高清可复制 HB 8523-2015(2017) 民用飞机液压压降确定方法

　　ICS 49.080 V 38

　　HB 8523-2015

　　民用飞机液压压降确定方法

　　Determination methods of hydraulic pressure drop of commercial aircraft

　　2015-07-14 发布 2016-01-01 实施

　　中华人民共和国工业和信息化部 发 布

　　前 言

　　本标准依据 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写》进行起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。

　　本标准起草单位：中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院、中国航空综合技术研究所。

　　本标准主要起草人：王定卯、张 雷、周世刚、徐鹏国。

　　民用飞机液压压降确定方法

　　1 范围

　　本标准规定了民用飞机液压压降确定的试验和计算方法。

　　本标准适用于民用飞机液压系统及液压附件压降的确定。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　SAE AS 1241 磷酸酯基阻燃液压油

　　3 术语和定义

　　3.1

　　压降 pressure drop

　　由于运动和粘性效应，液压工作介质流过导管时会遇到一定的阻力，为使工作介质保持一定的流量，用于克服阻力而产生的压力损失。

　　4 试验法确定压降

　　4.1 试验目的

　　本试验的目的是测试液压附件或管路在工作介质流动中产生的压力下降，以用于指导液压系统的设计。

　　4.2 试验原理

　　压降试验是将被测对象安装在液压泵和流量传感器之间的管路上，并在被测附件所有进出口安装压力测量设备(压力计或压力传感器)，可测出工作介质通过附件所产生的压降。读取测量值时， 要求通过附件和流量传感器的流量应是稳定的。附件前后压力测量设备上显示的压力差值， 就是附件通过一定流量(流量传感器上显示的值)工作介质时的压降。

　　典型的试验系统如图 1 和图 2 所示。图 1 中的压力测量设备实际上测量的是液压附件本身产生的压降和“噪声压降”的总和。“噪声压降”是指测试回路中的接头和导管产生的压降，“噪声压降”可通过图 2(在图 1 所示的试验系统基础上去掉液压附件)所示的试验系统来测量。在相同流量和温度前提下，总的压降减去“噪声压降”就可以得到被测附件在该流量和温度下产生的压降。

　　4.3 试验要求

　　4.3.1 压力测量设备

　　若要提高测试数据的精确，应采用适用的压力测量设备，并应将压力测量设备安装在距流量波动区域足够远的位置上。液压附件及压力测量设备的安装应满足以下原则：

　　a) 与上游(参照工作介质流向)的管接头之间的距离不得小于 5 倍的导管内径;

　　b) 与下游(参照工作介质流向)的管接头之间的距离不得小于 10 倍的导管内径;

　　c) 与管接头连接应采用直的硬管。

　　图 1 附件压降测试系统示意图

　　图 2 噪声压降测试系统示意图

　　4.3.2 液压油箱

　　液压油箱应能控制工作介质温度，在压降测试试验过程中，需要保持介质温度不变，以保证试验所要求的粘度。

　　应在油箱的泵吸油口部位设置缓冲板(扰流器)或其他装置，以消除紊流和防止气泡产生。

　　4.3.3 液压泵

　　液压泵应安装在距离液压油箱尽可能近的部位，以最大限度的减少吸油损耗和防止空气吸入吸油管路。液压泵的转速不应太高， 宜采用转速较低的工业用液压泵。可在液压泵出口设置节流阀， 以调节液压泵出口的流量，也可在泵内设置变流量调节装置来控制液压泵的输出流量。

　　注： 由于低转速液压泵会产生较高的压力脉动，因此需采取措施将压力脉动控制在较低的值。

　　4.3.4 流量测量设备

　　流量测量设备应能提供精确的试验数据，并可重复使用。因此， 应定期对设备进行校验，当试验数

　　据误差要求不大于 5%时，依采用专业设备对涡轮式和浮子式流量计进行校验。对敏感设备进行校验时，应依据流体的属性(密度和粘度)选择校验温度。如果不能对温度进行精确的控制， 应对因温度差异引起的流体属性差值进行适当修正。

　　4.3.5 测压接口

　　用来测量压降的接口方式主要有测压接头(结构尺寸见附录 A)和测压式导管(结构尺寸见附录 B)。两种接口相比应首先选择测压式导管的接口方式。

　　4.3.6 压降测量设备

　　压降的测量方法因压力、流体介质、测量精度不同而异。可以选择的精确测量设备种类较多， 如应变式传感器、水银压力计和气动式压力计等。测量压差宜采用在高压和低压测压点之间安装压差测量设备的方法，可直接读出压降的测量值。液柱式压力计是常用的精度最高的测量设备， 但压差较大时是不适用的。测压时应采取措施将压力计连接管路中的残留空气进行排除。

　　4.3.7 试验介质

　　应选用与液压附件实际使用相同的液压油，对于民用飞机液压附件，一般采用符合 SAE AS 1241规定的液压油。如因安全性等原因不能实现， 应选择一种粘度和密度与适用介质相近的试验介质，以减小误差。压力测试试验过程中，应测量和记录流体介质的温度，并应定期对流体介质的粘度进行检验。

