CN114321042A - 一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及飞机液压系统领域，提供了一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统及方法，其中系统包括蓄能器、电磁换向阀、单向泵‑双向马达、变速装置和直流电机；机载液压系统的供油端通过供油单向阀连通蓄能器，单向泵‑双向马达通过变速装置连接机载执行器和直流电机；单向泵‑双向马达作为泵时的出油口通过增压单向阀连通蓄能器；单向泵‑双向马达作为马达时，单向泵‑双向马达的两侧分别连接电磁换向阀的A口和B口，电磁换向阀的P口连接蓄能器，电磁换向阀的T口连接机载液压系统的回油端。本发明可以局部提升机载液压系统压力等级，提供大功率瞬时流量，大幅缩短舱门等对作动速度要求极高的机载用户的作动时间。

Description

一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统及方法

技术领域

本申请涉及飞机液压系统领域，具体涉及一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统及方法。

背景技术

飞机起飞降落过程需要完成起落架的收放，可靠收放起落架直接关系着飞机的飞行安全。飞机飞行过程遇到燃料不足或燃料泄漏等紧急工况时，需要应急打开货舱门丢弃载货以减轻重量保证飞机飞行安全。运输机在执行空投任务时，在到达指定空投点后需要打开舱门执行空投任务。起落架收放、舱门作动都需要安全可靠执行，通常采用高可靠性的液压系统驱动起落架和舱门的作动。

起落架仅在飞机起飞降落过程需要完成执行动作，舱门作动仅在舱门作动需求时需要工作，也就意味着起落架收放和舱门作动的任务剖面仅占比飞机全飞行剖面不足十分之一，但是起落架收放以及舱门作动过程飞机液压系统总的流量需求必须在飞机常规液压用户流量需求的基础上进行流量叠加。显然根据飞机液压系统总的流量需求设计主泵功率可以满足工作需求，但是这样不仅增加主泵装机功率，带来系统重量的增加，还会造成一定程度的能耗增加。在此情形下，由机载液压储能装置完成起落架收放和舱门作动而避免直接增加液压系统功率容量无疑是经济可行的。

专利【申请号：201510959136.X】和专利【申请号：201710554447.7】分别提出了一种基于马达的增压储能舱门作动系统，采用液压马达驱动液压泵进行增压储能，该方法效率较低，且增压储能过程仍可能面临与其它液压用户的流量纷争，此外，主液压系统失效时上述系统均无法使用。专利【申请号：201710554477.8】提出了一种电动增压储能舱门作动系统，储能的全部动力由电机提供，电机故障将导致该舱门作动系统无法使用。

发明内容

本发明提供一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统(以下简称“储能液压系统”)及方法，以实现对现有飞机液压系统的增压储能，兼具应急液压能源的功能，包含供油单向阀、蓄能器、安全阀、卸荷控制阀、增压单向阀、电磁换向阀、吸油单向阀、单向泵-双向马达、变速装置、直流电机。

本发明通过以下技术方案实现：

一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，包括蓄能器、电磁换向阀、单向泵-双向马达、变速装置和直流电机；机载液压系统的供油端通过供油单向阀连通蓄能器，单向泵-双向马达通过变速装置连接机载执行器和直流电机；单向泵-双向马达作为泵时的出油口通过增压单向阀连通蓄能器；单向泵-双向马达作为马达时，单向泵-双向马达的两侧分别连接电磁换向阀的A口和B口，电磁换向阀的P口连接蓄能器，电磁换向阀的T口连接机载液压系统的回油端。

进一步的，蓄能器与电磁换向阀的P口之间设有卸荷控制阀。

进一步的，机载液压系统的回油端通过吸油单向阀与单向泵-双向马达作为泵的吸油口连通。

进一步的，蓄能器通过安全阀与机载液压系统的回油端连接。

进一步的，电磁换向阀中位时，电磁换向阀的P口和T口相通，电磁换向阀的A口和B口封闭。

一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统方法，包括常规蓄能方法、应急蓄能方法和机载执行方法，常规蓄能方法是使用本系统进行常规蓄能方法，应急蓄能方法是在机载液压系统供油端故障时的蓄能方法，机载执行方法是使用本系统来对机载执行器进行控制的方法。

进一步的，常规蓄能方法包括以下步骤：

步骤一，第一蓄能状态：卸荷控制阀关闭，机载液压系统的供油端连通蓄能器并供油，直到蓄能器的压力与机载液压系统的供油端压力相等；

步骤二；增压蓄能状态：卸荷控制阀继续保持关闭，电磁换向阀保持中位的关闭状态，单向泵-双向马达转为泵模式，直流电机启动，并通过变速装置驱动单向泵-双向马达工作，从机载液压系统的回油端吸油并通过增压单向阀泵给蓄能器，直到蓄能器的压力达到所需蓄能压力。

