探索飛機(jī)沖壓空氣渦輪地面檢測方法與試驗(yàn)

探索飛機(jī)沖壓空氣渦輪地面檢測方法與試驗(yàn)

內(nèi)容摘要：飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)泵和一臺(tái)沖壓空氣渦輪（RAT）組成，當(dāng)飛機(jī)自身液壓系統(tǒng)全部失效后，需要沖壓空氣渦輪為飛機(jī)相應(yīng)液壓系統(tǒng)及應(yīng)急發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力源，操作飛機(jī)舵面及其它液壓用戶工作。因而由于RAT自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要葉片旋轉(zhuǎn)到一定轉(zhuǎn)速，葉片旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速又需要地面設(shè)備提供相應(yīng)的壓力、流量，只有當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速與提供相應(yīng)的壓力產(chǎn)生匹配關(guān)系后RAT才能正常工作。但是飛機(jī)在地面狀態(tài)時(shí)需要檢查沖壓空氣渦輪是否滿足飛機(jī)實(shí)際液壓系統(tǒng)壓力需求，因此需要尋找出一種簡單、可靠的方法檢查沖壓空氣渦輪性能。關(guān)鍵詞：RAT地面設(shè)備匹配關(guān)系0引言沖壓空氣渦輪是飛機(jī)應(yīng)急電力和液壓系統(tǒng)的重要組成部分。飛機(jī)在液壓系統(tǒng)、輔助動(dòng)力系統(tǒng)（APU）完全失效時(shí)使用的應(yīng)急渦輪動(dòng)力裝置，在飛機(jī)失去推進(jìn)動(dòng)力的緊急情況下，產(chǎn)品利用飛機(jī)滑行速度，吸收相對氣流的沖壓能量，通過渦輪和調(diào)速裝置轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǚ秶D(zhuǎn)速的機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)液壓泵向飛機(jī)提供應(yīng)急液壓能，以操作飛機(jī)安全著陸。1沖壓空氣渦輪（RAT）簡介沖壓空氣渦輪是為飛機(jī)在失去主動(dòng)力和輔助動(dòng)力是進(jìn)行應(yīng)急迫降而設(shè)計(jì)的，以提高飛機(jī)的生存性。該系統(tǒng)利用飛機(jī)的動(dòng)能工作，在特定情況下，從飛機(jī)上應(yīng)急放下一個(gè)螺旋槳，利用空氣動(dòng)力使螺旋槳高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與之相連的液壓泵，產(chǎn)生必要的液壓能源，用于保證飛機(jī)操作系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電子設(shè)備的應(yīng)急功能供電。RAT系統(tǒng)需布置在非氣密艙，為了得到較好的氣動(dòng)力載荷和釋放角度，大型飛機(jī)的RAT系統(tǒng)通常布置于飛機(jī)機(jī)身或機(jī)翼下部，只在緊急狀態(tài)下才會(huì)伸出，分為自動(dòng)啟動(dòng)和飛行員手動(dòng)啟動(dòng)兩種。沖壓空氣渦輪的輸出功率由飛機(jī)的速度決定，速度越快，輸出功率也就越大。2沖壓空氣渦輪（RAT）原理沖壓空氣渦輪不工作時(shí)處于收回狀態(tài)，渦輪部件、液壓泵、作動(dòng)筒齒輪箱組件，多功能組合液壓泵均不工作，收放作動(dòng)筒主彈簧受壓蓄能，但由于上位鎖的作用，作動(dòng)活塞在收入位置，并使液壓泵和渦輪部件處于收入狀態(tài)，通過連桿與支撐臂鉸接點(diǎn)連接的艙門處于關(guān)閉狀態(tài)。沖壓空氣渦輪通過機(jī)電管理計(jì)算機(jī)自動(dòng)決策控制其放出，還可通過駕駛艙頂控板上液壓系統(tǒng)控制板上RAT開鎖按鈕手動(dòng)控制其放出，手動(dòng)和自動(dòng)放出條件為：自動(dòng)放出條件:飛機(jī)空速滿足要求，所有液壓泵失效或主電源和輔助電源均失效時(shí)。