第一章液压系统

1、第十二A单元 飞机机械系统第一章 液压系统与气压系统1.1 液压系统概述液压系统在现代飞机上已成为一个非常重要的大系统，如起落架的收放、前轮转弯操纵、刹车操纵及飞行操纵系统几乎都离不开液压传动和伺服控制技术。从运输机故障统计结果看来，有20%的机械故障属于液压系统，所以提高飞机维修人员对液压系统故障的预防、判断和排除的能力是很有意义的。1.1.1 液压传动原理液压传动是一种以液体为工作介质，利用液体静压能来完成传动功能的一种传动方式，也称容积式传动。图1-1表示液压系统的传动原理。它由两个液压缸（又称作动筒、动作筒液压筒）1和2组成，中间由管道相连，内部充满了液体。当液压缸1的活塞向左移动时，

2、则液压缸1左腔的液体被挤入液压缸右腔，这两个腔内的压力升高，液压缸活塞被迫向左移动，若连续推动活塞1则液体连续地流经管道并推动活塞2连续运动，液压缸1推动液体流动并使液体具有压力，它就是一个手动液压泵；液压缸2用来推动负载，它就是一个液压执行元件。这就是一个最简单的液压传动系统。图1-1 液压传动的原理从上述模型可总结出以下结论：(1)液压传动是以液体作为传递能量的介质而且必须在封闭的容器内进行。(2)为克服负载必须给油液施加足够大的压力，负载愈大所需压力亦愈大。这是液压传动中的一个基本原理压力决定于负载（包括外负载和油液的流动压力损失）。(3)要完成一定的传动动作，仅利用油液传力是不够的，还

3、必须使油液不断地向执行机构运动方向流动，单位时间内流入动作筒的油液的体积称为流量，流量愈大活塞伸出的运动速度愈大。这又是液压传动中的一个重要规律输出速度取决于流量。(4)代表液压传动性能的主要参数是压力P和流量Q 。(5)液压传动中的液压功率等于压力与流量的乘积。1.1.2 液压系统的组成实际的液压系统要比上面讲的传动原理模型复杂得多。目前对液压系统的组成基本上有两种阐述方法，一种是按组成系统的液压元件的功能类型划分；另一种是按组成整个系统的分系统功能划分。一、按液压元件的功能划分液压系统的组成任何复杂的液压系统必须要由一些主要液压元件组成。一般都包括四种元件：(1)动力元件，指液压泵，其作用

4、是将电动机或发动机产生的机械能转换成液体的压力能。(2)执行元件，其职能是将液体的压力能转换为机械能。包括液压动作筒和液压马达。(3)控制调节元件，即各种阀。用以调节各部分液体的压力、流量和方向，满足工作要求。(4)辅助元件，除上述三项组成元件之外的其它元件都称辅助元件，包括油箱、油滤、散热器、蓄压器及导管、接头和密封件等。 由此可知，除传动介质外，液压传动或液压伺服机构由各种用途的元件所组成。二、按组成系统的分系统功能划分液压系统组成从系统的功能观点来看，液压系统应分为液压源系统和工作系统两大部分。1、液压源系统，液压源包括泵、油箱、油滤系统、冷却系统、压力调节系统及蓄能器等。在结构上有分离

5、式与柜式两种，飞机液压源系统多为分离式，而后者已形成系列化产品，在标准机械设计中可对液压源系统进行整体选用。2、工作系统（或液压操作系统、用压系统），它是用液压源系统提供的液压能实现工作任务的系统。利用执行元件和控制调节元件进行适当地组合，即可产生各种形式的运动或不同顺序的运动。例如飞机起落架收放系统，液压刹车系统等。目前飞机制造厂提供的维护手册，均按液压源系统和工作系统分别给出的，但为了分析清楚各元件的工作，我们以后将按元件的功能分类来介绍。1.2 工作液1.2.1工作液的分类液压传动与伺服控制系统中所用的传动介质称为工作液，又称为液压油。目前航空和地面各种设备的液压系统中，采用的工作液分为

6、：植物油系、矿物油系，不燃或难燃性油系。矿物油系工作液的主要成分是石油，加入各种添加剂（抗氧化、耐高温等）精制而成。根据其性能和使用场合不同，矿物油系工作液有多种牌号（如20号机械油、30号汽轮机油、10号航空液压油等）。矿物油系工作液的润滑性好、腐蚀性小、化学安全性较好，故被大多数机器液压系统所采用。尤其是特制航空液压油，能耐高温、抗低温和防火，但价格较贵。在航空喷气发动机的燃油调节系统中，则直接利用发动机本身的燃油（煤油）作为工作液，其工作性能较差，却很方便。不燃或难燃性液压油系中分水基液压油和合成液压油两种。水基液压油的主要成分是水，加入某些防锈、润滑等添加剂。水基工作液价格便宜、不怕火

7、，其缺点是润滑性差、腐蚀性大及适用温度范围小，故只在液压机（水压机）上使用。合成液压油是由多种磷酸酯（三正丁磷酸酯、三甲酚磷酯等）和添加剂用化学方法合成，国内已研制成功4611、4602-1等多个品种，其润滑性较好、凝固点低、防火性能好，广泛用于民航机上。为了便于识别，液压油被染色，对不同规格的液压油绝不能混用。同一规格但不同厂家生产的液压油，按维护手册要求允许可以混用。对特殊系统使用了不允许使用的液压油可能引起密封件、胶管和其它非金属部分迅速损坏，而且可能使系统无法使用。飞机上常用液压油特点为：a.正常状态下，植物油几乎是无颜色的，必须使用纯橡胶密封件和软管。它被用在一些刹车系统中，但在液压

