身份证号码：32048119890208XXXX 浙江杭州 310000
摘要：液压导管是飞机液压系统的重要组成部分，承担着传输和分配液压能源的作用。飞机包含了很多的液压系统，在飞机的研制过程中，液压导管及连接件的弯曲疲劳寿命的长短直接影响到整个飞机的安全，这也是航空领域非常关注的一个问题。基于此，文章就某型飞机液压导管裂纹原因分析及预防措施进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。
关键词：某型飞机；液压导管；裂纹原因；预防措施
1 液压导管工况
1.1 压力
液压导管内充满液压油，承受压力载荷，按功能分为压力管和回油管，压力管内压力较高。目前已有的民用飞机正常工作压力多为3000PSI，仅有少量机型（A380等）为5000PSI。
进行导管强度分析除考虑正常设计压力外，还需进行验证压力、爆破压力下的强度分析。验证压力通常为设计压力的1.5倍，导管能够承受验证压力和可能同时产生的结构极限载荷的组合载荷。爆破压力为设计压力的3.0倍，导管能够承受爆破压力而不发生破坏变形。
1.2 温度
对于液压导管，温度载荷分为环境温度和工作温度。飞机启动前，液压导管温度与环境温度一致，启动后，导管温度逐渐由环境温度变为工作温度。
通常液压系统能够正常工作的温度范围在－40℃～135℃，在进行导管应力分析时，需根据不同工况，施加该工况下较为严酷的温度载荷。
1.3 位移变形
飞机飞行过程中，飞机不同部分，如机身、机翼、吊挂等发生不同变形。液压导管通过支架与飞机结构连接，因此不同区域导管产生的位移变形不同。图1为典型机翼偏转时肋板位移变形情况。
图1典型机翼偏转时肋板变形状态
1.4 加速度
加速度载荷是由于飞机加（减）速或做机动飞行动作导致，液压导管所受到的加速度载荷与飞机一致。
2 飞机导管裂纹的预防措施
2.1 提高维修人员的技术水平和责任心。在弯制和安装导管时，不仅要严格按有关技术要求进行，而且导管最小弯曲半径和椭圆度应符合规定；压力脉动导管不大于6%，其他不大于12%。在安装导管时，固定应牢靠，管夹相互间距离应符合规定；对振动强的导管，管夹处应装减震垫，以减弱导管的振动；在导管与机件连接时，先固定好附件接头，再固定导管，以防导管受扭，切不可强行安装。
2.2 进行管路设计时，在安装难度大、压力脉动和振动较大的地方，可考虑采用氟塑料管来代替金属导管。一方面可以减小安装难度，避免在安装时损伤导管；另一方面软管也可吸收压力脉动，并起到隔振的作用，从而降低了管路所受的载荷。管道要尽可能短，走向应呈流线型，尽量减少接头和弯头；要充分考虑飞机的振动和油压脉动而引起的导管共振问题，尽量避免导管共振的危险区域，一般认为Wf/Wd0.5-3的范围是产生共振危险区域。其中Wf为飞机或部件振动频率，矶为导管固有频率，而Wd与导管两支撑点之间的距离平方成反比，所以要求两支撑点间的距离要适当，且在维护中不能随便改变支撑点的位置，更不能去掉支撑点。
2.3 在维护工作中，不得随意踩踏、拉压导管，更不允许用金属工具敲打导管，以防止导管出现机械损伤；要经常擦去导管表面的油污和尘土，把好“三关”(加油关、拆装关、接地面油泵关)，做好液压系统防污染工作，以防止导管腐蚀；要特别加强导管与部件之间的间隙检查，间隙要符合要求，即导管与固定件间隙应不小于3mm，与活动件间隙不小于5—10mm以避免导管磨损。
2.4 对飞机上油液温度和环境温度变化较大的导管，在安装时要考虑热膨胀补偿问题，以减小热应力的影响。建议对工作条件恶劣、经常拆装、故障率高、影响较大的导管，要合理确定其使用寿命和特定检查，以弥补飞行后检查的局限性。
