航空鋁合金液壓導管疲勞壽命研究

張俊峰

（大連長豐實業(yè)總公司，遼寧 大連 116033）

現(xiàn)代航空航天事業(yè)迅猛發(fā)展，飛行器在運行速度與承載重量方面都有了巨大提升，通過液壓系統(tǒng)進行飛行器控制操作系統(tǒng)占領主要地位，液壓系統(tǒng)的周期與壽命對于航天器的安全飛行是至關重要的。航空飛行器的日常工作就是以液壓為主要核心，進行飛行活動；檢修與保養(yǎng)也主要從液壓系統(tǒng)的軟件和硬件兩個方面展開調查。通過對以往調查數(shù)據(jù)的整理可以發(fā)現(xiàn)：液壓導管、導管材料、導管所處的氣候環(huán)境以及運行過程中對液壓導管產(chǎn)生的壓力都對液壓導管的疲勞壽命產(chǎn)生重要影響[1]。由于鋁合金是一種全新的液壓導管材料，是否比以往使用的材料更好，值得關注與探究。同時，其他影響因素是否影響航空鋁合金液壓導管疲勞壽命，也是需要進行研究。因此，從液壓導管疲勞壽命常規(guī)試驗入手，對試驗過程中的設備及參數(shù)進行簡單調整，從而確保試驗方法適應于鋁合金液壓導管。

航空鋁合金液壓導管疲勞試驗屬于整體設備系統(tǒng)試驗，設計多個方面，因此需要進行模塊與步驟劃分，將試驗過程劃分成若干步驟，各步驟之間相互關聯(lián)，按順序進行。通常分為三部分，分別為試驗設備及材料準備、疲勞試驗過程以及實驗結果分析，對鋁合金液壓導管疲勞壽命進行分析，從而出具體壽命數(shù)值，為日后使用提供理論依據(jù)。

1 試驗設備及材料準備

1.1 試驗設備

鋁合金液壓導管疲勞試驗的設備是在原有檢測設備的基礎之上，裝配其他相關配件后將其調整為適用于鋁合金液壓導管試驗的試驗設備。試驗設備主要有六部分構成，分別為基礎試驗設備、鋁合金液壓導管、管套、鏈接頭、堵塞以及外套螺母，六部分進行組裝與裝配從而構成鋁合金液壓導管疲勞試驗設備[2]。但是，在裝配過程需要注意以下幾個方面：首先，在實驗設備裝配過程中，需要注意確保試驗設備的相關組件在水平方面處于一致高度，同時在接入鋁合金液壓導管后仍處在同一水平線上。其次，在試驗設備液壓導管連接處前后要加裝低摩擦軸承，主要便于對液壓導管進行旋轉與位移，使得液壓導管能夠在最大范圍進行移動，同時承受其應有的負荷。最后，試驗設備的底座必須牢牢固定在某一位置上，在實驗過程中不能發(fā)生移動，與此同時，安裝液壓導管實驗器材的試驗臺必須是剛性的，具有一定的硬度與穩(wěn)定性。

1.2 材料準備

本次試驗過程主要是對鋁合金液壓導管壽命與不銹鋼液壓導管壽命進行對比試驗研究。因此，要根據(jù)試驗原則設計對比試驗，選取相同規(guī)格、相同長度、相同數(shù)量的不銹鋼液壓導管和鋁合金液壓導管，在同一時間同一環(huán)境下進行試驗。試驗材料以及材料參數(shù)的選擇如表1中所示。

表1 液壓導管疲勞壽命試驗材料列表

通過表1，將試驗過程中所需要的試驗材料進行了詳細說明。相關數(shù)據(jù)的選擇與確定符合對照實驗要求，能夠確保液壓導管疲勞試驗結果具有科學研究意義。

2 液壓導管疲勞試驗過程

當實驗設備及材料準備完畢之后，就進入到疲勞試驗步驟。但是在開始疲勞試驗之間，要對試驗材料進行認真處理，例如清洗污漬，運輸過程及保存過程中液壓導管難免會出現(xiàn)污漬，污漬清洗能夠避免其他污染源對試驗結果產(chǎn)生影響[3]。然后，就可以將試驗材料安裝在試驗設備上，進行液壓導管連接，不銹鋼液壓導管與鋁合金液壓導管的安裝力度，需要參考材質的不同采用不同力度。