8、动力系统中不常使用。b正常状态下矿物油是红颜色的，它必须使用橡胶密封件和胶管。它广泛用在轻型飞机刹车系统、液压动力系统和减震器支柱中。c磷酸脂基液压油广泛用于现代飞机系统，主要是由于它的耐火性和较大的温度范围。它可能被染成绿色、紫色（紫红色）或琥珀色。它必须用也只能用丁基橡胶、乙烯丙烯或聚四氟乙烯密封件和胶管。 使用磷酸脂基油液要极其小心，因为它对皮肤及眼睛是有刺激的。无论何时在液压系统上进行工作时，应该在手和胳膊上涂皮肤药膏，配戴耐油手套。另外，无论何时都有可能将油液喷溅到眼睛上，例如，当进行压力测试或元件渗漏时，所以应该配戴防护镜。 应该避免油液的溢出，一旦发生，受影响的区域应该立即用干净

9、的擦布擦净，用肥皂水和热水彻底冲洗。鉴于不同种类的油液不相容，所以维护飞机时，任何容器试验（检测）用具应该用与飞机所用的油液同一型号。1.2.2 工作液的特性指标从使用观点看，其中最主要的特性是润滑性、粘度、和防火特性。 一、油液的润滑性在有接触面的活动机构中，润滑性是人们主要关心的问题。例如泵和马达中的齿轮，活塞式动作筒的活塞头和活塞杆，滑阀的阀芯和阀套及蓄压器的隔离活塞等。目前飞机上使用的磷酸酯基液压油对防止卡紧和粘结是很有利的。二、油液的粘度液体流动时，由于液体分子之间内聚力和液体与固体壁面之间的附着力的作用，使流体各层的速度产生差异，液体相邻薄层之间的相对运动意味着在它们之间存在着剪切

10、应力，这种现象称为液体的粘性。显然，静止液体是不呈现粘性的。粘性的大小用粘度来进行标定。相对粘度是以油液粘性相对蒸馏水的粘性大小程度来表示的。相对粘度又称条件粘度，根据测定条件不同，世界各国采用的相对粘度的单位亦不同。目前常遇到的有美国用的赛氏通用秒（SSU），英国用的雷氏秒（RSS），法国用的巴氏粘度（B）和我国与欧洲一些国家使用的恩氏粘度（0 E）。恩氏粘度的测量方法是将200cm2被测试的油液在规定温度下从恩氏粘度计的小孔（孔径为2.8mm）流完的时间，与同体积蒸馏水在20时从同一小孔流完所需时间H2O的比值作为该油液的恩氏粘度，即 Et= （1-1）由于H2O的实际值通常为5052s，

11、故取平均值为51s进行计算。工业上常以20和50作为测量恩氏粘度的标准温度， 符号为Eso赛氏通用秒（SSU）是按照美国材料试验协会给出的标准程序试验得到的油液的相对粘度值，它规定为60cm2油液在100的温度下流过标准节流孔（孔径为0.176cm）所需时间。 由粘度的测定规定中可以看出，温度对粘度是有影响的。油液粘度随温度升高而减小这是油液的粘温特性。另外，油液的粘度将随压力的升高而增大。但这种特性只有在高压（210kgf/cm2以上）时才有明显的表现。油液的粘度特性是非常重要的指标，它的变化对系统的功率损失和性能都有很大的影响，所以应严格按规定要求使用液压油。三、油液的防火特性航空上常用的

12、液压油为石油基液压油和磷酸酯液压油。后一种液压油属于耐燃型液压油类。衡量耐燃性的一般指标为闪点、着火点和自然着火温度。此外与火焰接触或是以高速撞击到热的平板上时的可燃性。但这些指标尚未经严格地标准化。油液的闪点是指在此温度下，液体能产生足够的蒸汽，在特定条件下以一个微小的火焰接近它们时，在油液表面上的任何一点都会出现火焰闪光的现象。着火点就是油液所达到的某一温度，在该温度下油液能连续燃烧5秒钟（在有火焰点燃下）。自燃着火温度是指油液在该温度下会自动着火。航空液压油（石油基）和磷酸酯液压油的耐燃性指标列于表1-1。表1-1 液压油的耐燃性指标液压油闪电着火点自然着火点石油基航空液压油931071

13、24246航空用磷酸酯液压油254316593液压油的其它特性指标可参阅有关资料。 1.2.3工作液使用与维护注意事项1、要保证液压系统清洁，使之无水分、铁锈、金属屑及纤维等杂质。更换工作液时，要彻底清洗系统，加入的新工作液必须过滤。2、为提高液压系统的工作可靠性，应及时观察油滤污染指示器；当污染指示器发出信号时，及时清洗油滤或换滤芯。 3、油箱内壁一般不要涂刷油漆，以免工作液中产生沉淀物。如要涂刷油漆应采用良好的耐油油漆。4、为了防止系统进入空气，应采取下述措施：（1）保证液压系统完全密封（特别是液压泵吸油管路），以防止吸入空气； （2）为使系统中空气得以排除，在维修后应排气。（3）保证油箱

