马达驱动。以波音737液压源系统为例：A系统的EDP由左发（1号发动机）驱动，则A系统的EMDP由右发（2号发动机）的发电机驱动；B系统的EDP由右发（2号发动机）驱动，则B系统的EMDP由左发（1号发动机）的发电机驱动；第80页/共103页81冲压空气涡轮泵（RAT）冲压空气涡轮泵（RAT）用于提供应急压力源以作动飞行操纵系统，也可以作为应急电力源。正常情况下，RAT是收进的；飞行中当满足某些条件时（例如失去三个液压源时），可以自动放出。第81页/共103页82图2-12冲压空气涡轮驱动泵（RAT）齿轮箱涡轮叶片液压泵支架

冲压空气涡轮作动筒第82页/共103页83动力转换组件（PTU）动力转换组件（PTU）是一种特殊形式的液压泵，它实际上是一个液压马达和泵的组合件。第83页/共103页84波音737液压系统PTU工作原理在工作时，利用某一个液压源系统（A系统）的液压驱动PTU中的液压马达转动，液压马达带动泵转子转动，从而驱动另一个液压系统（B系统）的液压油。第84页/共103页85B737液压A系统和B系统