民用飛機(jī)EHA/EBHA/EMA技術(shù)淺談

陳才

【摘 要】本文對EHA、EBHA、EMA在民用飛機(jī)上的應(yīng)用，以及EHA、EBHA、EMA的架構(gòu)、組成、特點(diǎn)進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】EHA；EBHA；EMA

0 前言

隨著多電技術(shù)在民用飛機(jī)上的大量應(yīng)用，以EHA、EBHA、EMA為代表的電動(dòng)作器在民用飛機(jī)上應(yīng)用越來越廣泛，EHA/EBHA在空客A380和A350上的成功應(yīng)用，EMA在波音787的成功應(yīng)用。

EHA、EBHA、EMA最主要目的是電能系統(tǒng)部分取代原來的液壓驅(qū)動(dòng)部分，實(shí)現(xiàn)功率電傳作動(dòng)，從而減少了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的重量和全機(jī)級的液壓管路分布。

1 概念介紹

EHA（Electrohydro-static actuation）電靜液作動(dòng)器，在民用飛機(jī)領(lǐng)域，EHA作為備份，在正常情況下不工作，僅當(dāng)在作動(dòng)器液壓源失效的情況下使用。

EBHA（Electric backup hydraulic actuation） 電備份液壓作動(dòng)器，EBHA具備兩種模式，正?？刂朴梢簤候?qū)動(dòng)完成，備份模式下由電驅(qū)動(dòng)完成。在民用飛機(jī)領(lǐng)域，EBHA作動(dòng)器在正常的飛行過程中開啟工作，由液壓驅(qū)動(dòng)。在失去液壓能源的情況下，改用備份模式。

EMA（Electromechanical actuation） 機(jī)電作動(dòng)器，采用機(jī)電結(jié)構(gòu)，電力作為驅(qū)動(dòng)源，機(jī)械結(jié)構(gòu)作為輸出。截止目前，民用飛機(jī)領(lǐng)域，僅波音787飛機(jī)上有EMA的應(yīng)用，在787的左右4#及5#擾流板采用了EMA。

2 EHA

EHA是電動(dòng)靜液伺服系統(tǒng)，EHA作動(dòng)器本體由電機(jī)、電控單元、液壓泵、液壓油箱、檢測閥、油濾、釋放閥、管道和液壓作動(dòng)器組成，采用電機(jī)、液壓泵一體化結(jié)構(gòu)的集成設(shè)計(jì)制造。其中，電機(jī)采用無刷直流270V電機(jī)，液壓泵采用定量泵（Fixed displacement pump），泵完全封閉于液壓油箱內(nèi)，全封閉式的結(jié)構(gòu)有效保證了泵在理想的條件下運(yùn)行，可提供長久、免維護(hù)的使用壽命。

其簡要的作動(dòng)控制原理圖1所示，通過飛控計(jì)算機(jī)發(fā)動(dòng)指令給電液控制單元，在電源的輸入下，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵工作，從而驅(qū)動(dòng)作動(dòng)筒作動(dòng)，并反饋?zhàn)鲃?dòng)筒位置信息給飛控計(jì)算機(jī)。

其主要的特點(diǎn)為：1）完全采用電源作為輸入功率，不需要集中式液壓能源供應(yīng)（也就是液壓能源系統(tǒng)）；2）自封閉箱體，其內(nèi)部機(jī)理仍然為液壓傳動(dòng)；3）功率密度大，重量輕、噪音低、體積??；4）由于彈性密封件易老化，因此EHA的使用時(shí)間較短，5-10年。

3 EBHA

EBHA由電機(jī)、液壓泵、作動(dòng)筒、功率控制器、伺服閥和電控單元等元器件組成，它通常被作為傳統(tǒng)的液傳系統(tǒng)與備份電液系統(tǒng)結(jié)合成雙余度的配置，因此，EBHA含有兩個(gè)獨(dú)立的能源（傳統(tǒng)的集中液壓源和EHA所需的電源），任何一種能源可通過模式切換獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)同一作動(dòng)筒，EHA模式作為備份，待電液作動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)接替工作，此切換是由特制的電磁換向閥完成的。其中，電機(jī)為270V直流電機(jī)，液壓泵也采用定量泵（Fixed displacement pump） 。

EBHA可以認(rèn)為是傳統(tǒng)的電液伺服作動(dòng)器加上備份的EHA構(gòu)成的雙余度配置，并集成在一個(gè)模塊內(nèi)，如圖2所示。正常模式下，飛控計(jì)算機(jī)控制單元通過對伺服控制閥發(fā)送命令信號，從而調(diào)節(jié)液壓流量，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器帶動(dòng)舵面工作；在備份模式下，切換至電靜液驅(qū)動(dòng)模式（也就是EHA模式），通過飛控計(jì)算機(jī)發(fā)送指令給電液控制單元，按照EHA的方式工作。

EBHA的主要特點(diǎn)有：1）通常比雙串聯(lián)或兩個(gè)獨(dú)立的單個(gè)作動(dòng)器體積小，重量輕，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2）滿足失去液壓系統(tǒng)的要求；3）通過模式切換獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)同一作動(dòng)筒。

4 EMA

EMA相對EHA/EBHA而言，EHA/EBHA的內(nèi)部機(jī)理屬于液壓作動(dòng)，而EMA完全采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，完全取消了液壓源，直接由無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。EMA作動(dòng)器本體由電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)鏈、控制單元、以及位置、速度、電壓和電流監(jiān)控裝置等組成，其中電機(jī)采用270V直流電機(jī)。

在工作狀態(tài)下，通過飛控計(jì)算機(jī)發(fā)動(dòng)指令給控制電子，通過直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換為輸出桿的直線位移動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)舵面工作，并反饋位移位置等信息給飛控計(jì)算機(jī)。

EMA的主要特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)緊湊、便于安裝、工作效率高、無污染、系統(tǒng)可靠性高、便于維護(hù)；2）因?yàn)樗鼪]有內(nèi)部液壓系統(tǒng)，更小、復(fù)雜性更低、內(nèi)部零件少、剛度更好；3）因?yàn)闆]有液壓系統(tǒng)的效率問題和泄漏問題，EMA更有效率也更適合于長期貯存，壽命較長，一般10年以上，但是需要定期的潤滑。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]