14、油量在规定范围内。5、应根据使用条件定期检查工作液的质量。检查方法可分现场观察和试验室分析鉴定两种：（1）现场观察，可取样与同类新工作液进行比较，观察色泽及透明度有无变化，有无沉淀物等；（2）试验室分析鉴定，应检查色泽、比重、闪点、粘度、氧化物以及污染微粒粒子数等（取100毫升工作液，用仪器计算其粒子数）；6、补充加油加添的工作液必须是同一牌号的否则将引油质恶化。7、矿物油系液压油不应与甘油基液压油、磷酯液压油等合成油掺混，否则工作液完全变质。 1.3 动力装置液压系统中常用的动力源为液压泵。1.3.1 液压泵的基本工作原理、类型和参数 一、液压泵的基本工作原理液压系统使用的液压泵都是容积式的

15、，其工作原理都是利用容积变化来进行吸油、压油的。图1-2为容积式泵的工作原理。图中柱塞2依靠紧压在偏心轮1上，偏心轮1由发动机或电动机带动旋转，柱塞2便作往复运动，使密封工作腔4的容积发生变化，变大时产生部分真空度，大气压力近使油箱中的油液经吸油管顶开单向阀5，进入工作腔，这就是吸油过程。当工作腔的容积变小时，使腔中吸入的油液受到挤压，产生压力，顶开单向阀6流向系统中去这就是压油过程。偏心轮不断旋转，泵就不停地吸油和压油。这样，泵就把发动机的机械能转换成泵输出的液压能。由上述工作原理可知：（1） 液压泵工作是靠密封工作腔的容积变化来吸油和压油的。其输出的油量是由这个密封腔的容积变化量和变化率来

16、决定的。（2）吸油过程中，油液是依靠油箱中油液液面压力与泵密封腔内的压力差来完成的。压油过程，输出压力的大小取决于油液从单向阀6排出时所遇到的阻力，即泵的输出压力决定于负载。（3）泵在吸油和压油时，必须使密封腔的油液通路进行转换，图1-2中是由单向阀5和6来实现的。使泵油路进行转换的装置叫作配流装置，不同结构类型的泵具有不同形式的配流装置。从工作原理上来说，大部分液压泵都是可逆的，即输入压力油，就可输出转速和扭矩，即把液压能转换为机械能，这便成为执行元件即液压马达。图1-2 容积式液压泵的工作原理二、液压泵的类型液压工程上常用的液压泵种类较多，按其结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类，此

17、外还有螺杆式等。按其输出流量能否调节可分为定量泵和变量泵两类。在飞机液压源系统中叶片式和螺杆式泵很少见。齿轮泵一般为定量泵适用于中高压以下压力等级的系统。对于高压系统（170300kgf/cm2）一般都优先采用柱塞泵。三、液压泵的主要性能参数（1）额定压力：液压泵的工作压力是指它工作时输出油液的压力，其值取决于负载。所以实际工作压力不能作为液压泵的性能指标。额定压力是指泵规定允许的最佳工作压力（也是长期工作的最大工作压力）。其值取决于泵的密封件和制造材料的性质和寿命。若其工作中压力超过额定值就称为过载。（2）排量和流量：液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，泵轴每转所排出的液体体积。它是由泵的密

18、封工作腔的大小来决定的。一般排量用q表示。液压泵的理论流量Qt等于泵的排量q与泵的转数n的乘积 Qt=qn （1-2）即指泵在不考虑泄漏的情况下单位时间内输出的液体体积。液压泵的额定流量（公称流量）是指在额定转速下，处于额定压力状态时泵的流量。由于泵总存在着内漏，所以额定流量总是小于理论流量的。（3）功率和效率：液压泵的输入功率是电动机或发动机的机械功率，是转矩和角速度的乘积，即Ni=T；T为泵的实际输入转矩（发动机的输出转矩），为泵的转动角速度。泵的输出功率是实际流量Q和工作压力P的乘积，即No=PQ 。因此，液压泵的总效率可表示为 （1-3） 所以，泵的总效率表示泵的功率损失的程度。理论和

19、实验证明，液压泵的功率损失主要是两种损失造成的；一为容积损失，二为机械损失。与其对应的是容积效率和机械效率。容积效率是指泵的流量损失的程度。用泵的实际输出流量Q与泵的理论流量Qt的比值表示： （1-4）造成泵的流量损失的主要原因是泵的内漏和在吸油行程中油液不能全部充满油腔引起的。即称为泄流损失和填充损失。 机械效率是指输入泵的转矩损失程度。由于泵在工作时存在相对运动部件之间的机械摩擦和油液在泵内的流动表现出来的粘性作用都会引起转矩损失，即泵的实际输入转矩T总大于泵的理论转矩Tt。机械效率为 （1-5）因为泵的理论输出功率为PQt(不考虑容积损失情况),所以 Ni=Tt/m=PQt /mNo=P

20、Q=PQtv所以泵的总效率可表达为 (1-6)即泵的总效率等于泵的容积效率与机械效率之积。一般齿轮泵的总效率为0.60.65，柱塞泵约0.8。在实际测试中，总效率和容积效率是可以得到的，机械效率只能计算得到，可根据不同效率的数值变化情况，判断泵的实际状态。1.3.2 齿轮泵齿轮泵有外啮合式和内啮合式两种。内啮合式在飞机上很少使用，所以只介绍外啮合式齿轮泵。齿轮泵具有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠并对液压油的污染不太敏感、便于维护与修理等优点，但目前生产的齿轮泵的压力还较低，流量脉动和压力脉动较大、噪音高，不易实现变量的特点，故使用受到限制。齿轮泵工作压力可达160210kgf/cm2 ，转