壓力測試主要是在試驗材料部門的橫向和豎向安裝壓力測試貼片，貼片連接引線后與電線固定在一起。在固定過程中要確保引線不被弄斷，引線長度必須一致，只有這樣數(shù)據(jù)檢測設備上才能夠清晰顯示數(shù)值，并且保證數(shù)值的準確性。壓力檢測與疲勞壽命檢測共同進行，與疲勞壽命綜合分析，能夠更加準確的對鋁合金液壓導管疲勞壽命進行評價。

完成上述工作后，就可以通過相關模型公式進行疲勞試驗數(shù)據(jù)的計算：

公式（1）中，a為不同材質的試驗材料參數(shù)，i為試驗的次數(shù)，通過上述公式的計算結果進行對比，就可以估算出不同材質導管疲勞壽命，并進行壽命長短的對比。在試驗過程中，需要按照上述公式進行計算之后，對計算結果進行挑選與剔除，剔除不合理數(shù)據(jù)，從而對試驗結果進行估算[4]。根據(jù)對照實驗原則，結果數(shù)值的偏差程度在合理的范圍內是可以保留并用于分析的，其余需要剔除，如果遇到數(shù)據(jù)不足情況，就需要增加試驗次數(shù)，從而確報試驗數(shù)據(jù)的準確性。

3 液壓導管疲勞試驗結果

通過數(shù)據(jù)的整理與分析，將試驗結果以表格形式進行呈現(xiàn)，有利于清晰明確的得出試驗結果，也有利于進行對比，從而發(fā)現(xiàn)何種材質液壓導管疲勞壽命長。

表2 不同材質液壓導管試驗結果對比

表1為五次實驗的數(shù)據(jù)結果整理對比表。整個試驗過程共進行了三次，三次結果平均值為最后試驗結果數(shù)據(jù)。由表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鋁合金液壓導管疲勞壽命更長，其結果優(yōu)于不銹鋼液壓導管。其疲勞壽命可以達到108次，壽命周期是非常長的，在日常保養(yǎng)與維修過程可以參照這一數(shù)值進行一系列檢修保養(yǎng)工作。

通過對液壓導管疲勞壽命試驗結果可以發(fā)現(xiàn)，鋁合金液壓導管可以承受多次使用而不發(fā)生疲勞損壞，可以說鋁合金材質用于液壓導管的生產(chǎn)是非常符合產(chǎn)品與性能要求的[5]。不但能夠承載更大液壓管道壓力，同時其疲勞性能表現(xiàn)的非常出色[6]。當然，試驗數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)必然存在一定偏差，這主要是由于試驗過程中無法完全模擬航空飛行器運行情況，這是客觀的無法避免的影響因素。除此之外，液壓導管的本身的平直度也是影響因素之一，各個零件之間只能確保外觀在水平線上，其內部重心很難確保在平直線上。因此，試驗數(shù)據(jù)需要與實際數(shù)據(jù)結合起來共同進行疲勞壽命分析，才能不斷完善目前的數(shù)據(jù)情況。

4 結束語

航空事業(yè)高速發(fā)展，對鋁合金液壓導管疲勞壽命進行試驗研究是非常重要的，是推動航空事業(yè)向前發(fā)展的關鍵一步。通過對液壓導管試驗設備及材料準備的闡述基礎之上，對不銹鋼液壓導管與鋁合金液壓導管的疲勞壽命進行對比試驗，發(fā)現(xiàn)鋁合金液壓導管疲勞壽命更長，更符合航空飛行器運行要求。因此，在日后航空事業(yè)發(fā)展過程中，要不斷對鋁合金液壓導管進行探索與研究，從而推動航空事業(yè)更加蓬勃發(fā)展。