（飞机构造学）第三章飞机液压系统和气压系统(北京航空航天大学)课件.ppt

1、12整 体 概 述THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW,P L E A S E S U M M A R I Z E T H E C O N T E N T第一部分34 现代航空工业中更离不开液压系统，各种飞机的方向舵和升降舵依靠各自的舵机液压缸“作动筒”，使其偏转而产生控制力和控制力矩。其实，飞机中还有很多部分如副翼、水平飞行稳定板等舵机电液伺服动态控制以及发动机供油控制，进气锥收放回路，尾喷管控制系统，前轮转弯控制，起落架收放等系统中均离不开液压系统。5液压系统的力密度大、能以很小的设备输出、传递很大的力或力矩，宜于实现大吨位运动。随着生产技术的进步，

2、液压系统中实际使用的压力级已从原来10Mpa左右提高到35Mpa左右，因而该优点就更为出，在同等功率下，液压设备的重量尺寸仅为直流电机的10%-20%左右。因其体积小，重量轻，因而惯性力小，反映速度快、准、稳。现代机械工程及自动控制中，对直线运动的实施要求愈益多，这将造成机械构件传动的困难。反之，液压传动中通过液压油缸则可以便利，完满地得到实现，这也是液压传动的重大特点之一。67 液压系统是飞机的重要组成系统，它给飞机操纵系统提供操纵动力，因此必须保证液压系统的可靠工作。现在飞机大都采用多余度设计。有2套或3套甚至更多套独立的系统，并且系统间可以相互转换，以保证飞机液压系统的可靠工作。而且大多

3、飞机设计有辅助系统，以保证在应急情况下一些主要操作系统可以工作，保证飞机安全落地。B737-700飞机液压系统包括主系统和辅助系统。主系统由A、B两个独立系统组成，辅助系统包括备用系统和动力转换组件（PTU）。8目前航天飞机的主要目的和用途：一是将航天飞机携带上天的人造卫星从货舱里取出，放入太空轨道；二是捕捉太空中已方发生故障的人造卫星进行修理；三是俘获太空中敌人国家的间谍卫星，将其抓入货舱，带回地球。执行这些极为特殊的任务，是由轻质管形结构的伸缩式和摆动迥转式液压缸为主构成的长度15.3m的机械臂，它能像人的胳臂一样，有肩、肘、腕关节等的作用，宇航员打开货舱以后，能遥控该机械臂（手）作弯由、

4、伸展、上下、前后、左右等各种活动。它自身重量在400kg左右，但在太空中失重状态下，能随心所欲地将重300kN（约30t）以上，如公共汽车般大小的人造卫星，在货舱内外放进、放出。这是目前世界上仅有的“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”等几架航天飞机中的必务主执行装备。安装在机身货舱左侧，造价达1亿多美元。1993年12月5日（北京时间）凌晨，美国“奋进号”航天飞机在地球上空2.8万公里的环球轨道中,利用机械臂,顺利地将2m直径、14m长度的哈勃太空望远镜，放入货舱后，成功地进行了抢修。9液压的发展史及应用 公元前200多年，阿基米德（Archimedes,约公元前287约公元前212年）发

5、现物体在水中所减少的重量等于该物体所排开的水的重量这一奥秘时，实际上已恨现了存在液体静压力作用这一事实。公元1600年左右，荷兰人史蒂纳斯（Stevinus），研究指出：液体静压力随液体的深度而变化，与容器的形状玩关。此时，相距阿基米德已有1800多年 17世纪、18世纪是液压理论奠基性发展的历史时期：17世纪初，意大利物理学托理塞勒（Torricelli）1608-1647年研究了流体的动动；随后，液压理论取得了关键性的突破进展、法国物理学家、数学家帕斯卡布利斯（Pasca;L BLaise 1623年）确立了“在密封容器内，流体压力沿各个方向等值传递“的静压传递原理，它已成为举世公认的直接

6、指导液压传动技术的现论基础。17世纪末期著名科学家、英车伊萨克牛顿（Isaac Neweon 1643rh-1727rh）对流体的粘度以及浸入运动流体中物体所受的阻力进行了研究。其中剪切速率的概念，是现代流体动力润滑理论的基础。10 18世纪中叶，瑞士伯努利数学家族中的巨星伯努利丹尼尔（Bernoulli Daniel1770年-1782年）发表了研究流体动力学和气体力学的重要文献流动动力学，提出了用流束传递能量的理论，得出了理想液体常态运动文程即著名的伯努利方程。1795年，英国伦敦的约瑟夫布拉默（Joseph Bramah 1749年1814年）根据帕斯卡原理在大小两个不同直径缸筒的密封连

