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1 # 迪迪科技Freestyle
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2 # 張迪帆
飛機的液壓系統主要功能,都是透過液壓能轉換成機械能的,飛機上液壓系統就是分主液壓系統,地面液壓系統,備用液壓系統和液壓顯示系統。主液壓系統分AB系統。A系統主要負責飛機大部分左邊的液壓作動,B系統就是右邊。備用液壓系統幾乎用不到。地面液壓系統有個手工手柄可以搖動,顯示系統在駕駛艙裡面。
液壓系統主要控制的部件有,PTU馬達,反推,起落架的收放,前輪轉彎,剎車,飛行控制等。
飛機上以油液為工作介質,靠油壓驅動執行機構完成特定操縱動作的整套裝置。為保證液壓系統工作可靠,特別是提高飛行操縱系統的液壓動力源的可靠性,現代飛機上大多裝有兩套(或多套)相互獨立的液壓系統。它們分別稱為公用液壓系統和助力(操縱)液壓系統。公用液壓系統用於起落架、襟翼和減速板的收放,前輪轉彎操縱,驅動風擋雨刷和燃油泵的液壓馬達等;同時還用於驅動部分副翼、升降舵(或全動平尾)和方向舵的助力器。助力液壓系統僅用於驅動上述飛行操縱系統的助力器和阻尼舵機等,助力液壓系統本身也可包含兩套獨立的液壓系統。為進一步提高液壓系統的可靠性,系統中還並聯有應急電動油泵和風動泵,當飛機發動機發生故障使液壓系統失去能源時,可由應急電動油泵或伸出應急風動泵使液壓系統繼續工作。
如果拿人來對比飛機,那麼,發動機相當於心臟,燃油相當於血液或者說能量,液壓相當於肌肉,眾多計算機相當於大腦,飛行員……相當於你媽或者你愛人。
拿空客飛機來說,首先它的控制理念是電傳操縱,液壓作動。也就是說,飛行員透過側杆輸入操縱訊號,自動操作計算機結合自動駕駛計算機的資料,指令液壓系統作動從而移動舵面。
如上圖(紅色是標記)
可以看到,空客飛機高自動化的設計理念下,飛行員要做的就是輸入自己想要的訊號,而不是直接透過人力來影響飛機的狀態,這點和波音有很大區別。
那麼液壓系統具體作用在哪些東西上呢,看下圖
以A320為例,A320有三套液壓系統,用綠、黃、藍、三色區分,每一套分別控制部分操縱面,同時為另外一部分提供備份。
以綠液壓為例,圖中綠液壓優先控制的有,起落架、襟翼、縫翼、安定面、1發反推、左副翼、一些擾流板、正常剎車、方向舵等,可以對比看一下基本的操作面。
也可以以橫滾操縱為例,看看各個液壓系統的分配(YGB分別代表黃藍綠液壓),ELAC,SEC,SFCC等就是上面提到的自動操作計算機,可以看到計算機也是有各自優先順序的操縱分配和備份操控計算機的。
這些東西有多重要呢,比如如果綠液壓完全失效,舉幾個小例子。
1.襟翼和縫翼操作會變慢,需要機組在執行程式時提前操作;
2.起落架將不能正常放出,需要透過重力放出;
3.自動剎車不工作,需要人工剎車;
4.進近能力降級;
5.左邊發動機反推和部分擾流板不工作,
還有增加落地後減速和控制滑跑方向的難度等等。附加一個綠液壓液壓油過熱的狀態頁面,右邊就是不工作系統。
這些只是直接導致的功能喪失,另一個關鍵的在於這些失效會在飛行過程每時每刻增加機組的負荷,負荷增加可能導致錯誤的增多;注意力分配壓力大;注意力範圍減小從而對環境的感知和反應能力下降;操縱難度加大;飛機在其他不正常情況發生的時候操控能力降低等等。
這還只是綠液壓一個系統的一種失效,可以想象雙系統失效的情況,飛機操縱法則可能嚴重降級,飛機的很多自動保護,比如坡度角保護,小速度保護,過載保護,失速保護等會喪失,大大增加機組壓力。
最極端的情況,比如你說的所有液壓不工作。A320將進入機械備份法則,飛行員只能透過配平輪和腳蹬控制飛機,這個時候可以說你騎腳踏車用腳的摩擦轉向,划船用身體搖晃控制並且同時兼顧一堆事情一堆程式和檢查單。飛機的反應將及其滯後,操縱準確度極大的降低。保護全部失去,飛行員將必須保持極其高度集中的注意力直到飛機停下。難度也是難以想象的。可以說這個時候能安全落地的機組絕對是英雄了。
那麼乘客可能會擔心這麼嚴重的情況有多大的機率發生呢,介紹一下液壓系統們是如何互相幫助的吧。
其中綠液壓系統和黃液壓系統中間有PTU,可以傳輸液壓壓力,比如綠液壓系統故障導致壓力不正常,如果不是液壓油洩露什麼沒法加壓的情況,就可以開啟PTU,由黃系統同時提供綠黃兩個系統的壓力。
藍液壓沒有這個東西,但是藍液壓有一個衝壓渦輪,在機腹內,放出後能轉換一部分飛機動能給藍液壓供壓。
波音飛機自動化程度低一些,人對飛機的控制要多一些,但是別認為這是好事,很多不為人知的小事故都是因為人為操縱不當導致的,波音飛機出事的機率確實大一些,自動飛行的保護少很多,飛行員的壓力也會大一點,各人認為電傳和高度自動化會是越來越主流的方向。
為提高可靠性和生存性,現代飛機液壓系統一般都有兩套。一套稱為主系統,主要用於起落架、減速板、增升裝置的收放,並向飛機操縱系統助力器作動筒的一腔供壓;另一套稱為助力系統,主要用於對飛機舵面的操縱。為保證發動機停車時系統還能工作,還有一套應急系統。應急系統的液壓由單獨的電瓶驅動電動液壓泵或靠風動渦輪驅動的液壓泵提供。
現代液壓系統都用耐高溫、無腐蝕的石油基油液。液壓系統的壓力已從第二代殲擊機的21 000千帕發展到蘇-27等飛機用的28 000千帕,其功率從幾十千瓦發展到大飛機用的幾百千瓦。
液壓系統中比較重要的是高壓下各環節的密封。由於液壓分配開關、作動筒等部件配合精度要求高,因此液壓油必須有高的清潔度,除靠高精度油濾外,還要經常檢查,超過清潔度規定的液壓油要及時更換。再有就是液壓油的高壓流動容易在管路中產生液壓衝擊,引起導管的強烈振動,為此導管必須按規定間隔固定牢靠。還有就是液壓系統工作時,因高壓油液透過各種活門、開關、作動器時阻力較大,會產生高溫,因此液壓油需要冷卻。現在飛機的液壓系統導管一般都用鈦合金製造。