进一步的，应急蓄能方法具体为：

卸荷控制阀保持关闭，电磁换向阀保持中位的关闭状态，单向泵-双向马达转为泵模式，直流电机启动，并通过变速装置驱动单向泵-双向马达工作，从机载液压系统的回油端吸油并通过增压单向阀泵给蓄能器，直到蓄能器的压力达到所需蓄能压力。

进一步的，机载执行方法具体为：

先将单向泵-双向马达转为马达模式，然后选择电磁换向阀的通路，再打开卸荷控制阀，从而从单向泵-双向马达的正向或反向连接蓄能器，蓄能器内的高压油液驱动单向泵-双向马达转动，从正向或反向驱动变速装置运动，来控制机载执行器快速运动。

与以往技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明可以局部提升机载液压系统压力等级，提供大功率瞬时流量，大幅缩短武器舱门等对作动速度要求极高的机载用户的作动时间；

(2)本发明可以减小飞机液压系统的装机功率，同时减轻飞机液压系统重量，有利于减少能源消耗和增加飞机机动性；

(3)本发明在原机载液压系统压力基础上设置电机进行增压储能，较马达增压储能方案效率高；

(4)本发明组成简单，在不增加液压系统复杂度的情形下实现了增压储能和应急液压能源功能，可靠性更高。

附图说明

图1是电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统原理图。

其中，1-供油单向阀、2-蓄能器、3-安全阀、4-卸荷控制阀、5-增压单向阀、6-电磁换向阀、7-吸油单向阀、8-单向泵-双向马达、9-变速装置、10-直流电机。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。

一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，包括蓄能器2、电磁换向阀6、单向泵-双向马达8、变速装置9和直流电机10；机载液压系统的供油端通过供油单向阀1连通蓄能器2，单向泵-双向马达8通过变速装置9连接机载执行器和直流电机10；单向泵-双向马达8作为泵时的出油口通过增压单向阀5连通蓄能器2；单向泵-双向马达8作为马达时，单向泵-双向马达8的两侧分别连接电磁换向阀6的A口和B口，电磁换向阀6的P口连接蓄能器2，电磁换向阀6的T口连接机载液压系统的回油端。

蓄能器2与电磁换向阀6的P口之间设有卸荷控制阀4。

机载液压系统的回油端通过吸油单向阀7与单向泵-双向马达8作为泵的吸油口连通。

蓄能器2通过安全阀3与机载液压系统的回油端连接。

机载液压系统供油回路与蓄能器2之间设置有供油单向阀1，供油单向阀1允许机载液压系统供油回路向储能液压系统单向供给液压油。

机载液压系统回油回路与单向泵-双向马达8之间设置有吸油单向阀7，确保单向泵-双向马达8可以单向从机载液压系统回油回路吸入液压油；单向泵-双向马达8与蓄能器2之间设置有增压单向阀5，增压单向阀5允许单向泵-双向马达8向储能液压系统的蓄能器2单向供给液压油。

供油单向阀1的出口和增压单向阀5的出口相连，确保机载液压系统供油和单向泵-双向马达8供油不会相互干涉。

电磁换向阀6的P口和蓄能器2相连，T口和机载液压系统回油回路相连，A口和B口分别和单向泵-双向马达8的两个工作油口相连，由电磁换向阀6控制单向泵-双向马达8的转向。

电磁换向阀6的P口和机载液压系统供油回路之间设置有卸荷控制阀4，通过该卸荷控制阀4控制蓄能器2内高压油液和电磁换向阀6的P口之间油路的通断，当系统停止工作或者检修时，借助电磁换向阀6中位P口和T口相通的功能，可以实现蓄能器2内压力油液的释放。

蓄能器2和机载液压系统回油回路之间设置有安全阀3，用于设定储能液压系统的最高工作压力。

直流电机10和机载执行器分别通过变速装置9与单向泵-双向马达8连接，当单向泵-双向马达8作为泵工作时，变速装置9调至泵工作对应档位，保证直流电机10可以驱动单向泵-双向马达8的泵单元工作，而与机载执行器的传动处于脱离状态；当单向泵-双向马达8作为马达工作时，变速装置调9至马达工作对应档位，保证单向泵-双向马达8的双向马达单元可以驱动机载执行器工作，而与直流电机10的传动处于脱离状态。

本发明储能液压系统储能过程分三种情形：

情形一：常规储能流程。此时分为两个阶段：机载液压系统供油阶段和直流电机驱动单向泵-双向马达的泵单元供油阶段。机载液压系统供油阶段：直流电机不启动，卸荷控制阀处于截止位，由机载液压系统向储能压系统中的蓄能器充液，直至蓄能器压力达到机载液压系统工作压力。直流电机驱动单向泵-双向马达的泵单元供油阶段：机载液压系统供油阶段结束后，卸荷控制阀处于截止位，电磁换向阀处于中间截止位，变速装置调至泵工作对应档位，启动直流电机，由直流电机驱动单向泵-双向马达的泵单元工作，经吸油单向阀从机载液压系统回油回路吸入液压油，向储能液压系统中的蓄能器泵入高压油，当蓄能器压力达到系统设定的储能压力时，关闭直流电机，储能过程结束。

