空客A320neo吊架区域液压管振动测试及改进

温春辉

摘要：自2020年起，国内空客A320neo（LEAP构型）机队发生多起吊架区域液压管裂纹导致绿液压系统低油量警告或黄液压系统低油量警告故障，对飞行安全及运行产生重大影响。本文通过振动数据取样及试验分析液压管的工作状态，采用液压管振动被动控制方式改进卡箍设计，经数据验证，能够缓解液压管的上下及周向振动。

关键词：A320neo；液压管；卡箍；振动

Keywords：A320neo；hydraulic pipe；bracket；vibration

1 故障描述

2020年7月，国内某公司一架A320neo飞机空中出现绿液压系统低油量警告，起落架收放等系统失效，执行“重力放起落架”程序。地面维修人员发现左发吊架区域液压油渗漏。

2021年3月及6月，国内某公司一架A320neo飞机空中出现黄液压系统低油量警告，前轮转弯等系统失效，着陆后使用拖车将飞机牵引出跑道。地面维修人员发现右发吊架区域液压油渗漏。

以上故障均来源于件号为D2902083800000的液压管。飞机QAR数据显示，液压系统渗漏从开始至低油量状态仅持续约20s，对安全运行影响极大。

2 液压管基本信息及损伤状态

A320neo飞机液压系统由绿液压系统、黄液压系统和蓝液压系统组成，其中绿/黄液压系统为主液压系统。液压管位于左发或右发吊架A区域，上游为发动机驱动泵压力输出口，是液压源管路。液压管件号为D2902083800000，钛合金Ti3AL2.5V材料，长度约140mm，直径约20mm，承压能力4150psi，上端使用管套和液压管压接成型。

经国内某研究院分解检查，液压管的裂纹起始于管套包裹区域内的管壁外表面（见图1）。裂纹周向扩展且沿15o方向生长，当生长超出管套包裹区域后，沿45o生长。该裂纹为典型的钛合金管高周疲劳裂纹，来源于液压系统及发动机传递过来的振动。

3 液压管振动测试

为寻找液压管振动来源，在该液压管（2号管，件号为D2902083800000）连接的三通组件平面上安装三轴振动/陀螺/角度测量设备（见图2），收集不同状态下的振动数据。

液压系统工作后（EDP打开），2号液压管的工作状态为：传感器X轴沿着2号液压管，X轴陀螺仪滚转角显示X轴方向顺时针旋转变化18.59o，且X轴向陀螺仪显示传感器旋转角速度往返加剧，最高达到±3o/s，稳定后旋角振动在±1o/s（见图3）。

以上现象说明，三通组件围绕着2号液压管在顺时针及逆时针旋转振动，最终产生了顺时针方向上的形变。2号液压管下端固定，上端随着三通组件也产生了顺时针形变及顺/逆往返方向的旋转振动。

传感器Z轴垂直于2号液压管，Z轴陀螺仪滚转角度计显示Z轴方向逆时针旋转，最大旋转角为1.8o。传感器Y轴垂直于2号液压管，Y轴加速度变化加剧，最大达到1.2g，且稳定后加速度约在0.4g附近振动（见图4）。

以上现象说明连接三通组件的2号液压管接头向上形变了1.8o，且形变过程中承受着上下交变振动力。

由以上信息可知，在液压系统正常工作后，2号液压管除需持续抵抗三通组件的旋转外，还需承受上下交变应力，符合该液压管的高周疲劳损伤产生的裂纹特征（周向裂纹、裂纹扩展方向）。

4 液压管振动控制

液压管路的振动控制分为主动控制及被动控制两种类型。

主动控制通过主动产生相反的振动以抵消管路原始振动。主动控制方式适应性强，但系统设计复杂，精确控制难度大。

被动控制通过改变管路材料、弯曲角度、隔振元件位置及刚度等方式减少振动频率及振幅。被动控制无需新增电气设备，成本低，操作简单，但效果有限。一般，优先选择被动控制方式，从卡箍设计优化入手进行调整。液压管卡箍的主要作用为隔振及支撑，设计更改方式包括调整支撑结构、优化卡箍的间距、更换卡箍材料等。

A320neo飞机1号液压管配备了1个件号为ABS0396H10SH的卡箍，3号液压管配备了3个ABS0396H12SH的卡箍。原始装机卡箍使用不锈钢外包裹硅胶固定管路，弹性形变大。现使用卡箍ABS0396H10ND替代ABS0396H10SH，使用卡箍ABS0396H-12ND替代ABS0396H12SH，将硅胶卡箍改為聚氨酯卡环支撑管路。

完成卡箍更换后，再次启动发动机，打开液压系统，测试2号液压管的工作状态。

传感器X轴沿着2号液压管，X轴陀螺仪滚转角显示X轴方向顺时针变化7.03o，管路旋转形变幅度降低，且X轴向陀螺仪旋转角速度波峰消除（见图5）。

以上现象说明，更换为聚氨酯卡箍后，2号液压管的旋转形变降低，且旋转交变振动峰值消除，聚氨酯卡箍能够缓解2号液压管的周向扭力振动状态。

传感器Z轴垂直于2号液压管，Z轴陀螺仪滚转角度计显示Z轴方向依然逆时针旋转，但旋转角度波峰消除。传感器Y轴垂直于2号液压管且沿着1号管方向，Y轴加速度峰值0.6g，稳定后加速度在0.2g附近振动，管路上下振动力降低（见图6）。

以上现象说明，连接三通组件的2号液压管形变幅度峰值消除，且上下振动力降低，能够缓解液压管上下受载情况。

综上所述，以聚氨酯卡箍更换硅胶卡箍，改变了隔振元件的刚度，对2号液压管的上下振动及扭转振动有良好的缓解作用。

另外，在更换2号液压管时，发现1号液压管与三通组件之间的标记胶未被剪切（代表液压管的螺母未旋转），但是1号液压管与三通组件位置不在一条直线上（见图7）。钛合金管硬度强、韧性差，拆装时的状态同样说明钛合金液压管过载形变后无法及时恢复X轴方向上的旋转。

5 总结

A320neo吊架区域液压管高周疲劳裂纹对飞行安全产生重大影响。参考以上数据及试验，该液压管长期处于上下及周向振动的工作状态。在液压系统工作状态（如飞控工作、反推工作等）切换时，2号液压管还会受到更大的上下冲击和旋转扭力。

在液压管振动控制中，使用被动控制方式（更换卡箍材料）的方式，理论上可以缓解液压管的工作状态，延长液压管的寿命。但若要长久解决该问题，还需要空客从液压管的长度、三通组件的位置、液压系统的脉动控制等方面改进。