飞机的“起搏器”

引言

日本F16战斗机之所以出现这种问题是由于战斗机服役时间过长，导致油压系统压力泵出现了不稳定定的情况，产生了震动，供液不稳定，压力产生了变化，导致控制系统 警。

如果高端轴承是军事装备的“关节”，发动机是“心脏”，那么油压系统就是“起搏器”，而高压柱塞泵是油压系统的核心之一，也是高端液压系统的技术壁垒，和高端轴承一样都是对基础材料研究有技术缺陷。

有人就问了，现在都是电传系统了，那还有机械液压，这样问得对战斗机的了解只是神似，并没有完全了解飞机的动力构成。

飞控系统发展到现在，已经完成了由机械操纵到电传（Fly by Wire）的过渡。目前，电传飞行控制系统已成为新研飞机的标准配置。

飞控系统是利用气动舵面的运动，来控制飞行轨迹与姿态，民航客机以机电/电液伺服作动器为执行部件；通过控制副翼、方向舵、升降舵、水平安定面、扰流板、襟翼、缝翼等飞机舵面，实现对飞机的横滚/俯仰/偏航和配平、升力和阻力控制、自动飞行、包线保护、告警维护等功能。

飞控系统是整个飞机系统的集成，航电系统、发动机系统、液压系统、电源系统、起落架系统、刹车系统等其它系统都与飞控存在密切关系。

而液压系统中的高压柱塞泵是其中的关键。

高压柱塞泵

高压柱塞泵属于动力元件，柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合。

高压柱塞泵是鲠在我国装备制造业咽喉要道的一根‘刺’。高性能、大流量的的柱塞泵，美德日等国家，基本垄断了市场，我国国产大飞机C919就采用美国穆格公司高压柱塞泵，穆格公司是C919液压系统以及高升力系统控制的供应商，同时也是美国军方供应商之一。

在使用飞行系统与高升力系统时，液压系统中的伺服阀，伺服阀在接到电子指令后，会产生瞬时大流量需求，根据飞行系统的指令改变流量的大小由于伺服阀响应快，可以在短时间反复改变流量的大小，这也同时造成了液压系统的压力不稳定，对高压柱塞的内部产生压力，如果承受不住，就会爆缸、爆管、或者是发生液体渗透。

高压柱塞泵的作用

柱塞泵不仅有良好的吸入性能，而且还有良好的自吸性能，机器效率高还节能，高压柱塞泵的使用压力一般应在10MPa～100MPa之间。

现代所有战斗机的液压系统核心都是采用高压柱塞泵，普遍采用的是斜盘柱塞泵，由于战斗机有极限飞行的情况（飞行越快压力越大），战斗机各个部位都要承受几乎翻倍的压力，所以现代都普遍采用双压力系统。

航空煤油是主要的航空燃料之一，其零润滑性能对各类泵提出了严格的要求，不仅要求超高压柱塞泵耐磨，还要承受高压高负载的工作条件，这也提高了高压柱塞泵的门槛。

而柱塞泵里的柱塞如果损坏，国内的柱塞不达标，因为不耐磨，国外都要一万块一根。

战斗机或者是民航客机在以最大速度飞行的时候，飞机表面每平方米的压力可以达到9吨以上（取决于战斗机的飞行速度），

而民航客机飞行速度较慢，但是民航客机机翼大，受到的阻力却一点也不少，如果液压系统不能提供足够的压力，战斗机的辅助飞行功能（如挡久板、尾鳍等）将无法正常的工作，飞机也将变得不听使唤，当液压压力大于飞行受到的力，才能使各个功能正常使用，飞行速度越快的战斗机对液压系统所产生的压力越严格。

各国战斗机基本压力值

目前，国内外多数三代战斗机都采用207公斤的液压系统。

米格—23两套液压系统压强均为210公斤/平方厘米。

米格—21两套液压系统压强为210公斤/平方厘米。（歼七源自于米格21）

以色列幼狮两套工作压强为211公斤/平方厘米

超级大黄蜂两套工作压强为280M公斤/350公斤的双压力体系（取决于战斗机飞行速度）。

苏27两套工作压强为280公斤/平方厘米（）

未能问世的幻影4000压强为280公斤/平方厘米

歼10压强为210公斤/平方厘米。

F22（服役早）、歼20（从苏27改良）基本都延续了以上的压强值。

美国的研制55．2MPa液压系统用在了F18EF的35MPa系统，测试标准要达到52.5MPa，这得益于美国强大的液压控制系统，美国在径向高压大流量柱塞泵领域独步全球。

而C919要求采用35MPa液压提高市场竞争力，而国内现在做不出这个水平（缸体有待进一步的提高），只能进口。

美国液压系统有先天的技术优势，目前美国在大功率电液舵机已经将其他对手甩在后面，但是也面临着新技术带来的不断的小毛病。

美国穆格

C919选择美国MOOG径向柱塞泵的另外一个原因就是，省油。德国博世被穆格收购。

穆格常用的一种是恒压变量泵，就是设定工作压力（通过平衡阀调节）后泵可以根据系统流量的需要调节泵的供油量，并保证系统压力的平稳，同时，也是最关键的就是采用这种恒压变量径向柱塞泵可以达到节能的目的，恒压变量径向柱塞泵比其他同样功率的液压泵要节省电30%以上。

C919所有的飞行控制系统美国公司基本上都有参与，当然有互赢互利的做法，但是美国也有实力摆在那。

现状

高压柱塞泵技术的关键就是材料的热处理和精加工国产高压柱塞泵的外观已经和国外区别不大了，但寿命还只有一半左右，目前国内已经有相关的产品，能造吗？能造，能不能保质保量、价格合理、安全可靠把全寿命周期平均成本较低的产品生产出来，也就是说，能不能造出可以与国外产品在第三国市场公平竞争的产品。

从这个角度上说，我国现阶段确实还不能造出高压柱塞泵，而且高压柱塞泵是可以军民两用的，比如，挖掘机，国产高压柱塞泵经常会出现爆管、楼油的现象，很常见。

差距就是形似，而不是神似。

结语

高压柱塞泵是与高档数控机床、与基础制造装备、大型模锻压机/挤压机、高压大排量轴向、及大流量二通插装阀系列产品是航空领域攻坚的项目。

必须在原理、材料方面对高压和变压力等新型液压系统及其关键部件加快研究。