2013年5月13日 星期一

飛機系統 08 液壓系統 (1)

在最前面提過飛機基本的三個動力來源分別是氣動力、電力以及液壓,而其中液壓提供了飛機大部分操控面的運作,主要包括起落架、貨艙門、飛行操控面及引擎反推力(並非每個機型都使用液壓,有的使用氣動力)。起落架和飛行操縱面包含的範圍比較廣泛,未來再另開主題討論。

好,接下來要講液壓的原理。



先看上圖。當我們對一密閉空間施力時,壓力會平均分布到每一處,稱為巴斯卡原理。壓力是單位面積承受的力,用式子來表示就是 P = F / A。接著看圖的下半部。現在這個系統裡有兩個活塞,從1號施的力我們叫做 F1,面積為 A1,2號活塞的力和面積分別為 F2及 A2。那根據巴斯卡原理,兩邊的壓力是相等的,所以 F1 / A1 = F2 / A2。 如果兩個活塞的截面積相等,則 F1 = F2,但從圖中我們可看出2號活塞比較粗,假設它的面積是1號的4倍好了,那上面的式子就可以化成 F1 = F2 / 4,也就是說,在1號活塞施一倍的力可以在2號產生四倍的力,可以達到省力的效果。不過有一好沒兩好,1號活塞推動的距離當然要比2號活塞移動的距離多。

那為什麼要使用液壓呢?使用液壓有下列幾項好處:

  • 力的傳遞效率高,幾乎是100%。
  • 沒有潤滑的問題,液壓油可提供足夠的潤滑作用。
  • 透過液壓裝置的設計,可以達到活塞式或旋轉的運動。
  • 和使用電力驅動必須的電動馬達及機械裝置相較之下,液壓系統所佔用的空間和重量都較小。
那講完了基本的原理和為什麼要使用液壓系統,接著我們來看看一個基本的液壓系統需要有哪些元素。


液壓系統必須要有傳遞力的媒介,也就是液壓油,液壓油需要一個儲存的容器,並經過適當的加壓,通過傳送的管路到各個用戶端去,也就是如上簡圖所示。

液壓的儲存槽 (reservoir)提供的存放液壓油的空間,下遊的液壓幫浦 (hydraulic pump)則將液壓油建壓,以大飛機的液壓系統而言,壓力大約是3000磅 /平方英吋 (psi)。 在進入各個用戶端之前還會透過一些控制閥 (control valve)來做一些調整,當然這部份就蠻複雜的,就先不交代了。

先講到這邊,接下來再來談談液壓系統的各個部份。

《待續》

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