块状卡箍在飞机液压系统中的选用

项瑞乐

【摘 要】块状卡箍在飞机液压系统的布置中被广泛使用。本文介绍了块状卡箍选用的一般准则，重点介绍了块状卡箍与P形卡箍、马鞍形卡箍相较的选用条件，并介绍了块状卡箍不同构型之间的选用准则。

【关键词】块状卡箍；飞机；液压系统；选用

1 背景

飞机上绝大多数飞控作动器由液压油为工作介质执行驱动，因此液压系统是飞机最重要的系统之一[1]。飞机液压系统相比于其他液压系统需要面临长周期、高可靠性、高安全性、高振动、高温差等诸多挑战[2]。一旦管线的夹持出现失效，将有可能酿成恶劣的后果，因此对于飞机液压系统管线的夹持也对应提出了更高的要求。

2 什么情况下选择块状卡箍

目前飞机液压系统管线的夹持主要采取P形卡箍、马鞍形卡箍、块状卡箍三种夹紧形式。P形卡箍是由金属环片配合橡胶垫制成的卡箍，如图1（a）所示。这种卡箍结构简单，安装通常只需要一根螺栓，它具有体型小巧、安装灵活、箍紧力强等优点。马鞍形卡箍是一种由一片马鞍形金属片中间配合橡胶垫制成的卡箍，如图1（b）所示，它的安装需要在马鞍形金属片的两侧分别安装螺栓，其可靠性要略高于P形卡箍。P形卡箍和马鞍形卡箍通常只能固定一根管路[3]。块状卡箍是由一组橡胶块配合金属缘条、防压管组成的装配件，如图1（c）所示。其中橡胶块是用于夹持的主要零件；金属缘条主要用来支撑橡胶结构，可以起到对管线的保护作用；防压管则主要用来控制夹紧力，防止橡胶块的过度压缩[4]。

在什么时候选用P形卡箍或马鞍形卡箍，什么时候选用块状卡箍并不是绝对的。通常可以从振动环境、使用寿命、载荷情况、管路数量、布置空间、维修工艺性、单件重量、单件成本这八个方面来考量。对于这三种卡箍的特性总结见表1。

为了更直观的反映三种卡箍适用的情境，根据表1绘制三种卡箍特性的雷达图，如图2所示。从图中我们能直观的看出，如果从振动环境、使用寿命、承受载荷能力、需要夹紧管路数量的角度考量，应优先选择块状卡箍；而当这四个因素不是限制卡箍选择的主要因素时，择可优先考量成本、重量、维修工艺性、布置空间这四个因素，而当重点考量这四种因素时，则应优先选择P形卡箍和马鞍形卡箍。

3 选择哪种构型的块状卡箍

在选定使用塊状卡箍作为夹持形式后，还需要选用块状卡箍的具体构型。这里用“选用”而不是“设计”，是因为块状卡箍正在逐渐从“设计件”向“准标准件”进行过渡。由于块状卡箍在飞机设计中使用数量较大，且很多构型都是重复使用、互相调用，因此为了保持设计的一致性，减少构型冗余。绝大多数民机设计中会将常用的块状卡箍建立成“库”，用于给各个区域的管路布置设计师调用。

在块状卡箍的液压系统设计的选用中通常需要考量的因素有：块状卡箍使用的环境、块状卡箍选用的材料、块状卡箍与其他系统专业的共用需求、块状卡箍夹紧孔布置形式的确定四个方面。

（1）块状卡箍的使用环境。

块状卡箍的使用环境是选择块状卡箍构型的首要考虑因素，需要考察块状卡箍使用环境的振动情况、温湿情况、油液环境、电磁环境、干涉包络、操作空间的等种种工况信息，以评估块状卡箍在全生命周期内可能遇到的各种失效模式。

（2）块状卡箍选用材料

通常块状卡箍的材料选择主要指的是橡胶块的材料以及金属缘条的材料。在燃油箱区域内由于块状卡箍需要长时间浸泡在燃油内，因此需要选用耐燃油腐蚀的橡胶材料，例如丁腈橡胶。在非燃油箱区域，可以选用成本相对较低的乙丙橡胶。金属缘条的选择通常可以采用铝合金，在振动特别剧烈的区域也可采用不锈钢。不管选用何种材料，都还须根据所处的环境选择合适的表面处理方式，以保证金属表面的防腐要求。

（3）与其他系统专业的共用需求

在空间狭小区域，有可能出现液压系统管线与其他系统专业管线并排布置的情况。最常见的是与电缆并排走线，个别情况也可能出现与燃油、空调等其他专业并排走线。这种情况下可以考虑选用与其他专业共同走线的块状卡箍。在选用这种块状卡箍的时候要特别注意其他专业对于管线布置的输入要求，例如温度、间距、防火、防静电等方面的要求。只有在满足液压和其他专业的布线要求才可采用共用块状卡箍。

（4）块状卡箍夹紧孔布置形式

在确定需要夹持的管线直径组合后，如何布置这些管线有较多的选择。常见的选择可以是单排布置或者双排布置。单排布置可靠性较高、尺寸高度较低；双排布置可以减轻重量、总体包络空间更小。两者各有利弊，可以根据实际需要进行布置。

4 结语

本文对块状卡箍在飞机液压系统中的选用做了简单的阐述。对民用飞机液压系统管线布置支撑能有一定的启示作用。

【参考文献】

[1]王俊晖.民用飞机液压系统可靠性分析[J].浙江大学，2015（3）.

[2]杨龙.机翼液压管路模型简化及振动分析[J].西安电子科技大学，2014.

[3]高锋.飞机液压系统泵—管路振动特性研究[J].浙江大学，2013，（4）.

[4]盛世伟.管路支撑参数对液压管路系统振动特性影响研究[J].燕山大学，2015.

[责任编辑：朱丽娜]