飞机液压系统污染性能仿真技术研究

　　统计数据表明，在液压系统中出现的各种故障约有70～80%是由污染直接导致的[3]，因此，若不对污染问题进行深入研究，液压系统的可靠性和工作寿命将受到非常严重的影响[11][12]。本文通过对颗粒污染在液压系统中的侵入、生成、累积过程进行分析，进而对液压系统中最易出现的污染磨损和污染卡紧特性进行分析，随后，利用上述两种污染特性，对某型飞机液压系统进行污染性能仿真，获得液压系统污染特性条件下的性能变化曲线，结果可用于对系统的可靠性和工作寿命进行评估。

　　

　　1 液压系统污染性能仿真原理

　　

　　液压系统污染性能仿真是基于污染控制平衡过程进行的[1]，如图1 所示，在天枰的右端，元件的污染敏感性、工作循环严酷度，以及油液的润滑特性等决定了液压系统的污染耐受程度，系统污染耐受度并不是对单一颗粒尺寸分布而言的，而是针对在液压系统中所有颗粒尺寸分布和颗粒浓度条件下耐受污染程度的描述。在天枰的左端，侵入到系统中的颗粒物将成为系统中的污染物，油滤根据自身的过滤效率来对系统中的颗粒污染物进行过滤，同时，为实现在线污染控制的目标，必须通过有效的监测设备对系统进行监测。对于一个给定的液压系统，在其污染耐受度已经明确的条件下，系统污染程度越低，系统的可靠性和工作寿命则越高。

　　图1 污染控制平衡

为能够将污染控制平衡概念应用到污染控制观点中，对液压系统中各种元件的污染敏感度进行了解是非常有必要的。对于污染敏感度，可以通过两种方式对其进行描述：一种是元件内部的工作表面在受到污染影响之后所产生破坏的程度，另一种是对元件运动，或油液流动所造成的妨碍程度[2]。对于元件内部工作表面的破坏作用，一般是通过对元件关键性能参数（CPP）[2]的衰减过程进行测量而进行确定的。对元件工作表面产生影响的过程称为污染磨损，而造成元件运动阻碍的影响过程则被称为污染卡紧。

　　

　　基于上述描述，通过数学建模，是能够对液压系统在特定污染条件下的性能衰减情况进行仿真计算，并对性能的衰减情况进行有效预测的。

　　

　　2 液压元件污染特性分析

　　

　　在进行液压系统污染建模过程中，需对系统内各液压元件进行污染特性建模，基于此，才能建立系统级的污染动态仿真模型。根据上节中污染对于液压元件影响模式分析，需分别对污染磨损、污染卡紧和污染过滤三种液压系统中最常见的污染状态进行建模分析。

　　

　　1.1 污染磨损过程建模

　　

　　污染磨损经常出现在有相对运动的表面之间，如在柱塞式液压泵的柱塞和柱塞腔之间，以及在作动筒活塞和作动筒内壁之间等。污染磨损将导致液压元件的工作效率逐渐降低，最终使得元件的工作效率低于系统需求的最低值，此时，就需要对元件进行更换，即元件到寿。