21、速为30004000rpm，其排量可达250350ml/r。 它由装在壳体内的一对相互啮合的齿轮组成。齿轮为主动齿轮，为从动齿轮，为壳体，为前、后端盖。当齿轮按图示方向旋转时，下腔（吸油腔）因啮合的齿轮齿逐渐脱开，其密封腔容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液在油箱内的压力作用下被吸进来，并随轮齿转动。当油进入上腔（压油腔），由于轮齿的进入啮合使密封腔容积逐渐缩小，从而将油液从排油口挤压出去，齿轮不断旋转，油液便不断地吸入和排出。两个齿轮相互啮合的部分把吸油腔和排油腔分开，它们即起到配流的作用。图1-3 齿轮泵的工作原理1.3.3 转子泵 转子泵（图1-4）由一个固定的偏心衬套所构成的油室，

22、一个有五个短而宽的内齿的转子，一个有四个狭齿的主动正齿轮和一个含有两个月牙形孔口的端盖组成。一个孔口与进口相通，另一个孔口与出口相通，这个泵的端盖如图1-4所示有它的装配面，将其翻转过来可清楚地示出月牙和孔口。 当端盖转过去装配在泵室上时，左边为进口，右边为出口。油泵在工作时，齿轮顺时针转动，在油泵左端的工作腔，从最低位置朝着最高位置移动，工作腔容积增大（图1-4）而形成部分真空。当工作腔与进口相通时，油液被吸入。当这些同样的工作腔（现已充满油液）转至泵的右边，从最高位置朝着最低位置移动，工作腔容积减少，油液通过出口，从工作腔排出。图1-4 转子动力泵1.3.4 叶片泵 叶片泵（图1-5）由一

23、个含有四个叶片的油室，一个带有四个插入叶片槽的空心钢转子和一个带动转子的联轴器组成。转子被偏心地安置在衬套内。安装在转子槽内的四个叶片随转子一起转动，并将定子的内腔分成四个部分。当转子转动时，每个部分依次经过容积最小处和最大处。转子转第一个半圈时，工作容积由最小逐渐增加到最大，转子转第二个半圈时，工作容积由最大逐渐减至到最小。当一个工作容积逐渐增大时，这个容积就通过定子上的开孔与进油口连通。由于逐渐增大的这部分工作容积产生部分真空，油液则通过泵的进口和衬套的开孔而被吸入。当转子转过第二个半圈时，一个工作容积逐渐小，油液被挤出并通过衬套上的开孔和泵的出口而流出。 图1-5 叶片动力泵1.3.5

24、柱塞泵柱塞泵按柱塞排列的方式不同，分为轴向式和径向式。图1-6为径向式柱塞泵的工作原理图。在油泵壳体内装有主动偏心轴1和七个按圆周均匀分布的柱塞油缸。壳体内腔和进油口相通。油缸上有吸油孔和压油孔。吸油孔与壳体内腔相通。压油孔与出油口相通，但需经压油口端部的单向活门3 油泵密封腔内的油液才能被挤出。1 主动偏心轴；2柱塞；3出油活门；4弹簧图1-6 径向式柱塞泵工作原理图每个油缸内有一个柱塞2。偏心轴和柱塞之间用球形接头相连系，以使柱塞在油缸内作往复运动。当柱塞向中心运动并打开吸油孔时，油液在一定真空度下被吸入油缸；当柱塞达到向中心运动的最大行程时，油缸具有最大容积。随后在偏心轴作用下柱塞反向作

25、离开中心运动，首先堵住吸油口，再进一步运动则把油液压出。完成吸油与压油动作。柱塞运动不但使密封腔容积改变同时对吸油口的控制和出油口外的单向活门组成了配油装置。由于径向式柱塞泵与轴向式柱塞泵比较起来，效率较低，同样供油量下径向尺寸大，转动惯量大并且自吸能力差。这些都限制了它的转速、压力和流量的提高，并且不易实现变流量要求，所以目前在飞机供压系统中，仅在中小型飞机上作为应急液压源动力装置使用，如Y-7飞机的应急泵。下面重点介绍轴向式柱塞泵。一、轴向式柱塞泵的工作原理 轴向式柱塞泵按其结构特征可分为直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）两大类。图1-7为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图。柱塞2轴向沿圆周均布

26、在缸体3上，一般有59个柱塞，并能在其中自由滑动，斜盘1和油缸轴线成一定夹角，配流盘4紧靠在油缸上但不随油缸旋转。传动轴5带动缸体旋转时，柱塞亦随之旋转，但柱塞端部靠图1-7 轴向柱塞泵原理图机械装置（滑靴或弹簧）作用使其始终紧靠在斜盘上。因此，在柱塞随油缸在自下向上回转的半周内时逐渐向外伸出，使缸孔容积扩大而形成一定真空度，油液便从配流盘的配流口a吸入；而在自上向下回转的半周内的柱塞则使缸孔容积缩小，将油液经配流盘的配流口b压出。缸体每转一周，每个柱塞就作一次往复运动，完成一次吸油和压油。改变斜盘倾角，就可改变柱塞的行程，从而改变了泵的排量，即起到变流量的作用。图1-8为摆缸式轴向柱塞泵的工

