1、1 空客A320液压系统 空客A320-液压系统 李桃山 南昌航空大学 飞行器工程学院 100631班10号摘 要：A320系列飞机成功的设计理念及架构奠定了空中客车公司在民机市场中的地位。从系统构成、工作性能、可靠性及维修性等方面对A320液压系统进行了详细介绍和分析。该机型液压系统架构简洁,具有一定的先进性,对相近民用机型设计而言,具有重要的参考意义。关键字：A320液压系统;主液压系统;辅助液压系统1、引言：装有两台喷气式发动机、可供大约150个座位的空中客车A320，是首次安装了数字式电子飞行操纵系统的民用客机。由于飞机操纵、增升装置和起落架操纵需要较大功率，所以其液压系统是个复杂、多
2、余度、大功率的液压系统。该液压系统最鲜明的特点是突出了它的可靠性。2、A320系列飞机介绍 空中客车A320系列飞机是欧洲空中客车工业公司研制生产的双发中短程150座级飞机。A300310宽体客机在获得市场肯定并打破美国垄断客机市场的局面后。空中客车公司决定研制与波音737系列和麦道MD80系列进行竞争的机型，在1982年3月正式启动A320项目。1987年2月22日首飞。截至目前世界上共有200多家运营商运营着3700多架A320系列飞机，其中包括A318、A319、A320和A321在内。订购的飞机总量突破6300架。A320飞机具有更宽大的座椅、更宽敞的客舱空间、更好的使用经济性和更高的
3、可靠性等优点,是一种真正经过创新的飞机。A320系列客机在设计中“以新制胜”,采用了先进的设计和生产技术以及新型的结构材料和先进的数字式机载电子设备,是第一款使用电传操纵飞行控制系统的大型客机。 此外空中客车公司还在该系列飞机中使用了动态运力管理系统。飞行员只需参加一种机型的培训课程就可驾驶该系列所有的飞机。在经过极短时间的额外培训后，飞行员就可迅速从单通道飞机换飞较大型的远程飞机。同样，一个机械师团队也可维护该系列的所有飞机。3、A320液压系统概述及工作原理 A320飞机安装有三个相互独立的液压系统(没有液压油的交换) ,分别称为绿系统、黄系统和蓝系统。每一系统都有各自的液压油箱(引气增压
4、) 。三个系统的正常工作压力均为3 000p si (冲压空气涡轮作动时为2 500p si) 。液压系统功能如图1所示。3.1主液压系统图1A320液压系统结构功能框图 主液压系统包括绿系统、黄系统和蓝系统这三个系统,向飞机的用户系统提供液压动力。 如图1所示,绿系统(图1中左系统)由左发动发动机驱动泵( EDP)供压,蓝系统(图1 中中间系统)由电动泵供压,当发动机工作时这三个主系统自动供压。两个EDP通过附件机匣直接连接在对应的发动机上,当任何一个发动机运转时,蓝系统的电动泵都会自动起动。所有系统的正常工作压力均为3 000p si。 绿系统主要提供液压动力给起落架(包括前轮转向操纵)、
5、正常刹车、左(1号)发动机反推、部分飞行操纵系统、动力转换组件等。系统的大多数部件都安装在主起落架舱内,与另外两个系统完全隔离。黄系统主要提供液压动力给货舱门、备用刹车、右(2号)发动机反推、部分飞行操纵系统以及动力转换组件等。黄系统的大部分组件都安装于机腹整流罩右侧的黄液压舱上,位于主轮舱前方。黄系统随右(2号)发动机起动自动工作,必要时可以在驾驶舱对系统进行操作。 蓝系统主要给部分飞行操纵系统以及恒速马达等提供液压动力。蓝系统舱位于机腹整流罩左侧的主起落架舱前方,系统大多数部件安装于此舱,只有油箱和低压过滤器安装于主起落架舱尾部的机腹整流罩左侧。3.2辅助液压系统 当主泵不能供压时,由辅助
