淺談電壓對某型機(jī)升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)步長的影響

馬騰 屈一帥 劉杰 余立

摘? 要：升降舵調(diào)整片是飛機(jī)輔助操縱系統(tǒng)的重要部件，用于減小或抵消駕駛員操縱主操縱面時的操縱力，減輕長時間飛行的疲勞，其偏轉(zhuǎn)步長直接影響調(diào)整片動作能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文分析了升降舵調(diào)整片操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理，通過建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步分析了電壓對升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)步長的影響，最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)其影響規(guī)律，對以后地面通電調(diào)試和故障排查具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：升降舵調(diào)整片;人工配平系統(tǒng);步長;步進(jìn)電機(jī)

引言

升降舵調(diào)整片是某型飛機(jī)輔助操縱系統(tǒng)的重要部件，安裝在升降舵面，其作用是用于平衡或消除飛機(jī)在各種飛行狀態(tài)下作用在駕駛桿上的力。人工操縱升降舵調(diào)整片是通過左、右駕駛桿上的人工配平開關(guān)控制配平放大器和配平舵機(jī)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械操縱。其操縱方式是脈動式，即根據(jù)按壓時間位移部分行程（也稱步長）。

本文通過對升降舵調(diào)整片人工配平系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)的分析，并建立數(shù)學(xué)模型對電壓影響因素進(jìn)行探討。

1? 升降舵調(diào)整片人工配平系統(tǒng)簡介

升降舵調(diào)整片人工配平系統(tǒng)是某型機(jī)飛行輔助操縱系統(tǒng)的一部分，它由手動配平開關(guān)，配平放大器和配平舵機(jī)組成。配平放大器和配平舵機(jī)為自動飛行控制系統(tǒng)的一部分，當(dāng)未接通自動駕駛儀條件下，利用手動配平開關(guān)可進(jìn)行人工電氣配平操作，實(shí)現(xiàn)升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)。此外，該系統(tǒng)還向調(diào)整片位置中立指示燈提供位置中立顯示信號，向EICAS提供配平舵機(jī)位置信號，向集中告警系統(tǒng)和UFDR提供俯仰配平系統(tǒng)失效信號由上圖可知，配平放大器是升降舵調(diào)整片配平系統(tǒng)的控制管理部件，它根據(jù)控制指令驅(qū)動配平舵機(jī)電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)對配平舵機(jī)鼓輪的控制。升降舵調(diào)整片的偏轉(zhuǎn)速度、偏轉(zhuǎn)時間、偏轉(zhuǎn)極限限位均由配平放大器來控制完成。

配平舵機(jī)是升降舵調(diào)整片配平系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它按照配平放大器的指令要求進(jìn)行工作，用來把角位移在兩個運(yùn)動方向上且在全行程的極限范圍內(nèi)傳遞給活動部件。配平舵機(jī)由直流電機(jī)、電位計(jì)、減速器、電磁離合器、鼓輪等組成。雙電機(jī)按照控制信號以一定的轉(zhuǎn)速順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，以a的減速比帶動減速箱的五級齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過電磁離合器的耦合將動力傳遞給輸出軸，以b的減速比帶動鼓輪轉(zhuǎn)動，使鼓輪獲得一定的轉(zhuǎn)速，從而在鋼索的牽引下，帶動升降舵調(diào)整片轉(zhuǎn)動;同時以c的減速比帶動位置反饋減速箱的二級齒輪轉(zhuǎn)動，帶動電位計(jì)的輸出轉(zhuǎn)軸，使電位計(jì)輸出與角位置成比例的電信號。

其中：L—步長，n—舵機(jī)轂輪轉(zhuǎn)速，t—每一次配平工作的時間，n—電機(jī)轉(zhuǎn)速

由此可知，作為配平舵機(jī)的重要部件，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速是升降舵調(diào)整片的偏轉(zhuǎn)步長大小的影響因素。電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，相同時間內(nèi)升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)步長越長，反之，則越短。

2? 配平舵機(jī)內(nèi)部電機(jī)簡介

配平舵機(jī)其核心部件為內(nèi)部電機(jī)，當(dāng)離合器吸合時，電機(jī)供電達(dá)到正常工作電壓時，電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動配平舵機(jī)的轂輪以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，繼而帶動鋼索產(chǎn)生一定的位移，實(shí)現(xiàn)人工操縱升降舵調(diào)整片。其內(nèi)部電機(jī)為有刷直流電機(jī)。

直流電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置，它由磁極、電樞、換向器、電刷等組成。其中磁極用來產(chǎn)生磁場，電樞用于產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。工作時，直流電源接在兩個電刷之間而使電流流入電樞線圈，N極下的有效邊中的電流總是一個方向，S極下的有效邊中的電流總是另一個方向，這樣才能使兩個邊上受到的電磁力方向一致，電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，最終使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動負(fù)載。

其中：n—轉(zhuǎn)速，U—電機(jī)端電壓，La—電樞電流，Ra—電機(jī)電樞繞組電阻，K—電機(jī)常數(shù)，φ—電機(jī)氣隙磁通

由公式可知，當(dāng)保持電樞電流為額定值時，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)端電壓有很大關(guān)系，改變電壓U可得出一族平行的機(jī)械特性曲線，在一定的負(fù)載下，電機(jī)端電壓U越低，則電機(jī)轉(zhuǎn)速越低。綜上所述，配平舵機(jī)內(nèi)部電機(jī)的端電壓值對步長有一定影響。

3? 調(diào)節(jié)電壓后的步長變化試驗(yàn)

試驗(yàn)人員針對上述研究情況，在地面對人工配平系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)，在技術(shù)范圍內(nèi)，分別由地面電源車提供27.0 V～29.8 V若干點(diǎn)電壓，操作人工配平開關(guān)分別向上（或向下）動作，每次操作時間大于3s，升降舵調(diào)整片分別向上（或向下）偏轉(zhuǎn)，觀察EICAS上升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)角度變化情況，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示。

地面通電條件下，當(dāng)提供給配平放大器的供電越大時，升降舵調(diào)整片人工配平操縱步長越大，反之，則越小。而某型機(jī)正常飛行時，人工操縱升降舵調(diào)整片時，步長有一定的技術(shù)范圍。由此可知，如果電壓輸入過大，步長會出現(xiàn)超差問題，反之，如果電壓輸入過低，步長會出現(xiàn)在技術(shù)指標(biāo)最小值以下的可能。因此，注重輸入電壓對結(jié)果的判定具有決定性影響。

結(jié)束語

本文對某型機(jī)升降舵調(diào)整片人工配平系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析，通過建立數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)電機(jī)端電壓對升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)步長有影響，最后通過實(shí)際試驗(yàn)，驗(yàn)證了該結(jié)論，得出了提供給飛機(jī)直流電源的電壓幅度對升降舵調(diào)整片偏轉(zhuǎn)步長有影響的結(jié)論，對于機(jī)上故障排查具有一定的參考價值。

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