27、作原理图。这种泵是把柱塞（活塞）及轴用球形铰接接头组合在一起，缸体与轴的轴线成一定的倾角。当轴在旋转时，同样使缸体和活塞一起旋转并作相对伸缩运动起到吸油和压油作用。改变油缸与轴之间的倾角就可起到变量作用。显然这种泵与斜盘式相比结构较为复杂，变量控制惯性较大，但由于柱塞与缸体之间没有侧向压力，从而避免了柱塞的不均匀磨损，所以可达到更高的输出压力和容积效率。图1-8 摆缸式轴向柱塞原理图从上述柱塞泵的工作原理可知：柱塞泵是靠柱塞在缸体内作往复运动而完成吸油和压油的。由于圆柱体的配合易于实现高加工精度，故这类泵与齿轮泵相比具有容积效率高的优点，又加之易于实现变流量控制，所以目前大中型飞机均用轴向式柱

28、塞泵作为液压源的动力装置。目前使用的轴向式柱塞泵其容积效率可达9798%，最大工作压力可达350Kg / cm2。二、轴向式柱塞泵的变量控制如果在轴向式柱塞泵上设置某些改变柱塞行程的装置，那么其输出流量就可以进行控制了，即变量泵。变量泵按其对流量和压力特性曲线的控制情况分为：恒功率变量泵、恒流量变量泵和恒压变量泵。恒压变量泵，它是将泵的输出压力与压力给定值相比较，根据二者之差去改变排量，从而保持泵的输出压力为给定值。在飞机液压系统中使用的变量泵多为恒压变量泵。所以我们后面在阐述中提到的变量泵均指恒压变量泵。图1-9所示一种斜盘式柱塞泵的变量机构工作原理图。图中用一个补偿活门感受泵的输出压力，当

29、输出压力达到予定值（由弹簧予紧力确定）时，使补偿活门下移，使泵出口压力油供向斜盘作动活塞，使斜盘倾角减小，从而使泵排量减小限制了泵的出口压力的继续增加。该泵上还有一个泵释压活门，可用来在发动机带动泵工作时，使泵在比予定压力小时，人工控制，使压力油打开补偿活门，推动斜盘组件，直至倾角近似为零。这时只有少量油液在泵内循环对泵进行冷却和润滑，而泵出口处的隔离活门在弹簧作用下使泵口隔断；停止向系统供油。这时泵运转所消耗的功率为最小（近似等于零）。图1-9 斜盘式柱塞泵的变量原理1.3.6 液压泵的限压和卸荷液压泵通常由飞机上的发动机带动，因此，只要发动机工作，液压泵便不停地运转。然而液压系统各工作部分

30、（如起落架收放系统等）并不是不停地工作的。所以必须对泵的输出最高压力加以限制并希望液压泵在工作系统不工作时消耗的功率尽量少，这就是泵的限压和卸荷问题。一、液压泵的限压定量泵一般都采用溢流阀（安全活门）来限制系统的压力。当系统的压力升到高于某个调定压力值时，溢流阀将把多余的液流排回油箱。如图1-10所示回路。在这种系统中泵的流量必须与溢流阀的能力予以匹配，以确保正常的溢流。液流由高压管道通过溢流阀流入低压管道返回油箱是会消耗功率的，这种消耗的功率被转换成了液压系统的热量。图1-10 定量泵溢流阀限压回路如果不能很好地把它们消散，则这些热量将对系统中的液压油、合成橡胶密封物以及其它有机材料产生危害

31、。应当指出的是这个功率就是系统的最大功率，因为溢流时泵出口压力为系统最高限压。所以，在飞机液压系统中，在大功率、长期运转的主供压系统上仅作为其它限压装置发生故障时的特殊情况使用。对于短时间、临时使用的备用系统则多使用溢流阀限压。安全活门调定压力通常高于正常系统压力（1020）%。变量泵不要求在高压管路中设置溢流阀。这是因为它的变量特性已使系统最高压力受到限制。但是在几乎所有的变量泵系统中，出于万一的考虑，一般都至少装有一个溢流阀。二、液压泵的卸荷从用溢流阀对定量泵的限压特性可知，当工作部分不工作时，由于溢流阀起限压作用，使液压泵输出的功率为最大，这是很不合适的。为此，对装有定流量泵的飞机液压系

32、统，都采用使液压泵出口压力在工作部分不工作时降到最小限度的方法，使其输出功率亦为最小，这就是定量泵的卸荷。对于变量泵，从其变量特性可知，当工作系统不工作时，其压力达到最高限制压力；但其输出流量也同时减小到最低限度，所以泵在这时具有最小的输出功率，已达到卸荷的目的。即变量泵有自动卸荷的功能。下面介绍定量泵常用的三种卸荷回路。1、利用工作部分控制开关在中立位卸荷这种卸荷型式的工作原理图如图1-11所示。由图可见，在不需要负载流量时，用阀在中立位时的油路将高压油路与回路连通。则泵的输出流量直接返回油箱，既不流经溢流阀也不流入负载，这时泵的出口压力仅是由克服管路上的压力损失而产生的。显然这种卸荷方式只

33、能用在单一工作系统情况,对于一个泵供压给几个并联工作回路的系统是不适用的。图1-11 利用开关在中立位卸荷回路2、利用卸荷阀自动卸荷图1-12所示为中小型飞机上常用的定量泵液压源系统。图中卸荷阀跨接在单向阀的两羰，感压管道在单向阀下游；并有一个蓄压器。当泵起动之后，卸荷阀是关闭的，如果工作系统不工作，则系统压力将升高至设计值。此时感压管内的压力将使卸荷阀条开，泵的输出流量将全部返回油箱，泵出口压力同时降到最低值，从而使泵处于卸荷状态。系统压力由蓄压器维持，直到负载所消耗（或负载不工作时，因内漏所消耗）的流量，使系统压力降低到使卸荷阀重新关闭时为止，泵又开始向系统供压力油，如此循环下去这种方式可