　　4.4 压降测量

　　对于采用压差测量设备测量压降的试验，试验程序如下：

　　a) 检查压差测量试验台各部分应满足 4.3 的规定;

　　b) 按 4.3.1 的要求安装被测附件;

　　c) 启动系统至规定的稳定压力状态;

　　d) 记录压差测量设备的压差值 ΔP1;

　　e) 拆掉被测附件，按图 2 所示测量噪声压降 ΔP2;

　　f) 附件的压降 ΔP = ΔP1 -ΔP2。

　　5 计算法确定压降

　　5.1 理论压降计算

　　对于连续流动的、不可压缩的液体， 任意两点之间的压力和流速之间的关系都满足伯努利公式，即公式(1)：

　　PS+ρ gh++Pf =const ………………………………………(1)

　　式中：

　　PS ——静态压力;

　　ρ ——油液质量密度;

　　g ——重力加速度;

　　h ——相对于基准面的高度;

　　V ——油液流速;

　　Pf ——两点之间由于摩擦带来的压力损失。

　　注：各物理量的单位可采用表 1 中任意系列的单位，但各系列之间不能混用。

　　直管中由于摩擦力造成的压力损失 Pf 可根据达西(Darcy)公式，即公式(2)计算：

　　Pf=f LρV 2/(2D)…………………………………………………(2)

　　式中：

　　f ——摩擦系数;

　　D ——导管内径;

　　L ——导管长度。

　　摩擦系数f 的值取决于导管中液体的流态是层流还是紊流。层流和紊流可以通过雷诺数来判断， 雷诺数可通过公式(3)计算：

　　NR =VD/ν ……………………………………………………(3)

　　式中：

　　ν ——特定温度和压力下油液的运动粘度;

　　NR ——雷诺数。

　　当 NR ≤1400 时，液流趋于层流;当 NR ≥3600 时，液流趋于紊流;当 1400

　　上面的两个公式可以用于任何系列的单位，各参数采用英制单位和国际单位见表 1。

　　表 1 各物理量单位规定

　　如果采用不同的单位，上面的两个公式中将有一个根据所选单位而定的常数。例如， 如果压降损失P*f 的单位为 psi，运动粘度 ν* 的单位为 centiskoes，导管长度 L 的单位为 f t ，油液质量密度 ρ 以比重 Sg的形式表示，流量 Q* 的单位为 gpm，导管内径 D* 的单位为 in，则公式(3)、公式(2)，可变为公式(8)、公式(9)：

　　5.2 导管内径计算

　　当导管中的压降已知，需要计算相对应的导管内径时，采用等价于公式(3)、公式(4)、公式(5)的公式(10)：

　　T=(1/v)(Pf Q3)0.2/(Lρ)0.2……………………………………………(10)

　　式中：

　　T ——用于计算导管内径的无量纲参数;

　　5.3 流量计算

　　如果已知压降 Pf、导管内径 D，需要计算流量 Q，可采用下面等价于公式(3)、公式(4)、公式(5)

　　的公式(14)：

　　S=(1/v)(PfD3)0.5/(Lρ)0.5…………………………………………(14)

　　式中：

　　S——用于计算流量的无量纲参数。

　　S 和f之间的关系可从公式(15)、公式(16)以及图 5 中得出，如果已知f，流量 Q 可通过公式(2)得出：

　　1 0.9 0.8 0.7

　　0.6 0.5

　　0.4

　　0.3

　　0.2

　　0.1 0.09

　　0.08 0.07 0.06

　　0.05 0.04 0.03

　　0.02

　　0.01102

　　3 4 5 6 7 8 9 103

　　2 3 4 5 6 7 8 9 104

　　2 3 4 5 6 7 8 9 105

　　图 3 管壁光滑导管的摩擦系数f 与雷诺数 NR 的关系

　　1 0.9 0.8 0.7

　　0.6 0.5

　　0.4

　　0.3

　　0.2

　　0.1 0.09

　　0.08 0.07 0.06

　　0.05 0.04 0.03

　　0.02

　　2 3 4 5 6 7 8 9 104

　　7 图 4 管壁光滑导管的摩擦系数f 与 T 的关系

　　1 0.9 0.8 0.7 0.6

　　0.5

　　0.4

　　0.3

　　0.2

　　0.1 0.09

　　0.08 0.07 0.06

　　0.05 0.04

　　0.03

　　0.02

　　0.01

　　10

　　3 4 5 6 7 9 9 102

　　2 3 4 5 6 7 8 9 103

　　图 5 管壁光滑导管的摩擦系数( 与 S 的关系

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　测压接头结构尺寸

　　A.1 测压接头结构尺寸

　　测压接头结构尺寸见图 A.1。

　　接 头 轴 套

　　单位：英寸

　　注 1：未注明的参数公差为±0.010;

　　注 2：为测压需要，所选 AS4395 接头轴套的尺寸“C”可以增大。

　　图 A.1 测压接头结构尺寸

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　测压式导管结构尺寸

　　B.1

　　测压式导管结构尺寸

　　测压式导管结构尺寸见图 B.1。

　　单位：英寸

　　注 1：参数形式为小数的公差为±0.005;

　　注 2：参数形式为分数的公差为±1/32。

　　注 3：对于不同壁厚的导管，B 值的估算方法为：B=(12 至 15)×导管内径;

　　注 4：测压孔两端的长度可以不对称，但下游端的长度不得短于 4 倍导管内径;对于两端长度不对称的导管应对流

　　体介质流向做标记;

　　注 5：应对孔进行彻底检查，确保在焊接前去除所有毛刺。

　　图 B.1 测压式导管

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