6、液压系统对飞机供压。辅助液压系统及相关的部件有蓝辅助系统(RAT) 、动力转换组件( PTU) 、对黄系统供压的电动泵以及一个仅对货舱门供压的手动泵。 动力转换系统有一个双向动力转换组件( PTU) ,在绿系统和黄系统之间传输动力。当绿系统和黄系统的压力差超过设定值时,压力大的系统通过PTU将压力传输给另一个系统。绿、黄系统分别使用电磁阀来打开或关闭PTU,另外还有机械隔离接头用于防止PTU在维修时因意外工作而导致的危险。 蓝系统的RAT安装于机腹整流罩左侧舱内,它在双发失效条件下为飞控系统提供动力,并通过恒速马达/发电机(CSM /G)产生的电力作为应急电源。当两个发动机都出现故障,或者一个
7、发动机出现故障而另一个发动机的发电机出现故障,或者飞机电源失效时, RAT能自动展开,但只有在飞机飞行速度大于100knot (节)时自动功能才有效。飞行和维修人员亦可在驾驶舱内人工展开RAT,一旦展开,只有在地面时才能进行收回。 黄系统的电动泵安装于黄液压系统舱内,当发动机或发动机泵出现故障时,该电动泵给黄系统提供液压动力作动其所有部件,且可以通过PTU向绿系统供压。此外,安装于黄系统地面维修面板上的手动泵也可以通过选择活门提供液压动力进而操纵前后货舱门。3.3 分述三个系统各自功能 三个主系统互相是液压式隔离的。液压油不可能从一个主系统到任何其他的主系统。 发动机驱动泵(EDP)提供给绿和
8、黄主系统液压源。绿系统连接左发动机黄系统连接右发动机。蓝系统是由电动泵驱动的。当发动机运转时,三个主系统自动供给液压源。直接连接两个EDP 到他们相关的发动机(通过附件齿轮箱),且当两个发动机中的一个起动时,蓝电动泵操作。如果主泵不能使用,也可以用一个或多个的辅助系统增压每个主系统。在三个液压舱中有系统里的大部份部件。绿系统部件是主起落架舱里。黄系统部件在右机腹整流罩的液压舱内。蓝系统组件在左机腹整流罩的液压舱里。两个液压舱(蓝和黄)是在主起落架舱前部。 三个地面勤务面板,每个主系统一个。蓝和绿地面勤务面板位于左机腹整流罩处。黄地面勤务面板是在右机腹整流罩内。所有地面勤务面板都在主起落架舱后。
9、 1.绿系统主要的供给对象有：左右副翼、左右5号扰流板、水平安定面、左侧升降舵、左右缝翼翼尖刹车、右侧襟翼翼尖刹车、偏航阻尼器、左发反推、正常刹车、襟翼缝翼、起落架、前轮转弯(传统型)，现代加强型都是由黄系统供压，因为在重力释放起落架的时候绿系统有可能会失效导致前轮不能转弯，只能拖出跑道。 绿系统可由发动机驱动泵，动力转换组件（ptu），地面共给接头三个来源来增压高压系统。绿系统的额定工作压力为3000 psi(206 bar)。系统的回油部分通常增压到50psi。当绿系统和黄系统压差在500psi以上时PTU工作，像一个泵一样从压力低的那侧油箱里抽油供给高啊系统，从而达到提高压力低侧压力的目
10、的。 2.黄系统的主要供给对象有：方向舵、偏航阻尼器、俯仰配平、右侧升降舵、右侧襟翼马达、左侧襟翼翼尖刹车、左右2号、4号扰流板、备用停留刹车、前后货舱门、右侧反推。黄系统可由发动机驱动泵，动力转换组件（ptu），地面供给接头、手摇泵、黄电动泵五个来源来增压高压系统。 货舱门在黄电动泵失效的情况下可以通过手摇泵打开和关闭。 3.蓝系统的主要供给对象有：方向舵、左右升降舵、左右襟翼缝翼翼尖刹车、左右3号扰流板、左右副翼、应急发电机、左侧缝翼马达。 蓝系统可由：地面共给接头、蓝电动泵、冲压涡轮三个来源来增压高压系统。 在空中双发停车的紧急情况，蓝系统可通过冲压涡轮来紧急提供液压压力，优先供给应急发