34、使负载瞬时获得高的工作压力，并使系统压力基本保持恒定。图1-12 卸荷阀自动卸荷回路从上述工作原理可以看出：系统内漏和蓄压器充气压力不足是使卸荷阀频繁工作主要要原因。通过卸荷阀工作频率亦可估计系统的内漏严重程度。3、利用液压继电器卸荷对于由电动机带动的定量泵，可采用由泵出口压力控制的液压继电器使泵在达到规定压力时，断开电动机电源，则泵便停转。为了保证系统工作的稳定性（维持一定的卸荷时间），同样需要蓄压器配合保压工作。这种卸荷方式可使卸荷时泵的消耗功率为零。1.3.7 手动泵在一些飞机设备中的手动泵用来应急使用和地面勤务工作。图1-13为一种双作用式手动泵（即泵在每一个行程都有油液输出）。当活塞

35、在缸体内向上运动时，通过进口和油缸相联的单向活门将油液吸入。与此同时，在活塞上腔的油液通过与出口连接的单向活门排出。当活塞在缸体内向下运动时，进口单向活门关闭而转换单向活门打开，允许油液通过活塞流动。由于活塞的下端面积大于其上端面积，部分油液通过出口排出。当出口管路的压力超过释压活门的调定压力时，释压活门打开，使油液通过旁路返回到泵进口。图1-13 双作用式手动泵1.4 液压往复式执行元件液压执行元件在液压系统中是对外界作功的一种元件，它直接将液压能转换成为机械能。液压执行元件分两大类：一类为旋转运动型（液压马达或液动机），一类为往复运动型。在往复运动型中又分为往复直线运动型（作动筒）和往复摇

36、摆运动型（摆动缸）两类。1.4.1 作动筒一、工作原理和主要参数（一）工作原理在飞机液压系统中，作动筒被广泛应用于舵面的操纵，起落架、襟翼和减速板的收放，发动机尾喷口、进气锥和燃油泵的操纵等场合。图1-14所示是液压作动筒的工作原理。它由下列各件组成：筒体1、活塞2、活塞杆3、端盖4、密封5、进出管道6等。不管其结构型式如何，作动筒的基本组成大体如此。作动筒的工作原理是当筒体固定时，若筒左腔输入工作液体，液体压力升高到足以克服外界负载时，活塞就开始向右运动。若连续不断地供给液体，则活塞以一定的速度连续运动。 由此可知，作动筒工作的物理本质在于：利用液体压力来克服负载（包括磨擦力），利用液体流量

37、维持运动速度。所以，输入作动筒的液体压力和流量，是作动筒的输入参数，是液压功率。作动筒的输出力和速度（或位移）是其输出参数，是机械功率。以上所述压力、流量、输出力、输出速度便是作动筒的主要性能参数。若将活塞杆用铰链固定，按图示箭头方向供油和回油（反向供油和回油也可），则筒体亦可运动，其工作原理与上述筒体固定相同。图1-14 作动筒工作原理图（二）主要参数1、输出力作动筒的输出力是指克服其内部各种阻力以后所发出机械力的大小。在理论上，可建立作动筒（见图1.4.1）的平衡方程为 p1F=P+p2F （1-7）则理论输出力表达式为 P=p1F1-p2F2 （1-8）式中 P理论输出力；p1供油压力；

38、p2回油压力；F1p1压力作用的有效面积；F2p2压力作用的有效面积。由于活塞杆运动时避免不了摩擦阻力，所以其实际输出力表达式就为 Psh=（p1F1-p2F2）m （1-9）式中 Psh实际输出力； m考虑机械摩擦阻力时应批的折扣，称为机械效率，经实验设定为 m=0.850.95 (1-10) 2、输出速度在研究作动筒的工作原理时，已知其运动速度取决于输入流量。根据流量连续定理，进入作动筒的液体流量，等于其液流截面与流速之乘积；而作动筒的内腔液流截面即等于活塞有效面积，内腔的液体平均流速即等于活塞的运动速度。此外，还应考虑作动筒内部泄漏（从供油腔经活塞密封处漏向回油腔），对输出速度有影响。因

39、此，作动筒的输出速度表达式如下： （1-11）式中 Q进入作动筒的流量（理论流量）；输出速度；F有效面积； v容积效率（泄漏影响系数），其表达式为 （1-12）Qi作动筒泄漏量。作动筒的容积效率由实验测定，一般为v=0.950.99。二、动作筒的辅助装置目前民航飞机上常用的动作筒的辅助装置有缓冲装置、排气装置、顺序装置、应急动作装置和液压锁定装置。(一)缓冲装置一般的液压动作筒可不考虑缓冲装置，但当活塞运动速度很高和运动部件质量很大时，为防止活塞在行程终点处发生机械撞击，引起噪声、振动和损坏设备，则必须设置缓冲装置。比如，起落架收放动作筒，就需要设置缓冲装置。常用的缓冲装置有节流阀型和缝隙节流

40、两种形式。利用对动作筒进油或回油节流进行缓冲。图1-15为具有节流阀和缝隙节流的起落架收放动作筒。在外筒上端装有上盖3，上盖内装有一个单向节流器。在外筒上端与上盖3的环形油腔相对处，钻有一圈（8个）油孔。活塞4的下端有一凸出环形台阶，对应外筒轴套5处有一环形槽与通油口A相通。在收起落架时，油液从管接头6进入动作筒，推开单向节流器，使其不起节流作用。当活塞运动到接近终点时，凸出的环形台阶进入轴套5处的环形槽内，形成缝隙起到节流作用使动作筒反压增加，活塞减速，从而起到终点减速作用。在放起落架时，油液从管A进入，经环形缝隙节流作用使动作筒开始运动速度缓慢。当环形台阶脱开环形槽以后，则进油路解除限流作

