飛控系統(tǒng)機(jī)械備份作動(dòng)器集成控制閥 微動(dòng)開(kāi)關(guān)改進(jìn)設(shè)計(jì)

李 蔚 姚慧婧

（中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，西安 710089）

1 原理概述

飛控系統(tǒng)機(jī)械備份作動(dòng)器的狀態(tài)指示由作動(dòng)器集成控制閥組件上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)提供，微動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的作用是將作動(dòng)器的工作模態(tài)（機(jī)械模態(tài)或電傳模態(tài)）通過(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的電信號(hào)提供給飛控系統(tǒng)[1]。當(dāng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)未能正確指示作動(dòng)器的工作模態(tài)，飛控系統(tǒng)將報(bào)機(jī)械離散故障。微動(dòng)開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)源是轉(zhuǎn)換閥的閥芯，機(jī)械備份作動(dòng)器通壓不通電時(shí)，為機(jī)械模態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)換閥不動(dòng)作，微動(dòng)開(kāi)關(guān)接通；機(jī)械備份作動(dòng)器通電后，轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換到電傳工作位，微動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)為電傳模態(tài)[2]。

2 存在問(wèn)題

微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在飛控系統(tǒng)機(jī)械備份作動(dòng)器上時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)被彈簧片壓緊在接通位置，如圖1所示，此時(shí)彈簧片有一定的變形量，產(chǎn)生壓緊力，測(cè)試微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)距離彈簧片安裝平面有0.5mm左右的高度。微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，指示作動(dòng)器工作在機(jī)械模態(tài)。在作動(dòng)器轉(zhuǎn)換過(guò)程中，轉(zhuǎn)換閥受到高壓油作用，從機(jī)械狀態(tài)轉(zhuǎn)換到電傳狀態(tài)，轉(zhuǎn)換過(guò)程中，轉(zhuǎn)換閥閥芯運(yùn)動(dòng)頂起壓在微動(dòng)開(kāi)關(guān)上的彈簧片，對(duì)應(yīng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)位置發(fā)生形變，是微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抬起并斷開(kāi)，指示電傳模態(tài)。如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)換閥運(yùn)動(dòng)到位后，彈簧片抬起高度不夠，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)未能完全抬起，微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于接通與斷開(kāi)的中間位置，微動(dòng)開(kāi)關(guān)不能給出電傳模態(tài)信號(hào)，此時(shí)飛控系統(tǒng)測(cè)試會(huì)報(bào)機(jī)械離散故障。

微動(dòng)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖1所示，轉(zhuǎn)換閥行程為4mm，B點(diǎn)為微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)位置。不考慮微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)造成的初始變形，轉(zhuǎn)換閥的彈簧底座在機(jī)械模態(tài)時(shí)與彈簧片之間存在1mm間隙，轉(zhuǎn)換閥完全轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，轉(zhuǎn)換閥的彈簧底座可以使彈簧片A點(diǎn)位置抬升3mm。

圖1 微動(dòng)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)示意圖

實(shí)際安裝中，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)使彈簧片有初始變形量0.5mm，即對(duì)應(yīng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)處由于轉(zhuǎn)換閥運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的實(shí)際變形量為0.91mm-0.5mm=0.41mm。理論上，微動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)需要運(yùn)動(dòng)0.4mm，理論值為微動(dòng)開(kāi)關(guān)留有0.01mm的行程余量。微動(dòng)開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)行程余量不足，在工作過(guò)程中，彈簧片平面度受圓柱滑閥轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，抬起高度發(fā)生變化，造成彈簧片存在某些特殊位置無(wú)法接通的可能。

3 改進(jìn)方法

（1）增加轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換行程。針對(duì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)行程不足的情況，增長(zhǎng)轉(zhuǎn)換閥彈簧支座的尺寸1mm，減小轉(zhuǎn)換閥彈簧支座與彈簧片之間的間隙，增大彈簧片的變形量，見(jiàn)圖2。

圖2 轉(zhuǎn)換閥彈簧支座優(yōu)化方案

（2）更換工作行程為2.5mm的微動(dòng)開(kāi)關(guān)。

（3）微動(dòng)開(kāi)關(guān)采用單體替代原兩組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，避免單個(gè)開(kāi)關(guān)故障造成誤報(bào)故障。

（4）采用杠桿原理驅(qū)動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，替代彈簧片工作模式，進(jìn)一步加大驅(qū)動(dòng)行程。

優(yōu)化后的微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件由微動(dòng)開(kāi)關(guān)座、彈簧、壓板等零件組成，采用單體杠桿原理工作模式，如圖3所示。

圖3 新微動(dòng)開(kāi)關(guān)組件組成

4 驗(yàn)證分析

更換設(shè)計(jì)后進(jìn)行仿真分析：當(dāng)轉(zhuǎn)換閥芯縮回時(shí)，彈簧相比其自由狀態(tài)壓縮1.6mm，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)距離壓板約0.3mm；當(dāng)轉(zhuǎn)換閥芯伸出時(shí)，彈簧相比其自由狀態(tài)壓縮2.4mm，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)被壓板壓下1.75mm位移。更換后的微動(dòng)開(kāi)關(guān)全行程2.5mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足運(yùn)動(dòng)要求，能夠正確指示作動(dòng)器當(dāng)前工作狀態(tài)，避免出現(xiàn)彈簧片抬起高度不夠微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)未能完全抬起的故障，見(jiàn)圖4。

圖4 運(yùn)動(dòng)仿真分析