7、通器中，大面积上能够产生放大压力的作用力，在制造工艺上，由于往复运动于液压缸中的牛皮材质的碗形密封件的研制成功，因此，创造了世界上第一台水压机棉花、羊毛液压打包机。在该水压机的液压传动系统中，第一次依靠简单的液压缸实现了对工作对象施力做功，成功地完成了上述物资的压缩打包任务，理想地代替了人类繁重、低效的劳动，并取得了令人欣喜的综合经济效益，液压技术从此才雄辩地向全世界展示、证实了自身在工业生产中的实际应用价值。11液压传动功率液压油对活塞做的功A=FSF液压作用在活塞上的力S活塞移动的距离液压油在单位时间对活塞做的功即液压传动功率N=A/t=FS/t=Fv=Pfv=PQ即N=PQP液压系统的工

8、作压力Q流量，单位时间内流入作动筒的液压油体积12液压系统的组成液压传动系统一般均由四类元件组成 动力元件液压泵（将机械能转换成液压能）执行元件液压作动筒（液压缸）和液压马达（将液压能转换成机械能）控制元件诸如各种液压阀；（调节各个部分液体的压力、流量和方向）辅助元件油箱、管道、蓄能器等。13液压传动基本规律 力压力面积 速度流量面积 功率力速度压力流量PSI是压力单位，为英磅/平方英寸 145PSI=1MPa（Pounds per square inch）14液压传动系统 利用密闭管路内不可压缩液体流动传递压力和功率；并按控制将压力能转变为机械能做功传动部件；使部件运动与操纵相对应的回路系统

9、。15基本液压系统16液压传动基本原理 供压部分 提供符合需要的液压 控制部分 控制液压油液通断决定部件运动与否 流动方向决定部件运动方向 压力大小决定部件作用力的大小 流量大小决定部件运动快慢 传动部分 将液压能转换为机械能输出17对飞机液压系统的要求 具有足够的输出功率；良好的动态性能；受环境影响小；驾驶员能监控系统的工作状态；系统可靠性高；重量轻、体积小，耗能少，寿命长；使用维护方便。18飞机液压传动部件 单源系统 一般只用于收放起落架；有的飞机还供压收放襟翼。1920飞机液压传动部件 多源系统 同时用于多个系统，如起落架收放、前轮转弯、飞行操纵系统等。21 液压油的主要性质 液压系统中

10、一般使用矿物油作为工作介质，它的基本性质可在有关资料中查到，如矿物油在15时的密度为900kg/m3。液压油最重要的性质为粘性和可压缩性。2022-11-25飞机液压传动介质221.液体的粘性 液体在外力的作用下流动时，由于液体分子间内聚力（称为内摩擦力）的作用，而产生阻止液层间的相对滑动，液体的这种性质称为粘性。粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度有三种；动力粘度 运动粘度 相对粘度2022-11-25231）动力粘度 它是表示液体粘性的内摩擦系数，由实验得出，流动液体液层间的内摩擦力的大小与液层间的接触面积、液体的动力粘度、液层间相对速度成正比，而与液层间的相对距离成反比。即动力粘度越大，流

11、动的液体内摩擦力也越大。2022-11-25242）运动粘度 动力粘度与该液体密度的比值称为运动粘度，即=/。在SI中运动粘度的单位为m2/s。液压油的牌号就是以40时的运动粘度（mm2/s）平均值来标号的。例如，L-HL32 普通液压油在40时的运动粘度的平均值为32 mm2/s2022-11-25253)粘度与温度和压力的关系：液压油的粘度对温度变化十分敏感，温度升高，粘度将显著降低。液压油的粘度随温度变化的性质称为粘温特性，不同种类的液压油具有不同的粘温特性。2022-11-2526粘温特性 2022-11-2527液体的压缩性 液体受到压力作用后其容积发生变化的性质，称为液体的可压缩性

12、。液体所受压力增大时，其分子间距离减小，内聚力增大，粘度也随之增大。但在一般的中、低压系统中，液压油的粘度受压力变化的影响甚微，可忽略不计。2022-11-2528液压油的选用 选用液压油时，一般根据液压元件产品样本和说明书所推荐的工作介质来选。或者根据液压系统的工作条件（系统压力、运动速度、工作温度）和环境条件等全面考虑。通常是先确定粘度范围，再选择液压油品种。2022-11-2529如何选择液压油品种。在低温条件下工作的系统宜选用粘度较低的油液，高压系统则选用抗磨性好的油液。当系统的工作压力较高、环境温度较高、工作部件运动速度较低时，为了减少系统的泄漏量，宜选用粘度较高的液压油。工作压力较

