淺談飛機發(fā)動機操縱系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展

李如紅

摘要：本文通過對飛機發(fā)動機操縱系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)形式、工作特點分析，總結(jié)發(fā)動機操縱系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，并對飛機操縱系統(tǒng)發(fā)展趨勢進行了分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機操縱系統(tǒng);油門;電傳

1機械式發(fā)動機操縱系統(tǒng)發(fā)展簡介

機械式發(fā)動機操縱系統(tǒng)是最早應(yīng)用的控制方式并持續(xù)地改進發(fā)展，目前仍廣泛使用?！皺C械式”操縱系統(tǒng)由連接飛機座艙油門桿和發(fā)動機油門控制搖臂的一系列拉桿機構(gòu)所組成的機械系統(tǒng)，主要有硬式、軟式和混合式機械操縱系統(tǒng)，但不論哪種操縱系統(tǒng)都要求在滿足機體結(jié)構(gòu)限制的條件下，確保操縱桿輸入和油門桿輸出各控制點的對應(yīng)關(guān)系，同時還應(yīng)盡量保證輸入和輸出的線性關(guān)系。

1.1硬式發(fā)動機操縱系統(tǒng)

硬式發(fā)動機操縱系統(tǒng)是由拉桿、搖臂、扭力和支座等主要構(gòu)件組成傳動機構(gòu)的系統(tǒng)，由多個平面四連桿機構(gòu)或空間連桿結(jié)構(gòu)串聯(lián)而成。其主要特性為具有較佳的操縱靈敏性，生存力較好，調(diào)整和使用維護較方便，但由于鉸接點較多而使構(gòu)造復(fù)雜化和重量加大。同時因其硬式傳遞結(jié)構(gòu)特點，決定系統(tǒng)空間布置靈活性受機體機構(gòu)限制較大，導(dǎo)致其傳遞行程不宜過長。因此，此類操縱系統(tǒng)主要應(yīng)用于早期的飛機，以及在教練機等外形較小的飛機。

1.2（半）軟式操縱系統(tǒng)

連桿機構(gòu)和鋼索組合形式是常見的軟式操縱系統(tǒng)，操縱拉桿一端連接手柄由座艙油門操縱臺駕駛桿進行控制，另一端連接搖臂控制發(fā)動機，中間部分由鋼索傳遞。發(fā)動機工作時飛行員通過移動座艙內(nèi)油門桿，驅(qū)動連桿機構(gòu)和鋼索組合進行線性運動，對發(fā)動機供油量調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對發(fā)動機狀態(tài)控制目的。軟式操縱系統(tǒng)因其鋼索與滑輪組合走向布置提升系統(tǒng)空間布置靈活性，油門線性傳遞油門準確性得到提升;但鋼索張力受環(huán)境溫度影響變化較大，換季維護時需對鋼索張力適應(yīng)性調(diào)整，增加了維護的工作量;在發(fā)展應(yīng)用過程中隨著引入鋼索張力調(diào)節(jié)器，根據(jù)環(huán)境溫度變化對發(fā)動機操縱系統(tǒng)張力自動進行適應(yīng)性調(diào)整，提升系統(tǒng)的可靠性。

軟式鋼索傳動形式較之于的多連桿硬式傳動，保證發(fā)動機操縱系統(tǒng)輸入輸出的線性運動基礎(chǔ)上，因鋼索柔性走向為系統(tǒng)在飛機上布置帶來更大的靈活性，同時，一定程度上改善操縱系統(tǒng)人機較好聯(lián)動的效果，使其得到廣泛應(yīng)用。

1.3推拉鋼索操縱系統(tǒng)

機械式操縱系統(tǒng)在軟式操縱系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展改進，出現(xiàn)推拉鋼索（如圖1）發(fā)動機操縱系統(tǒng)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可概括為“軟軸式”操縱系統(tǒng)。較之于滑輪加鋼索的“軟式”結(jié)構(gòu)，“軟軸式”操縱系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)極大地改進優(yōu)化機械式操縱系統(tǒng)，其具有以下優(yōu)點：

1）安裝簡單，具有較高的可靠性和使用壽命，無需特別的潤滑和維護;

2）節(jié)省空間和重量，可以在控制限度內(nèi)自由彎曲;

3）可以同時傳遞推力和拉力，無需滑輪導(dǎo)向。

同時，根據(jù)系統(tǒng)機構(gòu)特點決定了推拉鋼索受折彎和扭轉(zhuǎn)會導(dǎo)致了鋼索芯變形，內(nèi)部滑軌不能順暢的進行直線運動，滾珠和鋼索護套內(nèi)壁接觸應(yīng)力增大，則將出現(xiàn)油門“空行程”和“摩擦力”增加的現(xiàn)象，進而造成對發(fā)動機狀態(tài)控制精準度的下降。因此，在推拉鋼索進行全機布局時，應(yīng)嚴格執(zhí)行鋼索最小彎度等技術(shù)要求，避免急彎、小角度彎曲、連續(xù)空間折彎等情況的出現(xiàn);裝配過程中，注意選取合適的鋼索芯固定工具，避免在安裝接頭過程中導(dǎo)致鋼索芯扭曲變形，甚至損壞;同時與發(fā)動機連接部分還應(yīng)考慮根據(jù)發(fā)動機工作時產(chǎn)生的振動情況進行適應(yīng)性改進，例如，若采用推拉鋼索直接連接發(fā)動機搖臂的方式，則當發(fā)動機運動時，極易造成功率波動，因此可考慮在發(fā)動機與鋼索連接處增加柔性連接，補償發(fā)動機的運動。

