航空航天应用软管

图 1. 大型飞机液压系统（1-稳定器配平电机、2-紧急乘客门执行器、3-后缘襟翼驱动电机、4-发动机驱动泵、5-冲压空气涡轮泵、6-前轮转向系统、 7 – 动力传输单元，8 – 前沿 Stat 驱动电机，9 – 交流电机泵，10 – 液压电机驱动的发电机）。

软管应用

在最简单的单引擎螺旋桨驱动飞机和商用喷气式客机中都可以找到软管。虽然前者可能仅将软管用于燃料和仪表空气（皮托管静压）应用，但后者可能需要用于燃料、润滑、压缩气体、水、冷却剂和一系列复杂的液压系统的软管，这些系统负责移动飞行控制面和刹车系统，见图1。

移动不同的流体需要管道和软管，这就是通常所说的“飞机管道”。在陆地应用中，软管用于“在易受振动或需要很大灵活性的位置将移动部件与静止部件连接起来。它还可以用作金属管系统中的连接器。”[2]

管理机构

在美国，联邦航空管理局 (FAA) 是监管民用航空的主要政府机构。FAA 制定的规则和条例基于国际民用航空组织 (ICAO) 发布的国际标准，涵盖航空安全、安保、效率、规则和环境保护。FAA 发布的影响软管的文件通常包含在以下类别之一中：

1)咨询通告 (AC)：它们是非强制性的推荐做法，为如何遵守 14 CFR Aeronautics and Space Title 中的适航规定提供指导。一个例子是 AC 20-62，航空替换零件的资格、质量和识别。本文件为确定航空零部件和材料的质量、资格和可追溯性提供信息和指导。

2)适航指令（AD）：这些强制性文件是针对特定的一组飞机型号发布的。它会通知业主和运营商一些必须纠正的安全缺陷。例如，公元 95-26-13 年；Piper Aircraft, Inc. 飞机。本指令涵盖了与不符合某些技术标准订单 (TSO) 要求的机油冷却器软管组件相关的问题。它需要检查、更换和调整所述软管组件。

3) 技术标准指令 (TSO)：TSO 规定了民用飞机上使用的材料、零件、工艺和设备的最低性能要求。过去有三个与软管相关的 TSO：C42，Propeller Feathering Hose Assemblies；C53c，燃油和发动机机油系统软管总成；和 C75，液压软管组件。它们于 2016 年合并为一个名为 TSOC140、航空航天燃料、发动机油和液压软管组件的 TSO。一些目录仍然提到旧的 TSO，因为 FAA 表示，根据取消的 TSO 批准的物品可以继续按照其原始批准的规定生产。

                                                图 2. 航空软管的主要组成部分。

软管结构和制造标准

航空软管的设计与陆地应用中使用的软管相似。图 2 展示了它们的主要组成部分。
软管由内管、加强件和外罩组成。内管旨在提供低流动阻力，并在应用的压力和温度范围内保持灵活、流体兼容和稳定。

典型的结构材料包括丁腈橡胶、氯丁橡胶和聚四氟乙烯。Buna-N 是一种合成橡胶化合物，通常与石油基油和溶剂一起使用。氯丁橡胶也是一种合成橡胶化合物。它比 Buna-N 具有更好的耐磨性，但与石油基产品的化学相容性较低。最后，PTFE代表四氟乙烯，它比合成橡胶有很多优点。它具有广泛的工作温度范围（-65°F 至 +450°F 或 -19°C 至 233°C），并且几乎与使用的所有物质或试剂兼容。它对流动的阻力很小，并且被输送的流体通常不会粘附在壁上。它的体积膨胀比橡胶小，保质期和使用寿命几乎是无限的。 [2]

加强层负责软管的保压能力。它通过根据压力要求以各种组合和层将某些材料编织或包裹在内管上来实现这一点。增强材料的示例包括织物（棉、人造丝、涤纶、聚酯）和线材（碳或不锈钢）。

增强材料和层设计的组合用于创建三个压力类别：[2]

低压— 低于 250 psi。织物编织加固。
中等压力— 高达 3,000 psi。一根钢丝编织加固。较小的尺寸可承受高达 3,000 psi 的压力。较大的尺寸可承受高达 1,500 psi 的压力。
高压— 工作压力高达 3,000 psi 的所有尺寸。 
                                                   图 3. 航空软管装配有完整的防火装置。
软管盖可防止腐蚀、磨损或紫外线损坏等环境因素。它不会增加软管的保压能力。值得一提的一种特殊类型的盖子是耐火盖子，例如用于输送燃料的软管。图 3 展示了一个带有防火盖的软管示例。

用于飞机应用的软管也需要符合制造标准。表 1 列出了低压、中压和高压的一些常见规格。

                                                                表 1. 典型软管标准。
储存和使用寿命
软管中使用的材料可能会老化，也就是说，即使储存在适当的条件下并且从未投入使用，它们也可能会降解。在这种情况下，他们需要受到年龄控制，以跟踪自制造以来经过的时间。这种控制通常分为三类：

验收寿命——从治愈到验收日期的时间段。

保质期——从验收或交付之日起至使用之日的时间段。

使用寿命——从安装日期到拆除日期的时间段。软管或软管组件的安装日期通常由标签控制。 [6]

SAE AS5316（包括硬件组装之前的弹性体元件的弹性体密封件和密封件组件的存储）和 DOD 4140.27M（保质期 - 保质期物品管理手册）等标准规定了保质期物品的管理程序。例如，丁腈橡胶和氯丁橡胶的典型保质期为 15 年，而 PTFE 组件没有保质期限制。通常的做法是将软管存放在黑暗、凉爽、干燥的地方，两端用盖子密封。应保护它们免受循环空气、阳光、燃料、油、水、灰尘和臭氧的影响。

航空航天应用中软管组件的使用寿命受到严格监管，并取决于许多因素，例如飞机类型、飞机内的位置、压力（操作和喘振）、相对运动、温度（流体和环境）、安装弯曲半径、清洁程序和暴露于降解剂。

在许多情况下，寿命的结束是通过检查来确定的；软管组件维护和/或更换的建议是在“条件”的基础上进行的。在这种情况下指导的通用标准是 SAE ARP1658（已安装软管组件的目视检查指南）。另一个提供指导的文件是适航公告 AWB 02-006 第 2 期（柔性软管组件 - 维护实践）。表 2 展示了本公告中的一些视觉引导示例；几乎所有提供的箱子都需要立即更换。

                                                 表 2. 软管损坏示例（现场状况检查指南）。
最后的笔记
了解各种形式的软管故障，以及如何防止其发生，在航空航天应用中至关重要。虽然在任何应用中降低软管损坏的风险都很重要，但在飞行过程中软管受损会带来很高的安全风险。因此，重要的是要确保精心选择软管以满足规定的要求，并遵守标准和维护惯例。