某涡桨飞机试车过程中无法进行应急顺桨停车问题研究

某涡桨飞机试车过程中无法进行应急顺桨停车问题研究

杨涵

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省西安市 710000

【内容摘要】针对涡桨飞机在发动机启动过程中无法进行应急顺桨问题,本文对飞机液压系统应急顺桨工作原理进行分析,找出发动机启动过程中无法进行顺桨问题产生的原因,并提出改进建议,优化顺桨系统管路设计。

关键词 飞机 液压系统 应急顺桨

1 引言

在某型涡桨飞机研制试制阶段,飞机在进行首次试车的安全性及可行性分析时发现,此型涡桨飞机在发动机启动阶段无法实现应急顺桨停车功能。由于此型飞机发动机启动功率有限,如果在启动过程中让发动机的所有附件全功率运行,这将使得发动机启动的功率不足,从而导致发动机无法启动。鉴于此种特性,在发动机启动过程中,为降低发动机外部负载,将两台发动机上的液压泵在螺旋桨转速未到达80%前设定为卸荷模式,即发动机在启动过程中液压泵只能输出约5~6MPa的压力,而输出压力远远小于飞机实现应急顺桨停车需要的最小压力,使得发动机启动后转速未到80%之前无法进行顺桨停车的隐患存在,极大的降低了此型飞机发动机试车的安全性指标。本文将对此型飞机的液压系统应急顺桨工作原理进行简单分析,并探讨问题成因及解决措施,旨在从根本上提高此型飞机的使用安全性,解决发动机启动过程无法顺桨问题,并促进此型飞机的优化改进。

2 应急顺桨系统原理介绍

此型飞机的液压系统设置两套独立的液压能源———1号和2号液压能源系统。1号液压能源系统向飞机的所有液压用户供压;2号液压能源系统仅向飞行控制系统以及正常刹车系统供压。飞机配备有两台发动机,共四台液压泵。每台发动机上有两台液压泵,分别为1号系统液压泵和2号系统液压泵。液压泵给飞机提供压力,当飞机有一台发动机意外停转后,另外一台发动机还能保证对机上的所有液压用户供压,保证用户的作动。

顺桨系统是指涡桨发动机在空中进行停车后,将飞机的螺旋桨桨叶转到与飞行方向接近平行的状态。此型涡桨发动机顺桨系统能实现扭矩自动顺桨、负拉力自动顺桨、人工顺桨、应急顺桨。其目的在于减小空中飞行的阻力,避免损坏发动机。

当飞行中发动机出现问题或出现某种原因飞行员需要将发动机进行紧急停车时,就需要进行顺桨操作,而当发动机的正常顺桨功能失效时,就需要使用发动机应急顺桨来实现发动机液压应急顺桨停车功能。

发动机应急顺桨停车液压控制系统由液压减压阀、液压应急顺桨开关、顺桨切断阀、顺桨放油箱组成。发动机应急顺桨停车液压控制系统由1号液压能源系统供压,每个顺桨开关控制一台发动机的停转。当1号液压系统输出压力至27~29.5MPa后,来自1号液压能源系统的液压油经液压减压阀减压至5.88MPa土0.5MPa后,通向两个液压应急顺桨开关。顺桨开关接通后,压力油路接通至顺桨油路上的顺桨切断活门,顺桨切断活门用来控制通往发动机的顺桨活门和应急停车活门,顺桨切断活门正常打开后便可实现发动机的紧急停车和应急顺桨功能。

当操纵液压顺桨开关进行应急顺桨停车时,顺桨开关的下活门关闭,上活门打开,使1号液压系统的压力管路与顺桨管路连通。经减压后的液压油进入顺桨切断阀并将其打开,压力油流入连接发动机顺桨活门和应急停车活门的三通接头,实现螺旋桨应急顺桨和发动机停车。若需要解除应急顺桨时,将液压应急顺桨开关操作到初始状态,这时顺桨开关的上活门关闭,将1号液压能源的压力油路切断，而下活门打开,使顺桨切断阀与带单向阀的顺桨放油箱相通。顺桨开关与顺桨切阀之间的压力油经顺桨开关流人顺桨放油箱,顺桨停车活门与顺桨切断阀之间的压力油经顺桨切阀流入大气。

3 无法应急顺桨问题分析

针对在发动机启动过程中无法进行应急顺桨这个问题,下面就此问题进行机理分析,找出造成此问题发生的原因。

由于此涡桨发动机启动负载过大的特性,为降低发动机启动过程的外部负载,设计在发动机启动过程中,当螺旋桨转速未达到全转速的80%前,将2台发动机上的液压泵卸荷,即液压泵几乎不输出压力。而对于涡桨飞机在发动机试车过程中对刹车系统及顺桨系统的安全需求,飞机要在发动机试车的整个过程中都必须保证刹车系统和顺桨系统有液压压力。而实现顺桨停车的最小压力不小于27MPa,造成了发动机在启动按钮按下后至螺旋桨转速未到达全转速的80%之前无法进行应急顺桨停车的空档期,使得此型涡桨飞机在启动过程中无法进行应急顺桨的问题发生。

4 顺桨管路优化改进

经过以上部分对涡桨飞机顺桨系统的原理分析,可以发现问题所在就是在发动机试车过程中,液压泵在未输出压力之前,飞机自身没有足够的液压压力来保证重要的液压用户的正常工作。针对这种问题,可以对飞机的应急顺桨系统的供压原理进行改进。将飞机1号液压系统为应急顺桨供压至液压减压阀前端的供压管路取消,把整个应急顺桨系统移入飞机应急刹车系统的蓄压器管路内部,即将飞机上蓄压器内部应急刹车系统的供压管路改为一个三通接头,将顺桨系统的供压管路接入此三通接头,这样只要保证试车前蓄压器内有充足的液压压力就能实现应急顺桨功能。

对飞机的顺桨管路优化改进后,每次在飞机进行试车试验前,通过地面的液压油泵车对飞机上的蓄压器进行充压,使得蓄压器内部有充足的压力,保证在发动机启动过程中时刻可以进行应急顺桨工作,解决了飞机在试车过程中无法进行应急顺桨的问题,保障了飞机的使用安全。

5 结论

通过对改进后的应急顺桨系统进行地面的试车试验工作,验证了此次顺桨系统原理方案改进的可行性。在试车过程中操纵顺桨开关实现发动机应急顺桨停车,应急顺桨液压控制系统的功能和性能都能满足系统的要求,提高了飞机的使用安全性。

参考文献

[1]白柳,于军,液压与气压传动[M] .北京:机械工业出版社,2009

[2]王永熙,飞机设计手册第12册[M] .北京:航空工业出版社,2003

[3]张亚平.飞机液压附件细化设计[J].西飞科技,2000

[4]潘陆原,等.飞机高压管路系统特性研究[J].航空科学技术,1999