液压系统为什么需要引气“增压”？

在很多场合，我们都会听到引气对液压系统进行“增压”的说法。有一位飞行同学提问：

不太理解引气给液压油箱增压的原理。为什么开车前，没有发动机和APU引气时，还是可以打压收襟翼？

在这个提问中，我们看到了对于液压系统两种“增压”的混淆：一种是来自液压泵的增压，另一种是这里我们要重点解释的来自引气的增压。

来自液压泵的增压，比较易于理解。从显示器（A320或B737NG或其他机型）可以查询到它的关键参数：液压压强（hydraulic pressure），通常是3000 psi 左右。

压强是作用力与面积的比值，因此作动筒的横截面积越大，表示它能能够驱动的负载越重。读者朋友们只要走到主起落架和前起落架区域，比较一下不同作动筒的尺寸，就可以理解到这一点。

来自液压泵的增压，实际上是把化学能（发动机驱动泵）、电能（电动泵）或风能（RAT）等转换成液压油的机械能。不同的能量形式通过不同类型液压泵的转换作用， 通过泵的机械作动部件而传递给液压油。如果考虑管路侧壁摩擦力以及液体内部粘性等因素造成的损耗，那么当液压泵运转时，在液压泵处有最高的液压，而在舵面处有最低的液压；但是通常情况下，这些损耗的数值相对不大，因此在对飞行操作进行定性分析时，损耗是可以忽略的。

而来自引气系统的增压，只作用于液压油箱。按照FCOM的叙述，液压油箱增压系统 维持一个足够高的液压以避免液压泵因“空穴”而受损（maintain a high enough pressure to prevent their pumps from cavitating）。

请警惕这段写得稀里糊涂的英文，它导致了一些错误翻译，例如全国最大A320机队的中文版：“系统保证足够高的压力以避免泵产生气穴”。

首先，cavitaing 并不等于“气穴”，即便液压油里没有混入空气，也可以产生“空穴”。其次，“空穴”并不是由泵产生的。最后，避免产生“空穴”也不是目的……

手册里的配图，描述了这样的过程：发动机或其他气源向液压油箱提供了 经过降压的高压引气，因此管路中就有降压活门（PRESSURE REDUCING VALVE）。

严格讲，它只是另一个更大的部件（液压油箱增压组件，RESERVIOR PRESSURIZATION UNIT）的一部分。最终到达液压油箱的压力，只有 50 psi，相对于刚刚离开发动机之时，降低到了大约 1/4~ 1/3。

这个压强，和正常使用舵面时所需要的液压压强相比，微乎其微。因此，绝对不是液压泵的替代品。此外，传递这个压强的空气，也不可以进入液压管路。液压油箱的上半部分实际上可以想象成一个臌胀的“气囊”。

为什么需要有这个“气囊”呢？以下将要讲述的场景是比较形象的。

不妨想象一下，容纳液压油的管路系统，如果不被液压油所充满，那么其余空间必然要被“真空”或空气所填满，这就是所谓“空穴”的两种可能的类型；无论是存在哪种空穴，一旦液压泵运转起来，液压油的运动都将不是连续的，进而，无论是液压泵还是舵面，它们的运动也都将不会是连续的。

液压泵和舵面可能会发生类似于自来水管缺水时打开了水龙头之后所见到的那种可怕的震动，这样的震动是违背指令的，也产生部件损坏和安全后果。此外，空穴不像液压油那样能够带走大量的热量，因此，除了使液压泵发生严重的震动，空穴还导致液压泵上的热量快速积聚。

使用引气系统给液压油箱增压，是基于液压油已经得到了正确勤务这样一个前提。这就意味着已经排出了可能混入液压油的空气，从而液压油能够填满绝大部分的管路空间。因此，位于液压油箱顶部臌胀的“气囊”具有50 psi 的压强，对液压油保持挤压，主要是为了避免管路中的真空“空穴”的产生，而非“气穴”的产生。事实上，正如面前所分析，空穴即使是真空的，也同样是极其有危害性的。

但是，另一方面，许多维修工作却不可能避免地会让液压油管路混入空气。特别是更换液压部件；特别是更换液压油箱…… 因此，排气工作（bleed procedure）必不可少。

对于有些飞机，更换了重要的液压部件之后，甚至需要运转发动机并实际去操作舵面和反推等液压用户来完成充分排气；如果忽视了这样的善后工作，在飞机重新投入使用之后，将会发现液压泵不能正常驱动舵面（液压油中混有大量的“空穴”）。这方面典型的例子是 B737NG 更换 EDP……

请注意，“排气”一词的英文也是 bleed，这个词同样是一种类比，是指从液体中排出空气；因此要注意区别于“引气”（从压气机中引出空气）。

1、在液压油箱的实际结构中，是否确实存在一个由隔膜形成的“气囊”？增压引气是否和液压油面直接接触？为什么？

2、液压系统为什么需要引气系统的“增压”？

3、请形象地描述一下 50 psi 是多大的压强。

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转自：硬核航空

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