民用飞机液压自增压油箱增压源对比分析

韩定邦

【摘 要】现代民用飞机液压系统采用自增压油箱是一种趋势，本文针对自增压油箱两种不同的增压源，对比分析了各自的优缺点，可作为民用飞机液压油箱设计选择参考。

【关键词】民用飞机；液压油箱

0 引言

液压油箱一种存储液压油的容器，主要功能是为液压系统工作储存足够的油液，同时也起到分离油液中的气体及保证系统散热等作用。

1 飞机液压油箱的分类

液压油箱可分为非增压油箱和增压油箱。随着飞机液压系统的发展，为保证液压泵入口压力，防止液压系统内部产生气穴现象，飞机液压油箱需采用增压油箱。通常增压油箱有引气增压式和自增压式两种形式。

1.1 引气增压式液压油箱

引气增压液压油箱一般是通过引气增压系统将飞机上的气源引入到液压油箱进行增压，飞机上的气源可以直接采用发动机压气机引出的压缩空气，也可以从专门设置的增压气瓶引气。

引气式增压油箱一般为薄壁结构，结构简单，引气方便，但是在增压过程中由于气体与油液直接接触，会有气体溶解到油箱的油液当中，增加液压油的含气量。

1.2 自增压液压油箱

自增压油箱是活塞式结构，其增压方式是利用系统的高压油返回作用在油箱的增压差动活塞上，增压压力的大小由差动活塞的面积比来确定。

自增压油箱在增压过程采用了差动活塞形式，避免了空气与油液的接触，解决气体溶入油液的问题，防止油液被污染，并且增压过程自动进行。因此，现代民用飞机液压系统采用自增压油箱是一种趋势。

2 液压油箱自增压压力来源

液压油箱的自增压压力来自于液压系统本身，目前在役飞机中主流的自增压压力取自自增压蓄压器的油液端，原理图如图1所示，简称液压式；另外一种形式自增压压力取自系统蓄压器的氮气端，目前俄罗斯苏霍伊公司设计的SSJ-100飞机采用此种方式。原理图如图2所示，简称气式。

从图1中可以看出，使用蓄压器油液端给液压油箱增压，液压油箱高压腔和自增压蓄压器油液端连通，高压腔里充满高压液压油，油箱通过设计一个合适的液压油箱高压腔和低压腔面积比来获得预定的油箱自增压压力。该种增压方式需要一个隔离阀将自增压蓄压器和系统压力管路单向隔离，优先保证油箱自增压需求。

图2中的气式使用蓄压器气端（通常是氮气）给液压油箱增压，液压油箱高压腔和系统蓄压器气液端连通，高压腔里充满氮气，这种方式不需要将蓄压器和系统压力管路隔离，并且借用系统蓄压器，不用专门设置单独的油箱自增压蓄压器。

3 液压式和气式自增压油箱对比分析

3.1 液压式

优点为泄漏密封只考虑液压油的密封问题，即活塞杆的轴密封和隔离阀、卸荷阀的内泄漏密封。液压油密封的技术成熟，泄漏量少；不会额外气体通过高压腔进入油箱导致液压油含气量增加。

缺点为自增压蓄压器的保压时间和自增压回路的内泄漏有关，现在一般典型的自增压蓄压器均能保证不小于8小时的自增压需求。

3.2 气式

优点为结构简单，相比液压式少了一个蓄压器及隔离阀，并且由于油箱高压腔及相连管路中也充满气体，相当于增压了蓄压器的容积，在蓄压器尺寸相同的情况下，使油箱保压时间变长。

缺点为气体密封问题较难解决，特别在极低温条件下油箱活塞杆处容易发生气体泄漏；并且对于系统蓄压器来说，这种方式相当于增加了气体泄漏点，使蓄压器的维护频率（蓄压器充气）增加；根据FAR25.1435要求，对于高压充气压力容器，验证压力为3倍设计压力，极限压力为4倍设计压力，为了满足该条款要求，气式自增压油箱的高压腔壁厚设计要比液压式大，增压油箱自身重量。

4 总结

液压式自增压油箱应用广泛，技术成熟，没有气体泄漏问题，油箱自身重量比气式自增压油箱轻。气式自增压油箱系统架构简单，保压时间长，虽然自身重量比液压式大，但是由于采用这种方式，系统少了一个蓄压器和隔离阀，总体上相比液压式重量有优势。若能采取新型密封圈设计，解决极低温下油箱中气体轴密封问题，气式增压油箱不失为一种好的选择。

在民用飞机液压油箱设计中，可根据重量、成本、使用环境温度范围、安装设计等进行权衡研究，在保证满足系统安全需求的前提下选择较为经济可行的自增压方式。

【参考文献】

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

[责任编辑：汤静]