空客A320neo吊架區(qū)域液壓管振動測試及改進

1、PAGE 4 -空客A320neo吊架區(qū)域液壓管振動測試及改進摘要：自2022年起，國內(nèi)空客A320neo（LEAP構(gòu)型）機隊發(fā)生多起吊架區(qū)域液壓管裂紋導(dǎo)致綠液壓系統(tǒng)低油量警告或黃液壓系統(tǒng)低油量警告故障，對飛行安全及運行產(chǎn)生重大影響。本文通過振動數(shù)據(jù)取樣及試驗分析液壓管的工作狀態(tài)，采用液壓管振動被動控制方式改進卡箍設(shè)計，經(jīng)數(shù)據(jù)驗證，能夠緩解液壓管的上下及周向振動。關(guān)鍵詞：A320neo；液壓管；卡箍；振動Keywords：A320neo；hydraulicpipe；bracket；vibration1故障描述2022年7月，國內(nèi)某公司一架A320neo飛機空中出現(xiàn)綠液壓系統(tǒng)低油量警告，起落架收

2、放等系統(tǒng)失效，執(zhí)行“重力放起落架”程序。地面維修人員發(fā)現(xiàn)左發(fā)吊架區(qū)域液壓油滲漏。2022年3月及6月，國內(nèi)某公司一架A320neo飛機空中出現(xiàn)黃液壓系統(tǒng)低油量警告，前輪轉(zhuǎn)彎等系統(tǒng)失效，著陸后使用拖車將飛機牽引出跑道。地面維修人員發(fā)現(xiàn)右發(fā)吊架區(qū)域液壓油滲漏。以上故障均來源于件號為D2902083800000的液壓管。飛機QAR數(shù)據(jù)顯示，液壓系統(tǒng)滲漏從開始至低油量狀態(tài)僅持續(xù)約20s，對安全運行影響極大。2液壓管基本信息及損傷狀態(tài)A320neo飛機液壓系統(tǒng)由綠液壓系統(tǒng)、黃液壓系統(tǒng)和藍液壓系統(tǒng)組成，其中綠/黃液壓系統(tǒng)為主液壓系統(tǒng)。液壓管位于左發(fā)或右發(fā)吊架A區(qū)域，上游為發(fā)動機驅(qū)動泵壓力輸出口，是液壓源管

3、路。液壓管件號為D2902083800000，鈦合金Ti3AL2.5V材料，長度約140mm，直徑約20mm，承壓能力4150psi，上端使用管套和液壓管壓接成型。經(jīng)國內(nèi)某研究院分解檢查，液壓管的裂紋起始于管套包裹區(qū)域內(nèi)的管壁外表面（見圖1）。裂紋周向擴展且沿15o方向生長，當(dāng)生長超出管套包裹區(qū)域后，沿45o生長。該裂紋為典型的鈦合金管高周疲勞裂紋，來源于液壓系統(tǒng)及發(fā)動機傳遞過來的振動。3液壓管振動測試為尋找液壓管振動來源，在該液壓管（2號管，件號為D2902083800000）連接的三通組件平面上安裝三軸振動/陀螺/角度測量設(shè)備（見圖2），收集不同狀態(tài)下的振動數(shù)據(jù)。液壓系統(tǒng)工作后（EDP打開

4、），2號液壓管的工作狀態(tài)為：傳感器X軸沿著2號液壓管，X軸陀螺儀滾轉(zhuǎn)角顯示X軸方向順時針旋轉(zhuǎn)變化18.59o，且X軸向陀螺儀顯示傳感器旋轉(zhuǎn)角速度往返加劇，最高達到3o/s，穩(wěn)定后旋角振動在1o/s（見圖3）。以上現(xiàn)象說明，三通組件圍繞著2號液壓管在順時針及逆時針旋轉(zhuǎn)振動，最終產(chǎn)生了順時針方向上的形變。2號液壓管下端固定，上端隨著三通組件也產(chǎn)生了順時針形變及順/逆往返方向的旋轉(zhuǎn)振動。傳感器Z軸垂直于2號液壓管，Z軸陀螺儀滾轉(zhuǎn)角度計顯示Z軸方向逆時針旋轉(zhuǎn)，最大旋轉(zhuǎn)角為1.8o。傳感器Y軸垂直于2號液壓管，Y軸加速度變化加劇，最大達到1.2g，且穩(wěn)定后加速度約在0.4g附近振動（見圖4）。以上現(xiàn)象說

