A380的液压与作动系统

航空

Hydraulic and Actuation System of A380
35兆帕高压液压系统和电动静液作动器（EHA）等新技术已在A380上采用。这些新技术的使用代表着现代大型客机正在朝着多电和全电方向发展。
路多
当空客公司决定制造世 界上最大的客机A380时，如何控制飞机的重量和部件体积是一个很关键的问题。它深知，一架飞机上所减轻的任何基准重量将可以直接转换为有效负载能力的增加。以多电技术部分代替传统的液压系统可以做到这一点。
包括波音777在内的现役大型客机一般都装备工作压力为21兆帕（3000psi）的左、中、右三套液压系统，如果A380液压系统设计也采用这种压力系统，那么其体积将非常庞大。为此，A380率先在大型客机上应用了35兆帕（5000psi）的高压液压系统技术和电动静液作动器（EHA）等新技术，既满足了工作的需求，又减小了体积和重量。
系统特点
A380飞机采用了一种双体系结构的飞行控制系统。这是一种混合的飞行控制作动电源分配系统，即把用于备份系统的分布式电作动器与主动控制的常规电传液压伺服控制（包括电液伺服阀）结合起来，形成4套独立的主飞行控制系统。其中2套系统采用传统的以液压为动力的作动系统，另外2套以电为动力，装备有用于操纵面的分布式电液作动器系统。因此，这种体系结构也称为2H/2E结构布局。理论上，这4套系统中的任何一套都可以用来对飞机进行控制，这使A380飞机的飞行控制在系统独立性和余度上达到了前所未有的水平。
设计之初，空客公司对几种最新的液压系统技术进行了工程评估。研究结果支持了采用美国伊顿公司设计的35兆帕液压能源系统和液压动力传输系统的方案（包括把液压油输送到系统的作动器的软管、接头和纵贯机翼和机身的管路）。这是有史以来第一套工作压力为35兆帕的民用飞机液压系统。它为A380的副翼、方向舵和其他操纵面提供所需的液压动力，并可以让A380飞机重量减轻１吨左右，因而节省了燃油，从而降低了飞机的飞行成本。据空客公司称，新的液压泵可以让Ａ380比波音747的运行成本降低15％～20％。
实际使用时，A380液压系统采用绿（G）、黄（Y）两套液压系统，加上E1、E2两套电系统组成第三套系统，用来代替第三套液压系统。
两套液压动力系统驱动常规的伺服控制作动器。两套以电为动力的回路驱动非常规的作动器，即电动静液作动器（EHA）。这两套系统实际上是作为备份使用，或者是在非正常流量要求条件下，按照要求工作。这种飞行控制系统以电作为动力，被称为功率电传系统。也可以说，空客有意识地将未来大型客机的飞行控制方式--功率电传引入了A380，但只是作为主控制系统的备份，而常规的液压动力伺服控制作动系统仍然是占主导地位的。
液压泵
A380飞机的液压能源系统包括了8台Vickers PV3-300-31型发动机驱动泵，为飞机主飞行控制系统、起落架、前轮转弯系统和其他系统提供液压动力，此外还有4台交流电动泵和相关的电子控制和保护系统。
该液压泵是压力补偿式变排量型，转速为3775转/分，输送液压油量为190升/分。泵的排量是每转约47毫升。该泵有两个特点，第一是使用脱开式离合器；第二是噪声非常低。当飞机在地面时，如果一个泵发生故障，将故障泵与系统隔离，可使A380使用其余的7个泵（为安全起见，正常飞行需要7个泵，剩下一个泵作为余度）继续执行航班任务。 在飞行中，如果泵发生故障，可将其脱开，不致影响系统的其他部件。只有在地面，通过人工方式泵才会重新啮合。
