圖 ’( )*液壓助力器方塊圖
+,—輸入端位移; +-—輸出端位移; .—滑閥打開的開度; /—油液流量; .0—輸出端不動,滑閥的開度; 1—活塞運動速度; 23—積分算子; 4,—輸入比; 4-—反饋比; ."—滑閥反向開度為了求此液壓助力器的傳動比,進一步分析滑閥的運動,可畫出方塊圖 56 5",并定義:在輸出端不動情況下,滑閥打開的開度 7與輸入端位移之比為輸入比,即 4, 8.2+, 8929"在輸入端不動情況下,滑閥反向開度 ."與輸出端位移之比為反饋比,即 4-8."2+-由圖 56 5可知,滑閥反向開度 ."等于活塞桿帶動滑閥反向運動所移動的距離 .和活塞桿移動距離(即 +-)之差,故 ." 8.:5+-,代人上式 48(.:5+8.: 2+58(9 ;9")29" 58929"
可見此種形式助力器的輸入比等于反饋比。而在助力器方塊圖的誤差比較點上有
•<•
" % "&’(’ &)()當助力器消除誤差,在新的平衡位置上時,就有 "*,即得 (’&’ " &)()
亦即輸出端位移的大小、方向和輸入端的位移是相同的。 %+液壓助力器的靜態特性所謂靜態特性,是指助力器在穩定狀態下工作的特性。助力器的靜態特性包括:
助力器的最大輸出力,空載時助力器最大輸出速度,助力器的最大輸出位移。
圖 , -.液壓助力器的性能曲線
助力器的靜態特性由它的性能曲線表示。圖 , -表示在來油壓力久不同的情況下,某型液壓助力器在通油孔開到最大位置時,其活塞的運動速度 /與載荷 01的關系曲線。由圖可見,當來油壓力一定時,載荷 01減小,活塞運動速度則增加。當來油壓力降低時,曲線的位置下降,因而在同樣大小的載荷下,活塞運動速度要減小。
各曲線與橫坐標軸的交點表示在不同來油壓力的條件下,活塞不承受載荷(即空載)時的運動速度。來油壓力最大時的曲線與橫坐標軸的交點,就是活塞的最大運動速度,也就是助力器靜態特性之一的空載時助力器的最大輸出速度。
各曲線與縱坐標軸的交點,表示在不同圖 , -液壓助力器的性能曲線來油壓力的條件下,助力器所能克服的最大載荷。當來油壓力最大時的最大載荷,叫做助力器的最大輸出力 0123(,是助力器另一個靜態性能數據。
不同類型的助力器,給出了不同的靜態性能數據。
-+助力器的選擇
選擇助力器需要考慮的問題是多方面的,例如助力器的工作可靠性、助力器及其供壓系統出現故障應采取的措施。此外還需考慮助力器安裝的空間協調問題,以及
•-,•
固定結構的強度和剛度問題。下面僅介紹用一種近似估算的方法,討論在選擇助力器時其靜態特性應滿足哪些要求,以及助力器的匹配問題。
()要求助力器的最大輸出力必須克服平尾上的最大氣動鉸鏈力矩 "%&。假定助力器直接連接在平尾的搖臂上,而且助力器的軸線和舵面操縱搖臂位于同一平面內。另外還近似認為助力器的活塞桿和舵面操縱搖臂是相互垂直的。在這些條件下,需要助力器提供的最大力為
’(%& ) "%& * +,式中-+, —
—平尾操縱搖臂的半徑。但是 ’(%&還不能作為克服平尾最大氣動鉸鏈力矩所需的助力器最大輸出力,因為當平尾偏轉后,活塞桿和舵面操縱搖臂是不垂直的。
(.)要求助力器活塞桿的工作行程必須保證平尾的極限偏度,否則就不能保證飛機在所有飛行狀態下飛行。在討論此問題時,助力器與平尾的連接情況與上述相同。當助力器活塞桿收縮時,平尾前緣向下偏轉,操縱搖臂 /0偏轉到 /1;活塞桿伸出時,平尾前緣向上偏轉,/0偏轉到 /2。為了得到活塞桿行程和舵面偏角的關系,過點 1和點 2分別作活塞桿原始位置的垂線 13和 24,并作 15垂直 /0,26垂直 /0,則
03*15 ) +,78,
04*26 ) +,78,. 03可近似看作是平尾偏轉到負極限偏度 %&時所需要的助力器行程,04可近似地看做是平尾偏轉到正極限偏度 .%&時所需要的助力器行程。
(9)要求助力器活塞桿的平均速度必須滿足舵面平均偏轉角速度 "。 :" ) +, "式中-:" —
—助力器活塞桿的平均運動速度; "—
—平尾繞轉軸的平均偏轉角速度。 "是根據平尾偏轉一周所需的時間與駕駛員以通常速度操縱駕駛桿來回一周所
需的時間相同統計而得出。
緊急操縱時 " );<=>?;<@@A7 B。
為保險起見,將由上式算得的 :"放大 @C。
=<無回力液壓助力器
有回力與無回力助力操縱系統不同之點在于助力器與操縱系統中拉桿、搖臂的連接關系不同。由圖 .BA B=可見,舵面傳來的載荷 ’傳到搖臂 23以后,在 3端把一部分分力戶:傳給液壓助力器,在 2端則將一部分分力戶,通過回力連桿 /2,以及其他傳動機構傳給駕駛桿。搖臂 23上的正點若靠近 3,助力器受力大而回力桿傳遞力小,若正點和 3點相重合,回力桿不起作用,這樣,助力系統就變成無回力的了。高速飛機采用無回力助力操縱,主要是因為超音速飛機上,大都采用了全動尾面。由
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圖 " "%有回力助力操縱原理圖于全動尾面構造上和助力器功率上的考慮,一般都將轉軸布置在亞音速和超音速焦點之間,此時如仍采用有回力助力操縱,則不能保證駕駛員獲得與生活習慣相一致的操縱力感覺,從而引起操縱失誤。因為在此情況下,當全動尾面的偏角一定,飛機由亞音速過渡到超音速飛行時,由于尾面焦點由轉軸前移到轉軸后,鉸鏈力矩的方向變了,從而桿力亦改變了方向。為了不使尾面鉸鏈力矩傳給駕駛桿,必須采用無回力助力操縱。
裝有無回力操縱系統的飛機,飛行中即使放松駕駛桿,舵面在氣動力作用下,也不能自由偏轉。因此,只要將液壓助力器安裝在舵面附近,且減少助力器以后傳動機構的連接點,就可減小舵面的活動間隙,從而有效地防止尾翼抖動。
&’液壓助力器的安裝
助力器的位置要求盡量接近平尾,而且應固定在沿其輸出力方向具有足夠剛度的部位。因為助力器至平尾這一段操縱系統的剛度(包括搖臂、拉桿、支座的剛度和助力器支座的剛度)和支撐結構沿助力器輸出力方向的變形大小直接影響到防止平尾顫振和抖動是否有利;此段傳動線路愈短,剛度就愈好。
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