5、明連接三通組件的2號液壓管接頭向上形變了1.8o，且形變過程中承受著上下交變振動力。由以上信息可知，在液壓系統(tǒng)正常工作后，2號液壓管除需持續(xù)抵抗三通組件的旋轉(zhuǎn)外，還需承受上下交變應(yīng)力，符合該液壓管的高周疲勞損傷產(chǎn)生的裂紋特征（周向裂紋、裂紋擴展方向）。4液壓管振動控制液壓管路的振動控制分為主動控制及被動控制兩種類型。主動控制通過主動產(chǎn)生相反的振動以抵消管路原始振動。主動控制方式適應(yīng)性強，但系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，精確控制難度大。被動控制通過改變管路材料、彎曲角度、隔振元件位置及剛度等方式減少振動頻率及振幅。被動控制無需新增電氣設(shè)備，成本低，操作簡單，但效果有限。一般，優(yōu)先選擇被動控制方式，從卡箍設(shè)計優(yōu)化

6、入手進行調(diào)整。液壓管卡箍的主要作用為隔振及支撐，設(shè)計更改方式包括調(diào)整支撐結(jié)構(gòu)、優(yōu)化卡箍的間距、更換卡箍材料等。A320neo飛機1號液壓管配備了1個件號為ABS0396H10SH的卡箍，3號液壓管配備了3個ABS0396H12SH的卡箍。原始裝機卡箍使用不銹鋼外包裹硅膠固定管路，彈性形變大?，F(xiàn)使用卡箍ABS0396H10ND替代ABS0396H10SH，使用卡箍ABS0396H-12ND替代ABS0396H12SH，將硅膠卡箍改為聚氨酯卡環(huán)支撐管路。完成卡箍更換后，再次啟動發(fā)動機，打開液壓系統(tǒng)，測試2號液壓管的工作狀態(tài)。傳感器X軸沿著2號液壓管，X軸陀螺儀滾轉(zhuǎn)角顯示X軸方向順時針變化7.03o

7、，管路旋轉(zhuǎn)形變幅度降低，且X軸向陀螺儀旋轉(zhuǎn)角速度波峰消除（見圖5）。以上現(xiàn)象說明，更換為聚氨酯卡箍后，2號液壓管的旋轉(zhuǎn)形變降低，且旋轉(zhuǎn)交變振動峰值消除，聚氨酯卡箍能夠緩解2號液壓管的周向扭力振動狀態(tài)。傳感器Z軸垂直于2號液壓管，Z軸陀螺儀滾轉(zhuǎn)角度計顯示Z軸方向依然逆時針旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)角度波峰消除。傳感器Y軸垂直于2號液壓管且沿著1號管方向，Y軸加速度峰值0.6g，穩(wěn)定后加速度在0.2g附近振動，管路上下振動力降低（見圖6）。以上現(xiàn)象說明，連接三通組件的2號液壓管形變幅度峰值消除，且上下振動力降低，能夠緩解液壓管上下受載情況。綜上所述，以聚氨酯卡箍更換硅膠卡箍，改變了隔振元件的剛度，對2號液壓管的上下振動及扭轉(zhuǎn)振動有良好的緩解作用。另外，在更換2號液壓管時，發(fā)現(xiàn)1號液壓管與三通組件之間的標(biāo)記膠未被剪切（代表液壓管的螺母未旋轉(zhuǎn)），但是1號液壓管與三通組件位置不在一條直線上（見圖7）。鈦合金管硬度強、韌性差，拆裝時的狀態(tài)同樣說明鈦合金液壓管過載形變后無法及時恢復(fù)X軸方向上的旋轉(zhuǎn)。5總結(jié)A320neo吊架區(qū)域液壓管高周疲勞裂紋對飛行安全產(chǎn)生重大影響。參考以上數(shù)據(jù)及試驗，該液壓管長期處于上下及周向振動的工作狀態(tài)。在液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)（如飛控工作、反推工作等）切換時，2號