3 型飞机液压导管裂纹原因分析及预防措施
3.1 故障现象
某型飞机在部队使用过程中，发现第Ⅰ液压系统压力下降，进一步检查发现第Ⅰ液压系统安全活门供油923导管裂纹故障，裂纹部位位于平管嘴根部，距喇叭口约12mm处，1/2周向裂纹。
3.2 原因分析
失效分析结论为导管异常振动导致裂纹故障发生。为验证导管是否存在异常振动现象，重新加工新制导管，参照某国产飞机导管应力测试标准，对该架飞机故障导管进行动态应力测试，测试结果最大应力达到72MPa，已严重超出标准规定的不大于40MPa的要求。
为了找出动态应力超标的原因，对管路安装应力、与故障导管相连的安全活门工作性能以及安装固定情况逐一进行了检查，均符合要求，排除了因安装、安全活门工作异常等因素导致导管异常振动。同时工厂对已出厂飞机该导管进行动态应力测试，发现多架飞机存在动态应力超标现象，说明导管发生裂纹的原因与异常振动有直接关系。
为进一步分析引起导管异常振动原因，从浮动卡箍的固定位置、923导管长度方面建立管系数字化模型，并进行仿真计算和振动模态分析，理论上得出管系在飞机上最佳安装方案，并对理论分析结果进行实际验证。
3.3 923管系飞机上安装连接情况
923管系由4根导管与一个四通接头构成，其中3根导管规格为D12×1.2，974导管为主供压导管，长度约为800mm，在（37～38）框用浮动卡箍与第Ⅱ液压系统回油导管固定；934导管为起落架收放电磁开关供压导管，长度约为400mm，无管夹固定；973导管为中央翼和前机身的供压导管，长度约为1200mm，在（36～37）框用管夹固定，共有3副管夹；923导管规格为D8×0.8，长度约为200mm，无管夹固定。
3.4 飞机实际验证情况
通过有限元分析，浮动卡箍固定位置、923导管的长度与导管异常振动有直接关系。为验证理论分析结论的有效性，对动态应力测试超标的飞机，根据飞机上导管走向和安装空间，将923导管长度加工为200±1mm，浮动卡箍固定在距38框80～100mm位置，经动态应力测试，应力均小于技术标准规定的40MPa要求，上述措施能够减小923导管异常振动。
3.5 预防措施
针对故障原因，工厂制定了改进措施，从导管加工、装配、动态应力测试等方面进行预防，具体措施如下。1）明确923导管下料长度。将923导管的长度控制在200±1mm，减小其在共振激励时平管嘴根部管体所受到的应力。2）明确浮动卡箍安装位置。导管安装时，将浮动卡箍固定在距38框80～100mm位置，使923管系固有频率偏离发动机工作频率，预防共振现象的发生。3）开展动态应力测试。导管安装完成后，参照某型机技术标准进行动态应力测试，应力不大于40MPa。
综上所述，飞机液压导管在工作过程中需要承受多种载荷：液压油的压力载荷、温度载荷、飞机的位移变形载荷以及加速度载荷等，因此会使得导管出现裂纹的情况。所以，需要对裂纹原因进行分析，并采取有效地解决对策，预防导管裂纹故障的发生。
参考文献：
[1]王毅翔，夏鹤鸣，哈晓春，王鸿鑫.飞机机翼液压导管应力验证技术探讨[J]. 科技视界，2016，(12):111+162.
[2]魏华凯，李玲，于洁，赵宏强.某型飞机液压、冷气管道常见故障及维护[J]. 新技术新工艺，2016，(02):119-121.
论文作者:王宇林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：导管论文; 应力论文; 飞机论文; 载荷论文; 裂纹论文; 液压论文; 压力论文; 《基层建设》2017年第33期论文;