飞机软式发动机操纵系统设计探讨

飞机软式发动机操纵系统设计探讨

鲁坦杨洋

（中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司汉中723000）

摘要：本文结合实际工作经验，探讨了飞机软式发动机操纵系统设计时需要注意的几个问题，通过合理的布置钢索线系、选取钢索张力以及确定钢索线系运动关系，避免出现操纵不灵敏、响应滞后等典型问题，能有效改善软式发动机操纵系统的性能。

关键词：发动机；操纵系统；钢索

0引言

发动机操纵系统用以调节发动机相关参数，控制发动机工作以达到所规定的稳态和瞬态性能，并防止发动机在各种环境条件下和整个工作包线内超过它的任一极限值。由于软式操纵系统具有一定的优势，目前广泛应用于大、中型飞机。但在实际应用过程中，尚存在如响应滞后、油门杆反弹、操纵力大等一系列问题。

1软式发动机操纵系统工作原理及特点

软式发动机操纵系统主要由油门控制台、钢索、滑轮、钢索接头、燃油调节器等组成，通过操纵油门控制台上的油门杆手柄，钢索经各个滑轮将位移量传递给燃油调节器，实现改变供油量而控制发动机不同工作状态的目的。

软式操纵系统具有构造简单、重量小、敷设线路灵活，比较容易绕过机内设备和装置的优点；但软式操纵系统容易受系统摩擦、钢索弹性变形等不利因素的影响，线系瞬态跟随性差，尤其是长跨度的“钢索弹性间隙”易产生更大的操纵延迟。

2软式发动机操纵系统设计的几个关键问题

2.1钢索线系的空间布置

钢索线系在飞机上的空间布置，直接影响到系统的操纵性能、可靠性和维修性。在设计时，要充分考虑以下几点：

（1）路径

钢索线系应尽可能最短、最直接，尽量沿飞机的三轴方向或结构梁方向安排。钢索具有一定的线弹性，线系越短，其受变形量的影响越小，工作效率越高。当钢索线系较长时，钢索张力变化对系统操纵力和操纵灵敏度影响较敏感，特别是环境温度变化对钢索张力变化影响较大，进而影响系统操纵精度和系统操纵力。

（2）间距

钢索与飞机结构或其他零部件之间的间隙应充分考虑，以保证温度、振动、结构变形、制造误差积累等对钢索线系工作的影响，使零部件干涉、磨损或工作受阻。同时，平行的线路应适当分开布置，保证间距要求；连接钢索的松紧螺套要穿插布置，防止安装不便或工作过程中相互影响。在实际设计工作中，大、中型飞机活动件与固定件之间的间隙一般不小于5mm，活动件与活动件之间的间隙一般不小于10mm。

（3）偏角

偏角即钢索轴线相对滑轮槽轴线的夹角，在敷设钢索时，钢索的方向是通过滑轮来改变的，若滑轮支架的结构形式及定位设置的不合适，就会造成偏角过大，在钢索进入轮槽或离开轮槽时产生滑动滚转摩擦，从而增大了操纵系统的摩擦力或有可能导致钢索与滑轮磨损。在实际设计工作中，偏角一般不大于2°，以保证钢索运动时不与滑轮轮缘相磨。

（4）包角

包角是钢索在滑轮槽内绕过的角度，在转折处主要用于改变钢索的方向，在平直段主要起支撑作用。实际经验表明，在敷设钢索时，除转折处的滑轮，其余滑轮上包角都不宜过大，以减小系统摩擦力。

（5）维修性

要注意操纵系统的可达性和维修性，钢索接头、调节机构的布置应易于接近和维护，必要时设置专用维护口盖，以便后期使用维护时能迅速完成检查、调整和修理工作。

2.2钢索张力的选取

由于软式操纵系统主要采用钢索来传递位移量，钢索具有线弹性，难免发生运动滞后，因此必须采用一定的预紧力来消除滞后和空行程。此外，钢索的张力还受外界环境温度的影响，在不同环境温度下必须采用相应的钢索张力。

若钢索张力值偏小，“钢索弹性间隙”会使得力的传递产生滞后，导致执行机构的响应慢；若钢索张力值偏大，使得钢索线系的摩擦力增大，相对较大的摩擦力加剧了钢索线系运动部件之间的摩擦和磨损，同时，会导致操纵力增大，不利于运动的传递，降低机械效率，影响操纵品质和操纵舒适性。

在实际设计工作中，通常采用6×7+IWS-2.5的航空不松散钢索，其张力值经过试验确定为260N±40N。在该张力值范围内，钢索的线弹性能够通过预紧力有效消除。

2.3钢索线系运动关系的确定

软式发动机操纵系统典型运动传递关系是通过油门控制台（角位移）→钢索（线位移）→燃油调节器（角位移）实现的，其核心为传动比，设计的最佳状态是保证燃油调节器能够随油门控制台的操纵而同步响应。

在实际工作中，燃油调节器端通常设计为四连杆机构，通过调节终点滑轮上拨杆的长度，即可实现改变输入角与输出角大小的对应关系，典型结构如图1所示：

图1典型四连杆传动机构

在设计过程中，要反复进行操纵系统传动比计算，并绘制运动协调图，检查油门杆与燃油调节器开角的协调性和运动死区，避免出现油门控制台角度与燃油调节器角度不一致的问题，避免油门控制台油门杆或燃油调节器工作受限的问题。

3结语及展望

软式操纵系统容易受到钢索本身线弹性及钢索线系摩擦力的影响，对钢索线系布置、钢索张力及线系运动关系要求高。随着新技术的不断出现，一方面，采用推拉钢索可以简化系统布局，节省空间，减轻重量，提高系统操纵灵敏度；另一方面，采用电传发动机，将驾驶员发出的操纵指令转换成电信号，用以实现对发动机的精确控制。

参考文献

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作者简介

鲁坦（1983-），男，陕西汉中人，硕士，从事飞机动力装置系统设计

杨洋（1990-），男，陕西汉中人，学士，从事飞机装配技术