13、低、环境温度较低，运动速度较高时，为了系统的功率损失，宜用粘度较低的液压油2022-11-2530飞机液压传动介质 液压油的分类 植物基液压油 绿色 酒精和蓖麻油的混合物 用于早期飞机31飞机液压传动介质 液压油的分类 矿物基（石油基）液压油 红色 加入抗氧化、耐高温添加剂的石油提炼物 应用广泛，性能好，成本低。32飞机液压传动介质 液压油的分类 磷酸酯基液压油 紫色 人工合成液压油 防火性能特别好、耐低温、低腐蚀。用于现代高性能飞机，成本较高。33液压油的分类34使用液压油的注意事项 三种液压油的物理特性不一样 三种液压油的化学特性不一样 三种液压油对应液压系统使用材料不一样，特别是密封材料

14、不一样 三种液压油不能混用或代用3536液压油的工作特性 压力损失 油液流动时由于粘性或速度变化引起的传递油液压力降低。37液压油的工作特性泄流损失 因传动管路外漏或内漏造成的工作油量不足。外漏：油液漏到系统之外 导致系统有用流量减小和系统油量损失 内漏：油液从系统高压侧向系统低压侧泄漏 有用流量减小38液压油的工作特性 气穴、气塞 气穴 系统低压区（如液压泵进口）油液沸腾或溶解的气体析出产生气泡的现象。气塞 气穴严重时导致供油流量显著下降、断断续续甚至基本中断。39液压油的工作特性 液压撞击 传动管路气塞或控制活门突然开、关时导致系统内产生大幅度高频率压力波动的现象。40液压油特性要求粘性适

15、中且变化小闪点与燃点高凝固点低热膨胀性小化学稳定性好腐蚀性低41液压系统组成 供压 油箱、液压泵、油滤、蓄压器等 传动 动作筒、液压助力器、液压马达等 控制 方向控制活门、压力控制活门、流量控制活门42424343444445液压油箱 功用 储藏油液和供应油液，补偿系统油液热胀冷缩、油量需求变化、油量消耗和损失 油箱通气（低空飞行的飞机）保证供油可靠性 油箱增压（高空飞行飞机和大型飞机）保证供油可靠性，防止气塞464647齿轮泵 属于定量泵 简单可靠 用于 简单液压系统 滑油系统 发动机燃油系统484849柱塞泵 属于变量泵，能根据需要自动改变流量满足系统需要。自动保证输出压力基本不变。广泛用

16、于大型客机液压系统。505051液压泵驱动动力 发动机驱动泵EDP 电动机驱动泵EMDP 冲压空气涡轮RAT 动力转换组件PTU 手摇泵525253液压油滤的功用 滤除杂质（510微米），确保油液清洁，保证系统工作可靠。油滤旁通功能 当油滤堵塞（如污染或结冰）时打开，保证供油连续性（着陆后必须维修）。滤芯 滤纸 多孔网状金属 陶瓷 磁性物质545455蓄压器 功用 减小压力波动，防止液压撞击。提供瞬时大流量 满足多部件工作时的压力和功率要求 作为应急液压源 提供有限流量，用于极其重要的系统如刹车、螺旋桨顺桨等。56蓄压器 类型 活塞型（应用最广泛）、隔膜型、气囊型（速度最快）。预充压力 约为系

17、统工作压力的1/3575758液压马达 柱塞泵和齿轮泵均可用作液压马达59液压控制活门 方向控制活门 单向活门 换向活门 压力控制活门 安全活门、减压活门 卸荷活门（调压活门）计量活门（改变力量大小）流量控制活门 液压保险（定量器、定流量器、流量放大器）流量调节活门60卸荷活门 功用 保证系统压力在规定的范围内 工作 系统压力低于规定的下限时关闭，液压泵供压；系统压力高于规定的上限时打开卸荷，泵空转；仅仅用于定量泵供压的系统。61液压传动系统附件图示符号62液压传动系统附件图示符号63单源液压系统 概念 飞机上只有一个液压系统 一般采用简单的定量泵供压 由发动机或电动机驱动液压泵 基本类型 中

