液压系统是航空航天等产品的重要系统之一。飞机的操纵系统如水平尾翼、垂直尾翼、襟翼、副翼、方向舵、执行助力器、变臂器、人感系统等均采用了液压控制系统；飞机发动机恒速、恒频调解，火力系统中的雷达与炮塔的跟踪，电源系统的恒速、恒频调解，前起落架转弯，机轮刹车系统等亦采用了液压系统控制。随着飞机特别是军用飞机不断向高速、高机动性、高生存能力和高能量效率方面发展，以及多电飞机的设计与实现，未来的机载液压系统要求有更高功率/重量比和多能源协同优化设计。因此，未来飞机液压系统必将朝着体积小、质量轻、高压化、变压力、大功率、多余度等方向向前迈进[1-3]。
1 飞机液压系统的功能、组成以及液压传动的特点[4-6]
1.1 飞机液压系统的功能、组成
液压系统是指飞机上以油液为工作介质、靠油压驱动执行机构完成特定操纵动作的整套装置。为保证液压系统工作可靠，特别是提高飞行操纵系统的液压动力源的可靠性，现代飞机上大多装有两套(或多套)相互独立的液压系统。它们分别称为公用液压系统和助力（操纵）液压系统。公用液压系统用于起落架、襟翼和减速板的收放，前轮转弯操纵，驱动风挡雨刷和燃油泵的液压马达等；同时还用于驱动部分副翼、升降舵（或全动平尾）和方向舵的助力器。助力液压系统仅用于驱动上述飞行操纵系统的助力器和阻尼舵机等，助力液压系统本身也可包含两套独立的液压系统。为进一步提高液压系统的可靠性，系统中还并联有应急电动油泵和风动泵，当飞机发动机发生故障使液压系统失去能源时，可由应急电动油泵或伸出应急风动泵使液压系统继续工作。
液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制调节元件和辅助元件。①动力元件，其作用是将电动机或发动机产生的机械能转换成液体的压力能，包括主油泵、应 急油泵、蓄能器和油箱等。②执行元件，包括液压作动筒和液压马达和助力器等，其功能是将液体的压力能转换成机械能。③控制调节元件，包括压力阀、流量阀、方向阀和伺服阀等，用于控制系统中的油液流量、压力和执行元件的运动方向。④辅助元件，包括密封件、导管、油滤、压力表和散热器等，其作用是保证系统正常工作的环境条件，指示工作状态。
1.2 液压传动的特点
液压传动是将机械能转换为流体的压力能，并依靠该压力能实现能量的传递。液压传动的工作特征：运动速度的快慢，取决于流量的大小；执行机构输出力的大小，取决于液体压力的高低。系统的功率取决于流量和压力。液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：
（1）液压传动装置能在运行过程中进行无级调速，调速方便且调速的范围大。
（2）在同等功率情况下，液压传动装置体积小，重量轻，结构紧凑，同等功率的液压马达重量只是电动机的1/6。
（3）液压传动装置工作比较平稳，反应快，能高速起动、制动和换向。且换向频繁。
（4）液压传动装置易于实现自动化及过载保护。便于控制、调节，操纵省力。
（5）液压传动装置能很方便地实现直线运动和回转运动。
（6）元件的排列和布置也具有很大的机动灵活性。
（7）液压传动装置在油中工作，润滑好，寿命长。
（8）液压元件实现了系列化、标准化，易于设计制造。
此外，液压系统存在油液泄漏、因能量损失降低总效率、工作温度受限、油液污染、液压元件精度要求高等问题。总的说来，液压传动的优点较多，而且，随着生产技术的发展这些问题会逐步得到解决。因此液压传动在航空领域有着广阔的发展前景。
2 航空液压系统的发展趋势
由于液压系统的驱动功率密度大、快速性好、刚性大等优点，同时，它还便于利用飞机上多种形式的能源系统，液压技术在航空领域得到了广泛的应用。随着科学技术的不断发展，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、系统工程、现代管理、环境科学等高新技术不断交叉、融合，为液压技术提供了广阔的发展空间。同时，飞机特别是机载液压系统的飞速发展对液压系统提出了更高的要求。为此，航空液压系统将朝着质量轻、体积小、高压化、大功率、变压力、多余度等方向发展[2,6-8]。