一般飞机的液压压力脉动为10%，比较新的一些型号可提高到5%。空客要求A380液压泵的脉动变化为±1%。为此，伊顿公司研制出一种具有内置衰减器和11个活塞旋转组的泵，达到了这个目标。衰减器的大小与泵的尺寸和所需要的衰减量成正比。
PV3-300-31型泵提高了飞机液压传输管路的可靠性，并使管路疲劳降到最小。空客公司在设计高压液压泵时考虑了应力、挠度、压力系数、压力平衡和压力脉动等因素，对材料进行了选择。当压力超过21兆帕的情况下，使用铝作为容器材料是非常危险的，35兆帕的系统只能使用钢或钛。为了把应力减到最小，可以减小液压管路的尺寸。
作动系统
A380两侧的水平安定面上各有两个独立的升降舵。各升降舵都有一个液压作动器和一个EHA。同样地，还有两个独立的方向舵，每个方向舵使用两个电备份液压作动器（EBHA）。这样EHA通过局部电动机和一个关联的液压泵来增加备用电力。
EBHA在正常模式下是以液压为动力，在备份模式下以电力为动力。机尾的水平安定面通过一个由液压马达加一个备用电动马达提供动力的滚珠螺旋作动器驱动。各升降舵面都有双余度动力源，因为四个独立的动力源被交叉分配给该控制面。各方向舵都具有四余度动力源。
A380每个机翼有三个副翼，各副翼通过两个作动器来偏转。内侧和中间的副翼采用一个液压作动器和一个EHA作动器，而外侧副翼采用两个液压作动器。
扰流板（每个机翼有8个）是以液压为动力的。 然而，各机翼上有2个或3个阻流片作动器是以电力作为备份动力的EBHA。襟翼和缝翼是由机械旋转式作动器驱动的。机械旋转式作动器通过一个扭矩轴传输系统与动力控制装置（PCU）连接。襟翼的动力控制装置包括两个液压马达；缝翼的动力控制装置包括一个液压马达和一个电动马达。
应该注意的是，现役的其他空客机型的电传作动系统至今仍然是以主动/备用作动器布局为基础。为A380选择的多电结构也坚持这个原则，只是它使用的备用作动器是EHA，但是主动作动器仍然是常规的液压伺服控制。
EHA与飞机的电力系统连接，而不是与液压系统相连。EHA有自含的变速电动马达和液压泵、液压油箱和蓄压器。这些部件产生移动作动器轴所需要的液压力，因此EHA实质上是一种液压作动器。然而，由于EHA的液压系统是自含的，它需要飞机电源系统来驱动。
在某些情况下，使用液压系统提供动力的常规伺服控制作动器，或者是使用电力作为动力的EHA都有各自的优点。 这就是使用电备份液压作动器（EBHA）的目的。 因此，根据情况EBHA的油缸和活塞组件既可以由常规的液压伺服阀提供动力，也可以通过EHA的电动泵提供动力。
就动力源余度而论，A380实际上由3余度提高到4余度。 此外，由于使用液压/电两种不同的动力源，将会使安全性进一步加强。 这将对普通的故障提供了进一步的保护。 液压部件总数的减少将提高系统的平均故障间隔时间，并通过消除可能的泄漏源使可靠性提高。
另外，因为用EHA或者是EBHA代替了相关的伺服控制，而取消与液压系统有关的动力发生和分配部件，包括泵、液压油箱、过滤器和液压系统管路，使重量显著减轻并节省了成本。
因为EHA的效率优于第三套液压系统的组合电动机泵和伺服阀，用电量减少，这也将会提高飞机的综合性能。
实际上，2H／2E多电结构布局仅仅把电力作动器作为备用，而常规的液压伺服控制被规定用于正常的主动作动器，特别是主飞行控制系统。 这种固有的"故障-安全"余度有益于在引入新技术时降低风险。
综上所述，A380采用的是以液压为主的多电方式，其8个发动机驱动泵能够提供35兆帕的压力，产生的功率是824千瓦，相当于A340液压系统所产生功率的3倍以上。
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