11、电机和左侧缝翼马达。4、A320液压系统性能介绍 A320液压系统基本性能指标主要包括以下几个方面:(1)系统压力: 3 000p si;(2)液压流体:AS1241,合成阻燃液压油;(3)液压流体工作温度: - 54 + 107,给定功率要求下为- 55 + 60;没有定义功能和功率要求下为- 60 + 110;(4)环境温度:处于工作状态的装置为- 55 + 90;不工作的装置为- 65 + 110; (发动机辐射区内的装置高出20) ;(5)污染度控制水平为NAS1638 - 8级;滤芯过滤精度为高压15m,低压3m;(6)系统总容积:约为240 L;(7)能源系统共安装了约110种25
12、3个元件;(8)装置测试最大飞行高度: 13716 m;(9)工作寿命: 20 年。A320飞机液压系统功率分配如表1所示。5、指示和告警 A320飞机的三个液压系统均装有各类传感器,用于监控油箱的油量、系统的压力、泵的输出压力、液压油的温度以及油箱内的压力等。这些数据用于系统告警指示、操作、维护。告警包括音频报警,灯光报警以及由ECAM显示警告信息。6、A320液压系统重量 A320飞机液压能源系统共安装了约110种液压元件,总计253个;不包括液压油和固定装置情况下,液压能源系统总重量约为410kg,其中液压元件约为193 kg。7、A320飞机液压部件外漏检查标准 部件工作后检查，如果有
13、外漏与下表比较。 部件正常标准放行标准1液压泵发动机驱动泵EDP电动泵EMP应急冲压涡轮RAT动力组件PTU静态封严无渗漏2滴/10分钟静态壳体1滴/10分钟1滴/分钟轴封严（系统增压）2滴/分钟RAT：2滴/小时8滴/分钟RAT：6滴/小时轴封严（工作中）EDP：5滴/分钟EMP：5滴/分钟RAT：1滴/分钟PTU：5滴/分钟EDP：60滴/分钟EMP：30滴/分钟RAT：1滴/分钟PTU：30滴/分钟2伺服控制升降舵副翼方向舵扰流板偏航阻尼器偏航阻尼见注4见注4静态封严（系统增压）无渗漏2滴/10分钟动力封严（系统增压）1滴/10分钟升降舵：6滴/10分钟（见注1）副翼：6滴/10分钟（见
14、注1）方向舵：30滴/分钟扰流板：30滴/分钟偏航阻尼器：30滴/分钟动力封严（工作中）1滴/10循环升降舵：3滴/10循环（见注1）副翼：3滴/10循环（见注1）方向舵：15滴/循环扰流板：15滴/循环偏航阻尼器：15滴/循环3作动筒如：起落架作动筒起落架舱门作动筒货舱门作动筒封严无渗漏2滴/10分钟杆体封严（系统增压）1滴/分钟30滴/分钟杆体封严（工作中）1滴/循环2滴/循环4接头管路对管路接头无渗漏2滴/10分钟（见注2）管路无渗漏无渗漏旋转接头无渗漏30滴/分钟组件连接处无渗漏2滴/10分钟（见注2）线轴连接无渗漏2滴/10分钟（见注2）5其他静态封严无渗漏2滴/10分钟动态封严（系
15、统增压）如：分配器开锁作动器无渗漏1滴/分钟液压马达轴封严缝翼襟翼THS（增压和工作中）CSMG恒速马达发电机5滴/分钟1滴/分钟30滴/分钟6滴/分钟刹车系统（见注3）（见注3）刹车组件（放松状态）无渗漏无渗漏刹车组件（供压状态）1滴/分钟2滴/分钟地面渗漏计量组件（放松状态）（系统增压）（增压和操纵后）2滴/天1滴/5个循环1滴/15分钟4滴/天2滴/5个循环2滴/15分钟手摇泵（货舱门、油箱加油）5滴/分钟30滴/分钟优先活门无渗漏2滴/10分钟注：1，对于升降舵和副翼伺服控制，同一个操纵面上超过两处漏油超标是不允许的。2，确定连接处的拧紧力矩正确3，整个系统和接头处总的渗漏不大于10滴
16、/分钟4，偏航阻尼作动器渗漏标准：-若小于4滴/分钟，无须采取任何措施-若在4滴/分钟和14滴/分钟之间，在后续600个飞行小时内，更换偏航阻尼作动器（参照AMM TASK27-26-51-000-001和AMM TASK27-26-51-400-001）-若在15滴/分钟和30滴/分钟之间，在后续100个飞行小时内，更换偏航阻尼作动器（参照AMM TASK27-26-51-000-001和AMM TASK27-26-51-400-001）-若大于30滴/分钟，立即更换偏航阻尼作动器（参照AMM TASK27-26-51-000-001和AMM TASK27-26-51-400-001）5，若