18、位开口液压系统 中位闭口液压系统 主要应用于小型亚音速飞机646465中位开口液压系统 系统特点 系统组成简单；只适合于传动单一部件，如起落架；只应用于小型飞机，如夏延IIIA。666667典型单源液压系统 飞机起落架液压收放系统68典型单源液压系统 起落架与襟翼收放系统69多源液压系统 概念 飞机上有多个相对独立的液压系统 一般由发动机（EDP）、电动机（EMDP）、动力转换组件（PTU）、压缩空气涡轮、冲压空气涡轮（RAT）等驱动液压泵 广泛用于高速飞机和大中型运输机70多源液压系统71液压系统供压安全保证 内容 管路最高压力限制；压力振荡的防止；防止液压部件和液压油过热；保证传动功率；主

19、供压失效时应能应急供压；驾驶员应能对系统进行监控和测试。72液压系统供压安全保证 主要措施 采用多液压源、多通道控制；73液压系统供压安全保证 主要措施 每个液压系统采用多个油泵；电动泵采用交叉供电；配备冲压空气泵、手摇泵或动力转换组件；主供压管路漏油保护；有的飞机配备液压发电机；采用多个助力器或多腔助力器；74液压系统供压安全保证 主要措施 分段操纵面分别供压；电动泵过热保护。75 补充：飞机气压传动系统76气压传动优点 简单，成本低；流动损失小；轻巧，管路可以非常细小；动作灵敏；不易过载；空气或氮气都不会变质；不怕恶劣环境（如易燃、易爆、强磁场、强电场、辐射等）。77气压传动缺点 气体可以

20、压缩，导致稳定性稍差；气体膨胀导致冲击，以及位置控制不准确；密封困难；润滑困难；工作压力通常较低，输出力量较小；排气噪声比较明显；气压信号传递比电信号传递慢。78气压传动原理 高压气体膨胀做功79气压传动系统组成 压缩气源 执行元件 控制元件 辅助元件80气压传动系统组成 压缩气源 高压 10003000PSI 储气瓶 多级压缩机 中压 100150PSI 发动机压气机引气 低压 真空系统81供压部分主要附件 泵 冷气瓶 分油分水器 气滤 自动调压器 单向活门 减压器 压力表 冷气开关82气压传动系统 应用 某些小型飞机的刹车装置（如Y5，歼教五）83气压传动系统 应用 某些液压传动飞机的应急

21、供压（如应急放下起落架）843.8 液压系统泄漏检查1）外漏的检查2）内漏的检查85空客飞机的液压系统由三个子系统组成：绿液压系统 黄液压系统 蓝液压系统86（1）绿液压系统 包括EDP、PTU和储压器。储压器的作用是保持系统压力稳定。绿液压系统提供压力给：左、右机翼飞行扰流板，左右副翼，左升降舵，水平安定面，方向舵，正常刹车，起落架及前轮转弯，襟翼缝翼。87（2）黄液压系统 包括EDP、EMDP、PTU和储压器。储压器的作用是保持系统压力稳定。黄液压系统提供压力给：左、右机翼2号和4号飞行扰流板，右升降舵，水平安定面，方向舵备用刹车，货仓门，襟翼。88（3）蓝液压系统 包括EMDP和RAT。

22、蓝液压系统提供压力给：左、右机翼3号飞行扰流板，左右升降舵，左右副翼，方向舵，缝翼。89B737-300飞机有3个独立的液压系统，A 系统和B系统在飞行过程中总是处于工作状态。备用系统只在必要时才启用。A系统和B系统各有一个发动机驱动泵（EDP）和一个电动马达驱动泵（EMDP），正常输出压力3000 PSI。备用系统只有一个EMDP，正常输出压力3000 PSI。动力转换组件（PTU）可利用A系统压力对B系统部分增压。PSI是压力单位，为英磅/平方英寸 145PSI=1MPa（Pounds per square inch）90有液压油箱给各自的系统供油。A系统油箱独立，B系统油箱和备用油箱通过

23、一根平衡管连通。加油系统可以给油箱加油，有压力加油和手动加油两种方式。油箱增压系统利用气源总管的压力对油箱增压，确保液压泵不发生气塞、液压油不出现出现过多气泡。9191922台发动机驱动泵位于发动机附件传动齿轮箱上。以下附件位于主起落架舱的龙骨梁和前壁板：A和B系统液压关断活门、A和B系统及备用系统油箱、A和B系统及备用压力组件、A和B系统回油滤组件、手摇泵、压力加油接头、地面勤务接头等。93提问与解答环节Questions and answers94结束语 感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边95谢谢聆听THANK YOU FOR LISTENING演讲者：XX 时间：202X.XX.XX