目前，推拉鋼索應(yīng)用技術(shù)是機械式操縱系統(tǒng)進一步發(fā)展優(yōu)化的結(jié)果，系統(tǒng)機構(gòu)自身重量輕，機上布置空間靈活性、系統(tǒng)傳遞精度等都得到了優(yōu)化提升，給飛機機械式操縱系統(tǒng)應(yīng)用提供了更優(yōu)的選擇方案。

2發(fā)動機電傳油門操縱系統(tǒng)簡介

隨著飛機數(shù)字飛行控制系統(tǒng)（DFCS）技術(shù)應(yīng)用，極大地減輕了飛行員操縱負擔(dān)，提升了飛機操縱控制品質(zhì)?；跀?shù)字電傳飛控操縱系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)越性，近年來隨著國內(nèi)航空制造業(yè)發(fā)展，發(fā)動機電傳油門操縱系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍、民機領(lǐng)域。電傳操縱系統(tǒng)核心是“電信號”傳遞，主要實現(xiàn)方式為將油門桿的位移變化量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬟f至發(fā)動機控制設(shè)備，通過伺服機構(gòu)進行油量調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對發(fā)動機狀態(tài)的控制。

發(fā)動機電傳操縱系統(tǒng)具備手動模式、自動模式。手動模式，即通過飛行員操縱油門桿進行發(fā)動機狀態(tài)控制;自動模式，即自動油門系統(tǒng)（A/T）用于起飛至著陸期間自動控制發(fā)動機推力，減輕飛行員工作量;是一個計算機控制的機電系統(tǒng)，主要與數(shù)字飛行控制系統(tǒng)（DFCS）和飛行管理計算機系統(tǒng)共同控制發(fā)動機推力。其組成主要有：自動油門計算機、方式控制面板（MCP）、A/T伺服作動器、功率桿角傳感器（PLA）、A/T斷開電門、起飛復(fù)飛電門、自動飛行狀態(tài)信號牌（ASA）、推力方式信號牌（TMA），還有其他傳感器等。A/T計算機利用來自各種系統(tǒng)的輸入信號，按照發(fā)動機推力自動控制規(guī)律計算出最佳的油門指令，輸出油門位置指令給A/T伺服機構(gòu)，推動油門桿，從而控制發(fā)動機推力。

相比機械式操縱系統(tǒng)，發(fā)動機電傳操縱系統(tǒng)應(yīng)用實現(xiàn)了從“油門桿角度與發(fā)動機燃調(diào)角度對應(yīng)關(guān)系線性控制”到油門桿與發(fā)動機狀態(tài)之間“點位”的控制，系統(tǒng)控制精確度更高、操縱品質(zhì)更佳。

3發(fā)動機操縱系統(tǒng)發(fā)展趨勢

飛機電傳操縱系統(tǒng)實現(xiàn)操縱系統(tǒng)從“機械式”傳遞向“電信號”傳遞方式技術(shù)迭代發(fā)展。電傳油門操縱系統(tǒng)對控制發(fā)動機的電信號的傳遞、接收處理、反饋數(shù)字式信號是關(guān)鍵，因此，發(fā)動機油門電傳操縱系統(tǒng)是基于數(shù)字式發(fā)動機控制系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)成功應(yīng)用得到推廣延伸技術(shù)。飛機發(fā)動機電傳操縱系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為當前及今后很長一段時期的應(yīng)用趨勢，其系統(tǒng)可靠性高，精確度高，便于檢測維護等優(yōu)點，提升了系統(tǒng)優(yōu)越性。

隨著電傳油門的應(yīng)用，發(fā)動機操縱系統(tǒng)將從原來相對獨立的機械式操縱系統(tǒng)，逐步轉(zhuǎn)化為飛機機電系統(tǒng)一個細小的分支，與發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)相互交聯(lián)工作。系統(tǒng)檢查方法隨之優(yōu)化，傳統(tǒng)機械式操縱系統(tǒng)通過對系統(tǒng)操縱力、鋼索張力、油門空行程等項目檢查測量以確保系統(tǒng)可靠性、正確性，而電傳操縱系統(tǒng)則以通電方式對油門角度與發(fā)動機狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系進行檢查，從而保證系統(tǒng)正確性，檢測方法更為便捷。

4結(jié)束語

發(fā)動機操縱系統(tǒng)伴隨著飛機誕生而存在，根據(jù)飛機制造技術(shù)發(fā)展、飛行員對駕駛品質(zhì)需求，在應(yīng)用中不斷地發(fā)展改進，發(fā)動機操縱系統(tǒng)經(jīng)歷從機械式到電傳系統(tǒng)技術(shù)變革，發(fā)動機操縱系統(tǒng)穩(wěn)定性、精確性等不斷改進，系統(tǒng)可靠性提高，提升了飛行員操作品質(zhì)，確保了試飛安全。電傳油門操縱系統(tǒng)將因其結(jié)構(gòu)重量輕、便于檢查、使用便捷等優(yōu)點，使其廣泛應(yīng)用于軍民機領(lǐng)域。