17、温度低于-40度，允许10滴/分钟。8、系统可靠性及维修性 A320设定的可靠性指标为飞机在投入运行两年内使用可靠性达99%,这意味着故障率必须限制在1%范围内。为此,设计人员将1%的故障率在各个系统中进行分解,从而确定液压系统的故障率范围。按照计算,整个液压装置失效的概率为1 / (1E- 9飞行小时) ,超过飞机寿命。飞机工作时间大致为20年,约60 000工作小时。 A320液压系统通过以下系统配置细节,达到较高的维护性水平。(1)机外供压接头: 3个系统的压力管路和回油管路都安装有自封接头;(2)通过黄/蓝系统的电动泵以及PTU配置,可以实现在不需启动发动机及地面液压源的情况下也能进行
18、系统维护和调试;(3)快卸接头和单向阀保证了泵的迅速更换而不产生实质性的液压流体泄漏;(4)为了方便系统检测和调整,在易于接近的地方设置控制面板且将主要维护设施集中于“维护板”上;(5)借助于机外供油的油箱加油接头;(6)随机配备的系统加油手动泵以及具有油箱状态监视的选择阀使得系统维护易于实现;(7)每个蓄压器都安装有氮气充气阀和用于压力监视的压力表;(8)油滤都装有油污染指示器,污染油滤的更换可在不用工具和无液压流体损耗的情况下进行;(9)每个系统都安装一个液压油采样阀;(10)借助于开关阀和一个机外测量装置可检查每个执行机构(特别是伺服操纵系统)的内部是否有泄漏情况;(11)系统在正常工作
19、状态下具有自动排气功能,同时油箱增压系统的管路中设有液体分离器,使得系统具有较高的污染度自控制能力;(12)每个系统都安装了一个手动操纵的油箱卸压阀;(13)各种连接和元件的物理结构,保证了其在安装和更换时不会混淆;(14) 通过一个安装在维护板上的装置实施RAT功能的测试和收回;(15)为减少更换元件的工作量,在必要的位置空间里,元件总是安装在分体座上;(16)在使用标准工具安装元件的情况下,不必移开相邻元件即可进行更换。9、结束语通过对A320液压系统的设计理念及架构、性能的分析,可以看出A320的液压系统配置合理、系统架构简洁,具有一定的先进性,即使在民用机载液压系统快速发展的今天,对研
20、发与A320系列相似的民用机型来说,A320的液压系统仍具有重要的参考意义。对于民机来说，飞机液压系统的工作必须满足适航标准，对于军机则必须满足有关的航空标准和国家军用标准。要求液压系统及其附件能在飞机结构允许的所有条件下正常工作，液压系统还应尽可能保证任何两个导致丧失油液或压力的故障情况下，不至于造成全部丧失飞行操纵能力。液压系统还应保证飞机在正常起飞和着陆时，能提供满足相关品质规范规定的保证安全操纵的最低要求。因此现代飞机的液压系统逐渐向着高压化、大功率、变压力、高安全性发展，并且余度控制技术和数据总线技术也逐渐在现代飞机液压系统中采用。参考文献 1 王嘉明,张毓铨. A320飞机液压系统特点J. 民用飞机设计与研究, 1995 (01) : 110. 2 李艳军. 飞机液压传动与控制M.北京: 科学出版社, 2009.3 张建波,朴学奎. 空客A320液压系统研究J.上海飞机设计研究院液压系统设计研究部,上海200436 4 张会成. 飞机液压部件漏油故障分析J. 中国民航学院学报. 2004(S1)5 王嘉明,张毓铨. A320飞机液压系统特点J. 民用飞机设计与研究. 1995(01)6 孙鹏. A320飞机主液压系统故障分析J. 科技信息. 2011(14)
