直通式油門臺防突破能力分析與試驗

隋杰飛　周宇穗

【摘 要】直通式油門臺的防突破能力一直是適航關注的重點，而油門臺中的止動面傾角是油門臺防突破能力和操縱性能設計的關鍵。采用對兩種不同止動面傾角的油門臺進行對比試驗的方法，通過嚴格的動態(tài)突破試驗和操縱評估試驗，研究了兩種典型傾角的油門臺的防突破能力和操縱性能，并指出小傾角的油門臺防突破能力更優(yōu)，操縱性能可接受，為確定最優(yōu)的油門臺構型提供的設計依據(jù)。

【關鍵詞】直通式油門臺；動態(tài)突破；止動面傾角；反推扳機

0 引言

油門臺是飛行員控制發(fā)動機正推力和反推力的操縱部件。常用的油門臺主要有背負桿式和直通式兩種形式，背負桿式油門臺正推力和反推力由兩根桿分別控制，直通式油門臺正推力和反推力由同一根桿操縱[1]。直通式油門桿因其結構簡單、體積小，在公務機和支線客機上廣泛采用。但直通式油門臺存在油門桿突破風險，在飛行員劇烈操縱油門桿時，油門桿可能從正推力行程直接進入反推力行程。油門桿突破會造成反推力裝置意外打開，給飛機帶來安全隱患，同時油門桿突破也不滿足適航條款§25.1155要求，因此，直通式油門臺在設計上必須考慮防突破能力。

1 直通式油門臺設計

適航條款§25.1155要求：具有反推力操縱的油門臺必須有防止被誤動的措施。該措施在飛行慢車位置必須有確實的鎖或止動器，而且必須要求機組采取另外明顯動作，才能將操縱器件從正推力位置移開[2]。因此，直通式油門臺在慢車位置均設置有確實的鎖或止動器，飛行員在將油門桿從正推力行程拉到反推力行程時，均需要額外的操縱使油門臺上的鎖解鎖或越過止動器。

常見的直通式油門臺結構，油門桿在正推力行程和反推力行程按照兩條不同的滑軌運動，兩條滑軌在慢車位置相交處有一個臺階作為止動面，油門桿從正推力行程運動到慢車位置時，油門桿上的滾柱會被滑軌止動面擋住，飛行員需上提油門桿上的反推扳機，使反推扳機帶動油門桿滾柱向上運動，滾柱越過滑軌止動面，油門桿才能進入到反推行程。油門桿滾柱由一個內部彈簧保持滑軌下表面運動，在飛行員不操縱反推扳機上，滾柱不會越過滑軌止動面，內部彈簧的壓力一般設置在6lb左右，飛行員只需克服6lb的彈簧力就可將反推扳機提起。[3]

2 防突破與操作性權衡

油門臺滑軌止動面設計防突破能力較強，但存在一個操縱性問題，飛行員在進行反推操作時，往往上提反推扳機同時后拉油門桿，這造成了反推扳機提起困難。究其原因在于，飛行員后拉油門桿使油門桿滾柱擠壓滑軌止動面，此時再上提反推扳機，滾柱沿滑軌止動面往上運動，滾柱與滑軌止動面之間產(chǎn)生了較大的摩擦力，該摩擦力使反推扳機提起困難。

為優(yōu)化反推扳機的操縱，一個簡單有效的解決方案是在油門臺滑軌止動面上設置一個傾斜角度，使油門桿后拉力產(chǎn)生一個向上的力分量來部分抵消滾柱與滑軌止動面的摩擦力，使反推扳機易于提起，油門臺滑軌止動面傾角設計如圖1所示。油門臺滑軌止動面傾角設計改善了反推扳機的操縱力，但同時會削弱油門臺的防突破能力，因為在飛行員劇烈操縱油門桿時，油門桿滾柱高速撞擊滑軌止動面，由于滑軌止動面傾角的存在，滾柱運動會產(chǎn)生一個斜向上的速度分量，使?jié)L柱越過滑軌止動面進入反推行程。因此油門臺滑軌止動面傾角設計應在防突破能力和反推扳機操縱性之間權衡考慮。

3 對比試驗

油門臺滑軌止動面傾角設計既要保證反推扳機在任何操作情況下都易于提起，又要保證飛行員在劇烈操作中不會發(fā)生突破現(xiàn)象。傾角設計可通過計算機模擬的方法來確定，但由于油門桿滾柱與滑軌止動面之間的碰撞與不同飛行員操作有很大影響，人為因素影響導致計算機模擬的準確度較低。本文采用對比試驗的方法，利用兩種不同傾角的油門臺直接進行飛行員對比操作來驗證。根據(jù)碰撞初步分析，選取傾斜角1°和10°兩種油門臺作為對比試驗的試驗件，1°傾斜角油門臺滑軌構型如圖2所示，10°傾斜角油門臺滑軌構型如圖3所示，兩種構型的油門臺均安裝在飛機真實駕駛艙環(huán)境中，選取20位飛行員和機務組成志愿者團隊，分別進行油門臺動態(tài)突破試驗和反推扳機操縱力操縱評估試驗.

油門臺動態(tài)突破試驗程序：志愿者用最快速度將油門桿從最前面位置往后拉，使油門桿滾柱快速撞擊滑軌止動面，檢查油門桿是否發(fā)生突破。

反推扳機操縱力評估試驗程序：油門桿在慢車位，志愿者將油門桿往后拉的同時上提反推扳機，評估反推扳機操縱力是否可接受。

4 試驗結果

通過對兩種傾角的油門臺進行動態(tài)突破試驗和反推扳機操縱力操縱評估試驗，試驗結果如表1所示。

從試驗結果可以看出，1°傾角的油門臺在20次動態(tài)突破試驗中未發(fā)生突破現(xiàn)象，而10°傾角的油門臺在20次動態(tài)突破試驗中發(fā)生14次突破現(xiàn)象，10°傾角的油門臺防突破能力不可接受。而在反推扳機操縱力操縱評估試驗，1°傾角的油門臺和10°傾角的油門臺經(jīng)20人評估均可接受。因此，選定1°傾角的油門臺作為油門臺的最終構型。

5 結論

本文通過對直通式油門臺滑軌止動面防突破能力分析，采用對比試驗的方法對兩種不同傾角的油門臺進行動態(tài)突破試驗和操縱評估試驗，試驗結果表明，10°傾角的油門臺防突破能力較差，而1°傾角的油門臺防突破能力較強，并且操縱力評估均可接受。本文研究成果為某飛機確定了油門臺最優(yōu)構型提供了設計依據(jù)，也為其它直通式油門臺的防突破設計提供借鑒意義。

【參考文獻】

[1]葛濤.試驗臺用多總線數(shù)字式油門桿設計與研制[J].南京航空航天大學，2005.

[2]中國民用航空局.中國民用航空規(guī)章第25部運輸類飛機適航標準[S].CCAR-25-R4， 2011.Aircraft Design.2001（4）：79-191.

[3]武強，李曉重，陳根生.座艙發(fā)動機油門桿的操縱對發(fā)動機工作影響的分析[C]//第十五屆中國科協(xié)年會第13分會場：航空發(fā)動機設計、制造與應用技術研討會論文集.中國貴州貴陽，2013.

[責任編輯：鄧麗麗]