图 ’( )*液压助力器方块图
+,—输入端位移; +-—输出端位移; .—滑阀打开的开度; /—油液流量; .0—输出端不动,滑阀的开度; 1—活塞运动速度; 23—积分算子; 4,—输入比; 4-—反馈比; ."—滑阀反向开度为了求此液压助力器的传动比,进一步分析滑阀的运动,可画出方块图 56 5",并定义:在输出端不动情况下,滑阀打开的开度 7与输入端位移之比为输入比,即 4, 8.2+, 8929"在输入端不动情况下,滑阀反向开度 ."与输出端位移之比为反馈比,即 4-8."2+-由图 56 5可知,滑阀反向开度 ."等于活塞杆带动滑阀反向运动所移动的距离 .和活塞杆移动距离(即 +-)之差,故 ." 8.:5+-,代人上式 48(.:5+8.: 2+58(9 ;9")29" 58929"
可见此种形式助力器的输入比等于反馈比。而在助力器方块图的误差比较点上有
•<•
" % "&’(’ &)()当助力器消除误差,在新的平衡位置上时,就有 "*,即得 (’&’ " &)()
亦即输出端位移的大小、方向和输入端的位移是相同的。 %+液压助力器的静态特性所谓静态特性,是指助力器在稳定状态下工作的特性。助力器的静态特性包括:
助力器的最大输出力,空载时助力器最大输出速度,助力器的最大输出位移。
图 , -.液压助力器的性能曲线
助力器的静态特性由它的性能曲线表示。图 , -表示在来油压力久不同的情况下,某型液压助力器在通油孔开到最大位置时,其活塞的运动速度 /与载荷 01的关系曲线。由图可见,当来油压力一定时,载荷 01减小,活塞运动速度则增加。当来油压力降低时,曲线的位置下降,因而在同样大小的载荷下,活塞运动速度要减小。
各曲线与横坐标轴的交点表示在不同来油压力的条件下,活塞不承受载荷(即空载)时的运动速度。来油压力最大时的曲线与横坐标轴的交点,就是活塞的最大运动速度,也就是助力器静态特性之一的空载时助力器的最大输出速度。
各曲线与纵坐标轴的交点,表示在不同图 , -液压助力器的性能曲线来油压力的条件下,助力器所能克服的最大载荷。当来油压力最大时的最大载荷,叫做助力器的最大输出力 0123(,是助力器另一个静态性能数据。
不同类型的助力器,给出了不同的静态性能数据。
-+助力器的选择
选择助力器需要考虑的问题是多方面的,例如助力器的工作可靠性、助力器及其供压系统出现故障应采取的措施。此外还需考虑助力器安装的空间协调问题,以及
•-,•
固定结构的强度和刚度问题。下面仅介绍用一种近似估算的方法,讨论在选择助力器时其静态特性应满足哪些要求,以及助力器的匹配问题。
()要求助力器的最大输出力必须克服平尾上的最大气动铰链力矩 "%&。假定助力器直接连接在平尾的摇臂上,而且助力器的轴线和舵面操纵摇臂位于同一平面内。另外还近似认为助力器的活塞杆和舵面操纵摇臂是相互垂直的。在这些条件下,需要助力器提供的最大力为
’(%& ) "%& * +,式中-+, —
—平尾操纵摇臂的半径。但是 ’(%&还不能作为克服平尾最大气动铰链力矩所需的助力器最大输出力,因为当平尾偏转后,活塞杆和舵面操纵摇臂是不垂直的。
(.)要求助力器活塞杆的工作行程必须保证平尾的极限偏度,否则就不能保证飞机在所有飞行状态下飞行。在讨论此问题时,助力器与平尾的连接情况与上述相同。当助力器活塞杆收缩时,平尾前缘向下偏转,操纵摇臂 /0偏转到 /1;活塞杆伸出时,平尾前缘向上偏转,/0偏转到 /2。为了得到活塞杆行程和舵面偏角的关系,过点 1和点 2分别作活塞杆原始位置的垂线 13和 24,并作 15垂直 /0,26垂直 /0,则
03*15 ) +,78,
04*26 ) +,78,. 03可近似看作是平尾偏转到负极限偏度 %&时所需要的助力器行程,04可近似地看做是平尾偏转到正极限偏度 .%&时所需要的助力器行程。
(9)要求助力器活塞杆的平均速度必须满足舵面平均偏转角速度 "。 :" ) +, "式中-:" —
—助力器活塞杆的平均运动速度; "—
—平尾绕转轴的平均偏转角速度。 "是根据平尾偏转一周所需的时间与驾驶员以通常速度操纵驾驶杆来回一周所
需的时间相同统计而得出。
紧急操纵时 " );<=>?;<@@A7 B。
为保险起见,将由上式算得的 :"放大 @C。
=<无回力液压助力器
有回力与无回力助力操纵系统不同之点在于助力器与操纵系统中拉杆、摇臂的连接关系不同。由图 .BA B=可见,舵面传来的载荷 ’传到摇臂 23以后,在 3端把一部分分力户:传给液压助力器,在 2端则将一部分分力户,通过回力连杆 /2,以及其他传动机构传给驾驶杆。摇臂 23上的正点若靠近 3,助力器受力大而回力杆传递力小,若正点和 3点相重合,回力杆不起作用,这样,助力系统就变成无回力的了。高速飞机采用无回力助力操纵,主要是因为超音速飞机上,大都采用了全动尾面。由
•9D•
图 " "%有回力助力操纵原理图于全动尾面构造上和助力器功率上的考虑,一般都将转轴布置在亚音速和超音速焦点之间,此时如仍采用有回力助力操纵,则不能保证驾驶员获得与生活习惯相一致的操纵力感觉,从而引起操纵失误。因为在此情况下,当全动尾面的偏角一定,飞机由亚音速过渡到超音速飞行时,由于尾面焦点由转轴前移到转轴后,铰链力矩的方向变了,从而杆力亦改变了方向。为了不使尾面铰链力矩传给驾驶杆,必须采用无回力助力操纵。
装有无回力操纵系统的飞机,飞行中即使放松驾驶杆,舵面在气动力作用下,也不能自由偏转。因此,只要将液压助力器安装在舵面附近,且减少助力器以后传动机构的连接点,就可减小舵面的活动间隙,从而有效地防止尾翼抖动。
&’液压助力器的安装
助力器的位置要求尽量接近平尾,而且应固定在沿其输出力方向具有足够刚度的部位。因为助力器至平尾这一段操纵系统的刚度(包括摇臂、拉杆、支座的刚度和助力器支座的刚度)和支撑结构沿助力器输出力方向的变形大小直接影响到防止平尾颤振和抖动是否有利;此段传动线路愈短,刚度就愈好。
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址:飞机检测与维修实用手册 1(115)