（1）重量轻、体积小
随着飞机向着高速、高机动性方面发展，减轻机载液压系统的重量和减小其体积是发展下一代飞机的必然要求，从未来高性能飞机的飞行性能与合理的重量分配来看，最有利的机载液压系统重量应小于全机重量的1%，而目前机载液压系统的重量约占整机重量的3%～15%。因此，减轻机载液压系统的重量和减小其体积是发展下一代飞机的必然趋势。
（2）高压化
世界各国特别是美国近20年来的大量研究表明，减轻机载液压系统重量和缩小其体积的最有效的途径是提高机载液压系统的工作压力。美国海军的研究表明，机载液压系统的工作压力为55.2MPa（8000psi）时，相对于压力为20.7MPa（3000psi）机载液压系统，重量减轻了30%，体积缩小40%。可以预见高压化是未来飞机机载液压系统发展的一种主要趋势。
系统高压化，在有效降低系统的重量和体积的同时，会降低系统效率、增加系统发热量、使压力脉动和管路振动更加严重、提高飞机维护成本。因此，飞机液压系统压力级别的选取，应使得飞机总体和系统的综合效能最佳[9]。经过多年的研究，解决诸多关键技术难题，引进第三代飞机，我国首次研制出了28MPa高压液压柱塞泵，为我国航空液压系统高压化打下了基础。
（3）大功率
未来飞机要求液压系统的功率大幅度地提高，主要原因是飞机性能的提高使得机上利用液压动力的控制操纵功能增多；飞机速度加快和机动性的提高导致飞机控制舵面承受的气动力载荷变得更大、作动速率也更快，因而驱动这些舵面的液压作动器的功率将更大；随着主要控制技术的应用和发展，飞机液压系统的功率也会不断提高。
（4）变压力泵源系统
机载液压系统向着高压化、大功率方向发展，其带来的是系统无效功率的增加，而机载液压系统无效功率的主要体现形式是产生大量的热，从而导致机载液压系统的温度急剧升高，温度升高将加速介质老化。因而，恒压变量泵源系统是不能胜任未来飞机发展需要的。对现有的机载液压系统来说，执行机构的工作效率相对高于系统泵源的效率，绝大部分的功率损耗是泵源产生的或与泵源的工作形式有着密切联系的。鉴于此，美国、英国等国家正在研制变压力机载液压系统，提出了双级压力变量泵及智能泵两种机载液压系统的泵源形式，以解决未来飞机机载液压系统高压化大功率所产生的负面影响。
（5）工作部分采用余度技术
为了适应电传操纵系统和主动控制技术在飞行控制系统中的应用，液压系统的工作部分和能源部分日趋采用余度技术。如飞机舵面采用三余度或四余度驱动系统后，可实现单故障—工作、双故障—安全，或双故障—工作、三故障—安全的水平。可以预见，在不久的将来，三余度或四余度的高可靠性液压系统将会在飞机上得到普及。
（6）减小无效功耗技术
飞机对机载液压系统提出高压、大功率的要求，但是也带来了新的问题，突出的是液压系统发热量的增加。为了解决减小无效功耗问题，国外首先提出了机载智能泵源系统概念。智能泵源系统是利用负载敏感泵的原理，用微型计算机控制器对液压泵进行控制的泵源系统，为实现控制需要在液压泵和系统上安装必要的传感器包括压力传感器、流量传感器、位移传感器和温度传感器等。控制器通过感知系统的状态参数，按照压力和流量指令控制液压泵的排量，最终实现泵源与负载的最佳匹配。
3 结语
为了满足飞机等航空工业发展的需要，航空制造技术领域必须加大经费和人员投入，大力加强自身各方面技术的发展，如大力开展复合材料、钛合金和铝锂合金材料等新材料、新结构、新工艺的研究，以及加强高速数控加工技术、亚微米级超精密加工和复合超精密加工技术、纳米级超精密加工技术、激光微细加工技术等的应用研究 [8]，努力开发高精密液压元件，以提高航空液压系统的综合性能，进而促进我国航空事业的飞速发展。
参考文献:
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