41、用并回油畅通，由管6返回；从而动作筒运动速度加快。但当活缩入到盖住外筒上端的回油通油孔时，活塞上部的回油只能经单向节流器回油。起到放下终了阶段的缓冲作用。可见，上述缓冲装置起到起落架收上末尾缓冲、放下开始缓慢、放下终了缓冲的作用。图1-16为缓冲活门装在动作筒活塞头部上的结构型式。缓冲活门是个机控节流阀。图1-15 具有节流阀和缝隙节流的动作筒 图1-16 缓冲活门装于动作筒活塞上的动作筒动作筒在完全缩入位置（图1-16下图），缓冲活门被压入缓冲导筒内，活门处于关闭状态。当从中心供油管供油使活塞伸出时，开始压力油只能从缓冲导筒上的一个轴向限流孔进入伸出作用油腔，因此开始运动速度受到限制。当活塞

42、伸出行程达一定值（图中为1.4-8英寸）时，缓冲活门在弹簧作用下已完全伸出（如图中下图所示），缓冲活门上的径向通油孔和导筒上的油孔接通，使导筒上的轴向限流孔不起作用，从而加快了动作筒的伸出速度。同理，当动作筒从伸出到缩入运动时，从中心油管的返回油液，开始不受缓冲活门的限流作用。只有当缓冲活门被压入并关闭后，回油只能从轴向限流孔返回，运动速度才开始减慢。因此它是使动作筒在伸出开始和缩入末尾段运动得到缓冲。 (二)排气装置液压系统在安装过程或长时间停放之后会有空气渗入，由于气体存在使执行元件产生爬行、噪声和发热等一系列不正常现象。实践证明，在飞机刹车系统中，产生刹车松软现象的主要原因是系统中混入了

43、空气。因此，为及时排队积留在动作筒内的空气，需设排气装置。常用的排气装置为放气活门，按结构可分为钢珠型和螺塞型（放气螺钉），如图1-17所示。图1-17 放气活门(三)应急动作装置在飞机上为安全起见，液压供压系统都是多余度的。当一个液压源失效时，用另外的液压源向动作筒供压时亦应使其工作。所以动作筒内装有应急能源动作装置。实际上是个双活塞、双进油口的结构。典型构造如图1-18所示。图中缓冲活塞也是应急动作活塞。当高压油从A接头进入使动作筒活塞杆伸出时，应急动作活塞不动，但可利用其凸出部分和空心活塞之间的间隙起缓冲作用，所以也叫缓冲活塞。当正常供压（从A接头）失效时，应急液压供压给B接头，则通过应

44、急动作活塞亦可把动作筒活塞杆伸出，完成预定任务。1-18 装有应急动作装置的动作筒(四)顺序装置用于程序控制系统（如起落架和航空门的收放系统）的动作筒，有时把控制活门装在动作筒内，用活塞杆的运动来进行控制其油路。这种装置称为顺序装置。图1-19为起落架收放系统常用的一种锁动作筒。为了保证在放下起落架时先打开收上锁，后放起落架的顺序，使供向起落架放下动作筒的高压油先经过进油口1，使锁动作筒伸出并开锁，在活塞伸出一定距离后，才使油液从通油口2供向起落架放下动作筒，从而起到顺序控制的作用。 图1-19 带有顺序装置的动作筒(五)液压锁定装置飞机上某些收放部件，要求在极限位置可靠地固定，如起落架舱门在

45、应急放下位置。在小型飞机上有的使用机械锁把动作筒活塞杆锁住，但在大型飞机上一般使用液压锁。图1-20为其典型构造。当液压正常供压时，高压油从接头（b）进入，在使动作筒活塞运动前，首先推动作动活塞，打开动作筒通向回油口（a）的通路，因而运用筒活塞可以缩入。但当动作筒活塞处于伸出状态时，当（a）接头和（b）接头均失压情况，则单向活门组合切断动作筒的缩入回油口（a），使活塞锁于伸出状态。实际上，液压锁定装置就是一个液控单向阀。图1-20 液压锁定装置1.4.2 旋摆运动型摆动缸飞机上许多操纵装置要求大角度的角位移运动（旋摆运动），例如，风挡刮水器的摆动及飞机的雷达天线的拖动等，只有采用旋摆型元件。旋

46、摆运动型元件分为两大类：一为曲柄-连杆机构型，一为旋板型（叶片型）。一、曲柄连杆型作动器图1-21所示为曲柄连杆型作动器的原理图。液体推动活塞作往复运动，通过曲柄连杆输出角位移或角速度。这种作动器通常用于输出角位移小于30的场合。图1-21 曲柄连杆型作动器二、旋板式作动器旋板式作动器又称摆动缸，可直接输出角位移，而不需中间转换机构。图1-22是一种扁形的旋板式作动器，又称四分圆。其输出旋摆角度不大于70，角速度甚小，而输出力矩可达M=2000030000公斤厘米，是一种低速大力矩的执行元件。图1-22 旋板式作动器之一图1-23所示，是旋板式作动器的另一型式，其外形是一个圆筒。此元件的输出角