情形二：主液压系统故障无法提供压力油。此工况为应急工况，将卸荷控制阀调至截止位，电磁换向阀调至中间截止位，变速装置调至泵工作对应档位，由直流电机驱动单向泵-双向马达的泵单元工作，经吸油单向阀从机载液压系统回油回路吸油，向蓄能器内充液实现储能，为需要应急能源的起落架、刹车等机载执行器供应液压能源。

情形三：直流电机故障时，直接由机载液压系统经供油单向阀向储能液压系统中的蓄能器充液，实现蓄能器储能，尽管该情形无法实现增压功能，但是仍旧可以满足机载执行器的动力需求，保证飞机飞行安全。

当储能液压系统放能时，将变速装置调至马达工作对应档位，操控电磁换向阀动作，将卸荷控制阀调至连通位，由单向泵-双向马达的双向马达单元驱动机载执行器作动。

综上，本发明的储能液压系统组成简单，增压过程方便高效，同时兼具增压储能和应急液压能源功能，提升了机载液压系统的可靠性和安全性。

Claims (9)

1.一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，其特征在于，包括蓄能器(2)、电磁换向阀(6)、单向泵-双向马达(8)、变速装置(9)和直流电机(10)；机载液压系统的供油端通过供油单向阀(1)连通蓄能器(2)，单向泵-双向马达(8)通过变速装置(9)连接机载执行器和直流电机(10)；单向泵-双向马达(8)作为泵时的出油口通过增压单向阀(5)连通蓄能器(2)；单向泵-双向马达(8)作为马达时，单向泵-双向马达(8)的两侧分别连接电磁换向阀(6)的A口和B口，电磁换向阀(6)的P口连接蓄能器(2)，电磁换向阀(6)的T口连接机载液压系统的回油端。

2.根据权利要求1所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，其特征在于，蓄能器(2)与电磁换向阀(6)的P口之间设有卸荷控制阀(4)。

3.根据权利要求1所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，其特征在于，机载液压系统的回油端通过吸油单向阀(7)与单向泵-双向马达(8)作为泵的吸油口连通。

4.根据权利要求1所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，其特征在于，蓄能器(2)通过安全阀(3)与机载液压系统的回油端连接。

5.根据权利要求1所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，其特征在于，电磁换向阀(6)中位时，电磁换向阀(6)的P口和T口相通，电磁换向阀(6)的A口和B口封闭。

6.一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统方法，使用如权利要求1-5中任意所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统，其特征在于，包括常规蓄能方法、应急蓄能方法和机载执行方法，常规蓄能方法是使用本系统进行常规蓄能方法，应急蓄能方法是在机载液压系统供油端故障时的蓄能方法，机载执行方法是使用本系统来对机载执行器进行控制的方法。

7.根据权利要求6所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统方法，其特征在于，常规蓄能方法包括以下步骤：

步骤一，第一蓄能状态：卸荷控制阀(4)关闭，机载液压系统的供油端连通蓄能器(2)并供油，直到蓄能器(2)的压力与机载液压系统的供油端压力相等；

步骤二；增压蓄能状态：卸荷控制阀(4)继续保持关闭，电磁换向阀(6)保持中位的关闭状态，单向泵-双向马达(8)转为泵模式，直流电机(10)启动，并通过变速装置(9)驱动单向泵-双向马达(8)工作，从机载液压系统的回油端吸油并通过增压单向阀(5)泵给蓄能器(2)，直到蓄能器(2)的压力达到所需蓄能压力。

8.根据权利要求6所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统方法，其特征在于，应急蓄能方法具体为：

卸荷控制阀(4)保持关闭，电磁换向阀(6)保持中位的关闭状态，单向泵-双向马达(8)转为泵模式，直流电机(10)启动，并通过变速装置(9)驱动单向泵-双向马达(8)工作，从机载液压系统的回油端吸油并通过增压单向阀(5)泵给蓄能器(2)，直到蓄能器(2)的压力达到所需蓄能压力。

9.根据权利要求6所述的一种电动备份的机载增压储能流量补偿液压系统方法，其特征在于，机载执行方法具体为：

先将单向泵-双向马达(8)转为马达模式，然后选择电磁换向阀(6)的通路，再打开卸荷控制阀(4)，从而从单向泵-双向马达(8)的正向或反向连接蓄能器(2)，蓄能器(2)内的高压油液驱动单向泵-双向马达(8)转动，从正向或反向驱动变速装置运动，来控制机载执行器快速运动。

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