手動(dòng)放出條件：地面維護(hù)時(shí)，或空中需要手動(dòng)放出時(shí)，按下駕駛艙頂控板液壓控制板上的RAT“開鎖”按鈕時(shí)，手動(dòng)放出RAT。在飛機(jī)著地后，利用地面液壓源或修復(fù)的機(jī)上液壓源和地面維護(hù)控制器使作動(dòng)筒收回，重新置RAT系統(tǒng)于收回待命狀態(tài)。當(dāng)在空中飛機(jī)液壓系統(tǒng)和供電系統(tǒng)失效時(shí)，沖壓空氣渦輪自動(dòng)放下，依靠風(fēng)速將RAT葉片至相應(yīng)轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)后部液壓泵提供壓力，供給飛機(jī)3號液壓系統(tǒng)為飛機(jī)飛控系統(tǒng)提供液壓能，供給應(yīng)急發(fā)電機(jī)為飛機(jī)供電。所以在地面要用相應(yīng)設(shè)備模擬葉片在空中轉(zhuǎn)動(dòng)至相應(yīng)轉(zhuǎn)速，使RAT建立壓力21MPa，為飛機(jī)供壓。2地面模擬試驗(yàn)飛機(jī)在地面需要驗(yàn)證RAT設(shè)備是否具有其應(yīng)有的功能，然而在地面進(jìn)行飛行前的檢查應(yīng)該通過簡單、可行的方案和設(shè)備來驗(yàn)證RAT具有輸出額定壓力的能力。2.1沖壓空氣渦輪模擬設(shè)備RAT模擬設(shè)備選取主要由高速液壓馬達(dá)（以下簡稱“液壓馬達(dá)”）、RAT地面維護(hù)控制器、輔助吊掛等組成。液壓馬達(dá)通過法蘭安裝在RAT齒輪箱后端，用螺栓緊固，液壓馬達(dá)后部的高壓油口、低壓油口分別與油泵車的高壓油管和回油管相接。RAT地面維護(hù)控制器用電纜與RAT相連，電源插頭與飛機(jī)主起落架艙內(nèi)28V電源插座相接。通過RAT地面維護(hù)控制器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測RAT葉片轉(zhuǎn)速，防止RAT葉片轉(zhuǎn)速超過額定成品最大轉(zhuǎn)速導(dǎo)致RAT設(shè)備機(jī)械損傷。2.2沖壓空氣渦輪驅(qū)動(dòng)設(shè)備液壓油泵車配有一根專用RAT功能檢查回油管，工作時(shí)，使用油泵車正常輸出高壓油液，油泵車的高壓油管與檢測設(shè)備的高速液壓馬達(dá)高壓油口相接，專用RAT功能檢查油管一端接在自循環(huán)回油接頭上，另一端與檢測設(shè)備的高速液壓馬達(dá)低壓油口相接。使用油泵車內(nèi)的柴油機(jī)聯(lián)動(dòng)油泵車的柱塞泵快速建立壓力，輸出高壓油驅(qū)動(dòng)RAT檢測設(shè)備中的液壓馬達(dá)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)內(nèi)的花鍵軸連接RAT本體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)RAT葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。通過這種方式可以模擬RAT葉片在空中靠飛機(jī)飛行的強(qiáng)大氣流轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，使RAT本體液壓泵建立壓力，為飛機(jī)各系統(tǒng)輸出額定壓力。連接方式見圖1。圖1沖壓空氣渦輪地面試驗(yàn)連接圖圖1中1為RAT本體、2為液壓馬達(dá)、3為固定卡箍、4為液壓油泵車、5為地面轉(zhuǎn)速顯示器2.3試驗(yàn)方法通過液壓油泵車驅(qū)動(dòng)RAT葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)速由0轉(zhuǎn)數(shù)至一定范圍是壓力建立合格，因此本試驗(yàn)?zāi)康臑椋?）驗(yàn)證由液壓油泵車驅(qū)動(dòng)RAT葉片轉(zhuǎn)動(dòng)是否穩(wěn)定。2）驗(yàn)證RAT葉片到達(dá)一定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)壓力是否能快速建立。