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【摘要】飞机液压系统管路附件中，软管失效是导致系统可靠性降低的重要方面。分析原因发现，大部分软管失效为安装设计不恰当所致。为了设计出可靠性更高的软管，通过分析飞机液压软管特性，给出了软管类型选用的考虑方向，然后提出了飞机液压软管安装设计的准则，并将该准则用于指导实际设计，最后给出了软管安装设计的示例。
【关键词】飞机;液压系统;安装;软管
一、飞机液压系统软管概述
管路件是飞机液压系统的重要组成部分，承担着为飞机传输和分配液压能源的作用。软管作为一类特殊的管路件，在诸如运动件之间的连接、高振动环境下液压能源的输送等场合常常被使用，它可以在传递压力能源的同时吸收振动，提供较大的运动幅度。不同于其他工业软管，飞机液压系统软管主要有可靠性高、耐高压、寿命长、对重量控制严格等特点，以满足飞机的安全性和运营经济性要求。
通常所说的飞机液压软管特指聚四氟乙烯柔性软管。由于聚四氟乙烯良好的防腐蚀特性及较大的工作温度范围，聚四氟乙烯软管成为民机液压系统使用最广泛的柔性连接件。软管组件以聚四氟乙烯为内管，外覆钢丝编织层，两端通过金属接头压接至软管本体而形成。通常还根据使用需求不同，在钢丝编织层以外还设置有防火套、织物编织等表面包覆层以保护软管。
二、飞机液压系统软管的选择
2.1压力
目前已有的飞机液压系统压力体制多为3000PSI（90%以上为3000PSI，仅A380等少量机型为5000PSI）。对应于设计压力为3000PSI的液压系统，压力管路额定工作压力为3000PSI，回油管路1000PSI。应根据不同管路的压力等级进行软管选用。
2.2温度
PTFE对航空油液有着良好的耐腐蚀性能，还具有耐高低温、耐老化等优点，可被制造成光滑内壁软管，运用于液压系统时，可降低压力流体的沿程损失。PTFE本身的温度使用范围为-190～250℃，但制成软管成品后，考虑到增强层的性能等因素，软管规范通常会规定小于此温度范围的使用限制。大多数钢丝增强的软管使用温度范围为-54～204℃（-65～400℉），如AS1339、AS604等。对于织物增强的低压软管，最高温度通常为149℃（300℉）。因此，选用时需根据使用位置的环境温度，结合规范中规定的温度等级进行使用。PTFE软管带防火套时，耐受温度应按AS1072或AS1055的要求进行选用。
2.3端头角度
为适应不同的连接应用，软管有多种接头可供选择，包括直接头、45?接头以及90?接头。每个端头都有以上三种选择，因此对于每种软管，共有6种接头组合。可通过编号予以指定。对于45?/-45?，45?/-90?以及90?/-90?三种组合，两端头之间还存在相对旋转角度问题，需设计时予以指定。例如，件号AS625H245K195中，195即表示指定两个接头的弯曲角度为195?。较大的端头角度给设计保留了很多自由度，恰当地使用45?及90?端头可以缩短软管使用长度、增大弯曲半径等。
2.4其他需求
由于接头种类较多，软管选用时，还需考虑软管接头和设备接头的匹配性，广泛使用的有24?锥无扩口接头和37?锥扩口接头。软管的选用应根据其使用环境选用合适的表面包覆层。如在火区使用时，需选用防火套;为了便于磨损后及时发现，应选用防磨套等。最后，飞机对重量非常敏感，在满足其他性能要求的情况下，还需尽可能地选用重量轻的软管。
三、软管安装设计准则
3.1软管失效原因分析
软管本身是非常可靠的产品，其鉴定试验包含-54～204℃热冲击、25万次脉冲、40万次弯曲等17项严苛测试，同时还需满足TSO-C140要求的质量控制流程及其规定的其他试验项目。但事实上，软管失效的报告仍时有发生。具体原因有以下方面：（1）与结构之间距离过小而导致软管磨损;（2）运动时受扭而造成软管寿命缩短，实验表明，使液压软管在扭转5%的状态下运行，软管的工作寿命将下降70%左右;（3）运动时弯曲半径过小而引起管路阻塞等。
3.2软管安装设计准则
