高速航空柱塞泵研究现状

doi: 10. 11832/j.issn. 1000-4858. 2018. 02. 001

作者简介：欧阳小平，男，1974年出生。2005年毕业于浙江大学，工学博士，

浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室教授，博导。担任中国航空学会流体

传动与控制专业委员会委员、中国机械工程学会流体传动与控制分会青年工作委员

会委员、航空机电学会青年工作委员会委员。主持和承担了 “973”课题、“863”

课题、国家自然基金项目、企业项目等30佘项。发表学术论文30多篇，获得发明

及实用新型专利30佘项，出版专著1部，获得中国机械工业科学技术一等奖1项。

主要从事飞机 技术、机 技术等 工作。

高速航空柱塞泵研究现状

欧阳小平，王天照，方旭

(浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州310027)

摘要：航空柱塞泵是飞机液压系统的核心动力元件，通过提高自身转速和压力来提高液压能源系统 的功率密度。阐述了高转速航空柱塞泵的特点及分类，分析了高转速对航空柱塞泵带来的技术挑战，总结了

国内外在高速柱塞泵研究领域的一些重要研究成果。详细阐述了航空柱塞泵在高速运动状态下的旋转组件

动力学、吸油、排油、功率损失等特性，并提出了相应的防治措施。

关键词：航空柱塞泵；高转速;倾覆力矩；吸油；排油；功率损失

中图分类号:TH137 文献标志码：B文章编号：10007858 (2018)02-0001 -08

Research Status of tlie High Speed Aircraft Piston Pump

OUYANG Xiao-^ing，WANG Tian-zliao,FANG Xu

(The State Key Lab of Fluid Power and Mechatronic System，Zhejiang University，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang 310027) Abstract：The aircraft piston pump is the key power component of tlie aircraft hydraulic system，

sity can be improved by increasing its speed and worlcing pressure.The characteristics and classification of t!ie air­

craft piston pump are descrilDed in the paper，the critical research challenges and achievements of the high speed

piston pump at home and abroad are also analyzed and summarized.Furthermore the dynamic rotary assembly，suction a nd discharge，and power loss of the high speed aircraft piston pump are given，some im­provement measurements are also put forward.

Key words：aircraft piston pump，high speed，tilting moment，suction，discharge，power loss

引言

航空液压泵是飞机液压系统最关键的动力元件[1]。斜盘柱塞式航空液压泵由于具有结构紧凑、转 动惯量小、流量大、易于变量控制等特点，是飞机液压 系统高功率密度动力源最广泛的选择对象。

航空柱塞泵通常工作在高压（3000〜5000 Psi)、宽温域（-55〜135 ]#、高转速(3000 r/m in以上#、高振动（30g以上）的复杂工况。相比于工业柱塞泵，航 空柱塞泵在功率密度以及可靠性高等特性方面优势明，1[2]。

航空柱塞泵按照排量是否可变，可以分为定排量收稿曰期:2017-12-20

基金项目：国家自然科学基金（51675473，

51275450)

表1航空柱塞泵与工业柱塞泵对比[2]

数航空柱塞泵工业柱塞泵额定压力/MPa2828

排量/mL • r；4845

额定转速/r• m in-139001500

功重比/k O• kg-1 4.03 2.62 MTBF/h250006000

变排量。定量泵具有结构紧凑、功率密度高等 优势，可以用于飞机电液作动器、、等飞机件的控制[2]。变量泵工作 广，常于飞机主液压系统的发动机驱动泵、电机驱动泵、空 动泵，2[3]航空柱塞泵的 。

表2航空柱塞泵分类[3]

序号分类类型

1发动机驱动泵（EDP)变量

2电机驱动泵（EMP)变量、定量

3量转元（PTU)变量、定量

4空气驱动泵（ADP)疋里

飞机上常用的是恒压变量式柱塞泵，其结构 1[4]。工作时，由转 功率 体、柱塞/

件、压盘等，柱塞绕转 转，相对缸体做复运动。油液通 流盘 体，随着转组件 变化对油液 压，油液 高压并通 流盘和排 排出泵体。压力、变量控制阀、变量柱塞、斜盘和排油压力 压力闭环控制系统，流量 ，排压力降低，斜盘，泵排量 ，泵排量 。

航空柱塞泵在高转速下工作，具有与普通液压泵 性 ，常面 心力大导致旋转件倾覆、压力低导致吸空 蚀、流量压力脉动大导致振动噪声加剧、摩擦磨损严重导致效率降等问题。

2研究现状

2.1 国外

国外在高转速柱塞泵的研究及制造领域一直处于 领先地位。G;Hannifin、Eaton Aerospace等供应商一*直在为空客和波音公司提供高性能的高转速航空柱塞 泵，平均转速都在3500 r/m in以上，某些EHA泵的转 速已高达22500 r/min[5]，工作寿命也在20000 =以上。针对旋转组件的倾覆问题，美国密苏里大学

M an/ng教授分析指 覆力矩来自于柱塞所受离心力 复运动惯性力，旋转件倾覆会体充油效率，进而严重影响柱塞泵转速极限 [6]。渡大学的Monika教授团队研究了高速下柱塞泵的摩擦副 微观特性，考虑了热弹流效应[7]，通雷诺方程等计算出摩擦副间的泄漏量[8]。德国A ahen工业大学研 究通过摩檫副表面 特殊涂层，摩擦副间泄漏损失[9]。压力脉动是衡量航空柱塞泵性能的重要 指标，英国Bath大学Edge教授团队在配流盘模型中 考虑流体惯性，得到了柱塞腔内压力随转速变 ^

[10]，对宽转速 中的动力学特性 分 析，总结 压力脉动的方法%11]。高转速还会引剧烈的振动噪声，工大通过优化泵壳体结构噪声 ，泵的噪声%12]*大学通过优化斜盘横向 [13&流盘减振槽来减轻泵的振动噪声%14]。

2.2 国内

我国航空柱塞泵 是沿用20世 苏联的

。飞机航空柱塞泵，性

定，寿命短，已应我国 速发展的 。我国 研制高可靠性的 航空柱塞泵，中国商飞研制的C919 ARJ21等 机型中，航空柱塞泵 美国Parker公司的 ，价、高。高转速航空柱塞泵 的计 体系是 机高速柱塞泵国的关键。

浙江大学在高转速航空柱塞泵研究方面开展了大