47、位移较大（70），而在构造上比前一种简单，但外廓尺寸较大。图1-23 旋板式作动器之二1.4.3 伺服控制装置作动装置只要具有液压回路，它会一直工作到底，即作动装置只能确定两个位置。而对于飞机一些操纵面往往要求达到驾驶员需要的位置，这就需要一种与驾驶员动作保持一致的装置，也就是伺服（随动）控制装置，也叫液压助力器。移动控制舵面的装置是一个联动的伺服活门和作动筒，通常称作伺服控制装置。伺服活门是通过钢索和拉杆与驾驶员的操纵杆连在一起的。一个典型的伺服控制装置如图1-24所示。当有液压力可以利用时操纵驾驶员控制杆移动选择活门上的阀芯，这样就接通了液流到作动筒的一边并打开了另一边的回油通道。作动筒的

48、移动拉动了控制舵面，而与此同时将伺服活门朝着中位移动。当控制舵面移动量与驾驶杆偏角一致时，返回到中位，油液在作动筒中停止运动。当没有液压力时，在弹簧压力作用下联锁活门打开，作动筒可以自由移动。联锁活门的设置便于备用操纵系统工作。 图1-24 伺服控制装置1.5 液压控制元件液压系统中液体流动的方向、压力和流量是需要控制和调节的。完成这些控制和调节作用的是液压控制元件，通常称为液压控制阀。液压控制阀的功用是多种多样，以致其种类名目极其繁多，性能和构造亦各式各样。可以从不同角度对液压阀加以分类，但总的来说，按其功用不同可分成下列几大类：1、方向控制元件其主要功用是控制系统中液体流动的方向。如单向阀

49、，只允许液流在一个方向上流通；换向阀，改变液流的方向和通路。2、压力控制元件其主要功用是调节或限制油液的压力。如液流阀，用来保持系统工作压力（称为定压阀），和限制系统最大压力（称为安全阀）；减压阀，使系统中一部分的压力低于另一部分的压力。3、流量控制元件其主要功用是调节流量。一般说来，系统中调节流量可以用节流装置，亦可以用泵流量的调节装置。即所谓节流调节和容积调节。但在本章讨论的是节流调节的流量控制元件，如节流阀、带压力补偿的节流阀、分流阀等。液压控制元件不管它们属于哪一类都具有共性。这些共性是：1、所有阀都由阀体、阀芯和操纵机构（手动的或机械的或电磁的或液动的）等三部分组成；2、都是通过改变

50、通道面积或改变通道阻力来实现控制和调节作用的。1.5.1 方向控制元件方向控制元件简称方向阀，其功用是控制液流的通、断和改变液流的方向或通路。一、单向阀单向阀的功用是要使液流只能沿一个方向流通而且不得反流。因而要求它在“流通”方向上阻力很小，而在反方向上将油液阻断得很彻底（即密封性要好）。并且动作要迅速、灵敏，工作时无撞击及噪音。单向阀常用的有钢球式和锥阀式两种结构（图1-25）。它们都是由阀芯（钢球或锥体）、弹簧、阀体等组成。当油液在“流通”方向上（由左向右）流过时能推开阀（离开阀座）而通过。当企图反向流过时，阀芯在弹簧力及油压力作用下紧压在阀座上，截断了通道。为了减小在“流通”方向上的阻力

51、，压紧阀芯的弹簧要尽可能地软（只要能克服阀芯摩擦阻力即可）。 钢球式单向阀结构简单、制造方便。但在长期使用中钢球表面与阀座接触处易于磨损而出现凹痕，在钢球发生转动后，该处最容易出现渗漏而失去密封性。而锥阀式单向阀阻力较小，密封性好。在飞机液压系统中，单向阀常用于：（1）泵的出口处，防止系统反向压力突然增高，使泵损坏，起止回作用。（2）定量泵卸荷活门的下游，在泵卸荷时保持系统的压力。（3）在系统的回油管路中，保持一定的回油压力，增加执行机构运动的平稳性。（4）液控单向阀和机控单向阀可作为液压锁和系统的协调动作控制（如起落收放统和襟翼收放系统），也常用作充压阀及排油阀。图1-25 单向阀的两种结构

52、 图1-26 机控单向阀二、换向阀换向阀用来控制系统中油液流动的方向，按需要可使执行机构的油路关断、接通和换向。换向阀安其运动形式分为转阀和滑阀；按操作方式分为手动、机动、电动、液动及电液动换向阀等；按其工作状态的多少（位数）可分为二位、三位等；据控制的油路通道数可分为二通、三通、四通和五通等。但无论那类换向阀，其工作原理都有是利用阀芯相对阀体的相对位移来使油路发生变化的。转阀一般在飞机液压系统中很少使用，有些供地面维护使用的阀属于这种类型，如MD82飞机上的扰流板关断和系统旁通活门（图1-27）。滑阀因具有操纵力小、对油液污染不太敏感和易于实现多路控制及远程控制等优点，在飞机液压系统中得到广泛的应用。换向滑阀，它是靠阀芯在阀体内轴向移动而改变液流方向的。图1-27 转阀图1-28列出了几种换向滑阀的结构原理及相应的职能符号。图1-28 换向滑阀的结构原理通常用“几位几通”说明换向阀的职能特点。图1-28中a为二位二通滑阀，b为二位三通滑阀，e为三位四通滑阀等。三位四通滑阀的阀芯在中间（中立）位时，各口的连通关系又有多种，从而构成各种不同的机能。表1-2列出了目前使用的不同机能的滑阀。在工程上各种机能的滑阀适用于不同的工作系统的性能要求。比如：0