3）驗(yàn)證油泵車供壓使RAT順利越過防停轉(zhuǎn)區(qū)。4）驗(yàn)證RAT在確定某一轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定建立為21MPa。5)獲取RAT不同狀態(tài)時(shí)油泵車壓力、流量對應(yīng)關(guān)系。6）監(jiān)控RAT輸出額定壓力后，飛機(jī)液壓用戶運(yùn)動(dòng)過程中RAT輸出壓力波動(dòng)范圍及RAT泵轉(zhuǎn)速范圍。正常啟動(dòng)油泵車，使柴油機(jī)處于怠速狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)（該臺(tái)油泵車怠速轉(zhuǎn)速約為700rpm），觀察RAT地面維護(hù)控制器顯示的RAT轉(zhuǎn)速（約2800rpm），調(diào)節(jié)壓力旋鈕至最大21MPa，調(diào)節(jié)油泵車控制油門提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（約900rpm），使RAT泵的轉(zhuǎn)速逐漸升高并基本穩(wěn)定在3200rpm±200rpm左右，RAT轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。操作液壓油泵車在1～3S內(nèi)迅速將油泵車柴油機(jī)油門調(diào)大（柴油機(jī)轉(zhuǎn)速1800rpm）使油泵車流量輸出增大，油泵車顯示輸出壓力（18.0MPa～20.5MPa），顯示額定輸出流量，此時(shí)RAT地面維護(hù)控制器顯示的轉(zhuǎn)速達(dá)到約5730rpm～5800rpm穩(wěn)定鎖緊油泵車油門調(diào)節(jié)旋鈕，RAT轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。飛機(jī)液壓系統(tǒng)壓力建立正常為21MPa。上述試驗(yàn)過程如果RAT葉片轉(zhuǎn)速顯示超過RAT成品額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)減小油泵車的輸出流量。如果轉(zhuǎn)速顯示超過RAT成品所能承受的最大轉(zhuǎn)速時(shí)，則立即執(zhí)行油泵車急停操作程序，停止油泵車供壓。2.4試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)試驗(yàn)過程中管路連接良好，沒有出現(xiàn)液壓油滲漏和油管的振動(dòng)，試驗(yàn)中RAT運(yùn)行平穩(wěn)，RAT建立壓力后輸出壓力平穩(wěn)，在操縱飛機(jī)液壓系統(tǒng)用戶時(shí)RAT泵轉(zhuǎn)速下降后可以快速上升，滿足RAT功能要求。試驗(yàn)結(jié)束后檢查RAT外觀正常。油泵車運(yùn)行良好，按照地面全狀態(tài)聯(lián)試摸索的操作方法和程序?yàn)镽AT供壓，使RAT順利越過防停轉(zhuǎn)區(qū)并能平穩(wěn)運(yùn)行。本次試驗(yàn)：驗(yàn)證了液壓油泵車驅(qū)動(dòng)RAT葉片轉(zhuǎn)動(dòng)能夠使葉片穩(wěn)定；驗(yàn)證了油泵車功率特性可以滿足RAT功能檢查需求（即：通過快速調(diào)手油門，在3s內(nèi)使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至約1800rpm，使油泵車的輸出流量達(dá)到110L/min～120L/min）。驗(yàn)證油泵車供壓使RAT順利越過防停轉(zhuǎn)區(qū)。驗(yàn)證RAT在5800rpm轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定建立為21MPa。這次試驗(yàn)可以用于沖壓空氣渦輪在飛機(jī)上安裝后的檢查方法，該方法可以滿足飛機(jī)不同狀態(tài)下的檢查，通過這次試驗(yàn)也初步獲取RAT不同狀態(tài)時(shí)油泵車壓力、流量對應(yīng)關(guān)系，以及RAT正常工作時(shí)可以為飛機(jī)液壓系統(tǒng)建立穩(wěn)定壓力，進(jìn)而保證了液壓