为降低软管失效概率，提出如下安装设计准则：（1）布置管路时，应确保所有工作情况下，不得与锋利或硬质结构相碰;（2）应远离高温元件及设备，如引气管路;（3）根据实际需要确定软管长度，应避免过长或过短（过长容易造成软管形状难以控制，过短容易造成较大的安装应力）;（4）对于使用直接头会造成软管弯曲较大的情况，应使用45?、90?接头;（5）当安装在火区和易受磨损的位置时，应使用防火或防磨套软管;（6）在安装和实际运动过程中，软管均不得受扭;（7）在有两根以上软管相连的地方，要使用不同管径，以防止错误连接;（8）按规定的拧紧力矩进行操作，防止破坏密封面;（9）软管两端均需固定在刚性较大的物体上，如结构支架固定的过框接头、设备本体等，防止将软管的应力传递到普通硬管上;（10）应用于有相对运动的连接时，应考虑最大的运动量，同时保证最大运动量情况下及在整个运动包络内的弯曲半径及制造误差，还应考虑加压后的伸长率及释压后的缩短率（±2%），仍需和周边结构满足至少25.4mm的间隙。
四、具体安装注意事项
4.1泵出口
液压泵是液压系统主要的设备之一，它承担着产生液压能源的作用，具有功率大、振动频率高的特点。因此，泵出口需设计为软管连接，同时，为避免将液压泵的振动传递到机身结构，对结构造成破坏，通常采用非金属减震垫进行安装。由于减震垫具有易变形的特性，泵出口的软管还需考虑由减震垫变形而引起的位移。
4.2平尾过渡
对于飞机来说，水平尾翼通常都有一定的运动幅度，起著为飞机配平的作用。由于液压软管需要将机身的液压能源输送至水平尾翼作动器，在机身和水平尾翼过渡处也必须使用软管，以保证水平尾翼运动时液压软管不受破坏。如图4所示，考虑各种水平尾翼极限状态下的软管弯曲半径，并考虑上述极限状态下软管的制造公差的情况下，初步确定了合适的软管长度。然后将初步确定长度的软管进行运动包络的模拟，以确保弯曲半径，与周边零部件的间距等满足要求后最终确定。为了限制软管运动范围，还应在软管两端设置支架。
【总结】
软管作为飞机液压管路系统中广泛使用的压力传输元件，由于其恶劣的使用环境，它的设计和使用应非常慎重。在设计过程中，需充分论证是否有其他更可靠的替代元件，若最终确定使用软管，应考虑周边各种不利情况，采取一切措施避免实际使用时造成磨损、褶皱等。同时，严格按照相关设计准则进行设计也是降低软管失效，提高系统可靠性的重要保证。在运营阶段应定期检查，一旦发现破损和泄漏应尽快查明原因，并立即更换。
【参考文献】
[1]程道骏.航空航天飞行器用聚四氟乙烯软管组件常见故障分析及改进措施[J].上海化工，2012，27（8）：21-25
[2]张林，李玉海.聚四氟乙烯的性能与应用现状[J].科技创新导报，2012（04）：111-112.
[3]邱一鸣.民航客机用PTFE高压软管组件标准的比对与分析[J].上海化工，2012，37（07）：22-28.
石家庄海山实业发展总公司 河北石家庄 050208
【关键词】飞机;液压系统;安装;软管
一、飞机液压系统软管概述
管路件是飞机液压系统的重要组成部分，承担着为飞机传输和分配液压能源的作用。软管作为一类特殊的管路件，在诸如运动件之间的连接、高振动环境下液压能源的输送等场合常常被使用，它可以在传递压力能源的同时吸收振动，提供较大的运动幅度。不同于其他工业软管，飞机液压系统软管主要有可靠性高、耐高压、寿命长、对重量控制严格等特点，以满足飞机的安全性和运营经济性要求。
通常所说的飞机液压软管特指聚四氟乙烯柔性软管。由于聚四氟乙烯良好的防腐蚀特性及较大的工作温度范围，聚四氟乙烯软管成为民机液压系统使用最广泛的柔性连接件。软管组件以聚四氟乙烯为内管，外覆钢丝编织层，两端通过金属接头压接至软管本体而形成。通常还根据使用需求不同，在钢丝编织层以外还设置有防火套、织物编织等表面包覆层以保护软管。
二、飞机液压系统软管的选择
2.1压力
目前已有的飞机液压系统压力体制多为3000PSI（90%以上为3000PSI，仅A380等少量机型为5000PSI）。对应于设计压力为3000PSI的液压系统，压力管路额定工作压力为3000PSI，回油管路1000PSI。应根据不同管路的压力等级进行软管选用。
2.2温度
PTFE对航空油液有着良好的耐腐蚀性能，还具有耐高低温、耐老化等优点，可被制造成光滑内壁软管，运用于液压系统时，可降低压力流体的沿程损失。PTFE本身的温度使用范围为-190～250℃，但制成软管成品后，考虑到增强层的性能等因素，软管规范通常会规定小于此温度范围的使用限制。大多数钢丝增强的软管使用温度范围为-54～204℃（-65～400℉），如AS1339、AS604等。对于织物增强的低压软管，最高温度通常为149℃（300℉）。因此，选用时需根据使用位置的环境温度，结合规范中规定的温度等级进行使用。PTFE软管带防火套时，耐受温度应按AS1072或AS1055的要求进行选用。
2.3端头角度
