787飞机液压能源系统研究

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摘 要：文章通过对先进宽体民用飞机波音787的液压能源系统进行研究，对787的液压能源系统的架构、用户、设备、操作与显示、控制等进行了简要概述，对民用飞机液压能源系统研发者而言具有指导意义。

关键词：787w机；液压能源系统；研发

前言

787飞机是一款全新的先进宽体客机，其液压能源系统的设计与传统的Boeing飞机777相比较，产生了比较大的变化，而研究这些设计特点的变化，对民用飞机液压能源系统研发者而言具有指导意义。

1 系统架构

787采用了传统的三套液压能源系统，包括左（L）、中（C）、右（R）三套系统，其中，中系统为主液压能源系统，左、右系统为辅助系统，其简要架构见图1，系统压力体制采用5000psi。左右系统均采用EDP作为主泵，EMP作为备用泵的形式，EMP在系统低压或者大流量需求的时候工作；中系统的一台EMP作为主泵，另外一台作为备用泵，两台电动泵根据单双日选择作为主泵，备用泵在系统低压或者大流量需求的时候启动工作，RAT泵仅仅在RAT放下时驱动主飞控系统。

787液压能源系统采用了多电技术，采用了大功率的EMP作为中系统的泵源输入，且左右系统也采用了相同构型的电动泵，这样导致液压能源系统需要的电源输入极大增加。

由于主液压能源系统（中系统）有大流量需求用户，对电功率的要求很高，因此，电动泵的输入电压由传统的115VAC变为270VDC。输出功率也由传统的约3000psi@6gmp的电动泵（传统飞机的电动泵功率一般在3000psi@6gmp左右）变为5000psi@36gpm的大功率电动泵。

发动机驱动泵（EDP）额定功率为27gpm（约95L/min）；电动液压泵（EMP）分两级功率，分别为27gpm（约103L/min）和37gpm（约140L/min），通过调整电机频率实现。

787的EDP和EMP采用了相同的泵，泵可以在EDP和EMP之间进行互换，方便了维修性的需求。

2 系统用户

液压能源系统为以下用户提供液压能源：飞控系统、高升力系统、发动机反推系统、起落架收放系统、前轮转弯系统。

飞控系统采用电传飞控（fly-by-wire），飞控系统舵面作动器均布在三套液压能源系统，单套液压能源系统足以保证飞控系统操作舵面；高升力系统通过中系统控制；反推系统由左右两套系统控制，左系统控制左反推，右系统控制右反推；起落架收放系统和前轮转弯系统通过中系统控制完成。

3 主要设备

左、右液压能源系统为相同配置，每套系统的主要设备包括：液压油箱（1）、EDP（1）、EMP（1）、蓄压器（1）、防火切断阀SOV（1）等设备。中系统的主要设备为：液压油箱（1）、EMP（2）、RAT泵、蓄压器（1）等设备。另外系统还具有热交换器（HX）。

EDP：2个EDP分别给左右液压能源系统供压。每个发动机安装有1个EDP，一个EDP给左系统供压，另外一个EDP给右系统供压，EDP作为左右系统的主泵，驱动液压能源系统工作。

EMP：左右每套系统有一台EMP，作为备份或者在系统大流量需求的时候为液压能源系统供压。中系统（主液压能源系统）两台EMP，两台EMP按照单双日轮流交替作为主泵使用，备份泵在主泵失效或者大流量需求的时候工作。

SOV：每台EDP上游各有一个SOV，分别连接在每个EDP吸油管路上。SOV关闭能够阻止液压油流到液压泵，防止液压系统着火。

HX：共计两个，分别安装在左右主燃油箱里。

4 驾驶舱简图页与控制面板

4.1 液压简图页

液压简图页显示了SOV、油箱、EDP、EMP、RAT、泄漏隔离阀、油路等设备，包含了液系统压力、油箱油量、泵的工作状态、泵的温度状态、SOV的工作状态等主要参数信息。几乎系统的主要设备、主要参数和设备工作状态等都在简图页上显示。

当出现系统故障的时候，除了EICAS告警以外，液压简图页上也会显示出相应的故障。例如防火切断阀状态故障、系统压力异常、EDP/EMP工作状态故障、油箱油量低油位、泵高温等参数均在液压简图页上有显示，当检测的参数出现异常，在简图页上也会有相应的故障提示，例如，当右系统EDP超温的时候，R ENG上将会出项OVHT提示，且简图页上EDP框的颜色发生变化，由绿色变为琥珀色。

在某些特殊情况下，系统会自动关闭电动泵，用以保证电源系统优先给其他重要设备供电，则在相应的泵旁边会出现“LOAD SHED”指示。

4.2 液压控制面板

液压控制面板实现对EDP、EMP，以及RAT的控制。

EDP的控制：采用按钮形式进行控制，具有ON和OFF两种状态。按下L EGN按钮，EDP处于OFF状态，则EDP被泄压，当再次按下的时候，EDP处于ON状态，系统建立压力。

EMP的控制：L ELEC、R ELEC、C1、C2分别实现对左系统EMP、右系统EMP、中系统EMP C1、EMP C2的控制。控制方式为旋钮控制，包括了三个位置，ON、OFF、AUTO位置，正常飞行情况下，L ELEC、R ELEC、C1、C2旋钮位置均设置在AUTO位置，系统会自动控制。飞行员可以手动将旋钮打到ON或者OFF位置。

RAT的控制：在RAM AIR TURBINE控制按钮上失效。为了防止飞行员误操作，在此按钮上添加保护盖。在紧急情况下，飞行员打开保护盖，按下PRESS按钮，则RAT被放下。当UNLKD亮起时候，说明RAT没有布置到位。RAT仅仅为主液压能源系统的主飞控舵面供压。

在每个泵的下方均有一个FAULT显示按钮，当泵出现故障的时候，在FAULT灯亮起，用于提示飞行员操作。

5 系统控制

液压能源系统没有单独独立的软件控制单元设备，软件驻留进入航电IMA中的HYDIF（hydraulic interface function）模块，用于控制和监控液压能源系统。

HYDIF驻留在航电CCR（Common Computing Resource）设备中，总计三套，航电CCR总计两个，分为左CCR和右CCR，其中两套驻留在左CCR中，另外一套驻留在右CCR中。左CCR中的两套HYDIF，一套HYDIF为主应用，另外一套HYDIF为备用应用，其中，主应用HYDIF控制左系统和一半的中系统；右CCR中的HYDIF控制右系统和一半的中系统。任一左右主HYDIF失效，则会被左CCR中备份HYDIF的备份应用取代。

6 结束语

787飞机是一款先进的宽体客机，呈现出了5000psi高压、多电应用等先进特点，通过对其液压能源系统的研究，深刻地了解国外民用飞机液压能源系统设计理念，可用于指导我国民用飞机液压能源系统的设计。