为适应不同的连接应用，软管有多种接头可供选择，包括直接头、45?接头以及90?接头。每个端头都有以上三种选择，因此对于每种软管，共有6种接头组合。可通过编号予以指定。对于45?/-45?，45?/-90?以及90?/-90?三种组合，两端头之间还存在相对旋转角度问题，需设计时予以指定。例如，件号AS625H245K195中，195即表示指定两个接头的弯曲角度为195?。较大的端头角度给设计保留了很多自由度，恰当地使用45?及90?端头可以缩短软管使用长度、增大弯曲半径等。
2.4其他需求
由于接头种类较多，软管选用时，还需考虑软管接头和设备接头的匹配性，广泛使用的有24?锥无扩口接头和37?锥扩口接头。软管的选用应根据其使用环境选用合适的表面包覆层。如在火区使用时，需选用防火套;为了便于磨损后及时发现，应选用防磨套等。最后，飞机对重量非常敏感，在满足其他性能要求的情况下，还需尽可能地选用重量轻的软管。
三、软管安装设计准则
3.1软管失效原因分析
软管本身是非常可靠的产品，其鉴定试验包含-54～204℃热冲击、25万次脉冲、40万次弯曲等17项严苛测试，同时还需满足TSO-C140要求的质量控制流程及其规定的其他试验项目。但事实上，软管失效的报告仍时有发生。具体原因有以下方面：（1）与结构之间距离过小而导致软管磨损;（2）运动时受扭而造成软管寿命缩短，实验表明，使液压软管在扭转5%的状态下运行，软管的工作寿命将下降70%左右;（3）运动时弯曲半径过小而引起管路阻塞等。
3.2软管安装设计准则
为降低软管失效概率，提出如下安装设计准则：（1）布置管路时，应确保所有工作情况下，不得与锋利或硬质结构相碰;（2）应远离高温元件及设备，如引气管路;（3）根据实际需要确定软管长度，应避免过长或过短（过长容易造成软管形状难以控制，过短容易造成较大的安装应力）;（4）对于使用直接头会造成软管弯曲较大的情况，应使用45?、90?接头;（5）当安装在火区和易受磨损的位置时，应使用防火或防磨套软管;（6）在安装和实际运动过程中，软管均不得受扭;（7）在有两根以上软管相连的地方，要使用不同管径，以防止错误连接;（8）按规定的拧紧力矩进行操作，防止破坏密封面;（9）软管两端均需固定在刚性较大的物体上，如结构支架固定的过框接头、设备本体等，防止将软管的应力传递到普通硬管上;（10）应用于有相对运动的连接时，应考虑最大的运动量，同时保证最大运动量情况下及在整个运动包络内的弯曲半径及制造误差，还应考虑加压后的伸长率及释压后的缩短率（±2%），仍需和周边结构满足至少25.4mm的间隙。
四、具体安装注意事项
4.1泵出口
液压泵是液压系统主要的设备之一，它承担着产生液压能源的作用，具有功率大、振动频率高的特点。因此，泵出口需设计为软管连接，同时，为避免将液压泵的振动传递到机身结构，对结构造成破坏，通常采用非金属减震垫进行安装。由于减震垫具有易变形的特性，泵出口的软管还需考虑由减震垫变形而引起的位移。
4.2平尾过渡
对于飞机来说，水平尾翼通常都有一定的运动幅度，起著为飞机配平的作用。由于液压软管需要将机身的液压能源输送至水平尾翼作动器，在机身和水平尾翼过渡处也必须使用软管，以保证水平尾翼运动时液压软管不受破坏。如图4所示，考虑各种水平尾翼极限状态下的软管弯曲半径，并考虑上述极限状态下软管的制造公差的情况下，初步确定了合适的软管长度。然后将初步确定长度的软管进行运动包络的模拟，以确保弯曲半径，与周边零部件的间距等满足要求后最终确定。为了限制软管运动范围，还应在软管两端设置支架。
【总结】
软管作为飞机液压管路系统中广泛使用的压力传输元件，由于其恶劣的使用环境，它的设计和使用应非常慎重。在设计过程中，需充分论证是否有其他更可靠的替代元件，若最终确定使用软管，应考虑周边各种不利情况，采取一切措施避免实际使用时造成磨损、褶皱等。同时，严格按照相关设计准则进行设计也是降低软管失效，提高系统可靠性的重要保证。在运营阶段应定期检查，一旦发现破损和泄漏应尽快查明原因，并立即更换。
【参考文献】
[1]程道骏.航空航天飞行器用聚四氟乙烯软管组件常见故障分析及改进措施[J].上海化工，2012，27（8）：21-25
[2]张林，李玉海.聚四氟乙烯的性能与应用现状[J].科技创新导报，2012（04）：111-112.
[3]邱一鸣.民航客机用PTFE高压软管组件标准的比对与分析[J].上海化工，2012，37（07）：22-28.
石家庄海山实业发展总公司 河北石家庄 050208