直九機操縱系統(tǒng)與油門互聯(lián)

蔡永輝

中航工業(yè)哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責任公司產(chǎn)品資源部，黑龍江哈爾濱 150066

1 早期操縱系統(tǒng)與油門互聯(lián)（軟鋼索機械式操縱）

直九機的一些資料，在介紹油門的連接形式時，說明了總槳距與油門互連，但未直接說明周期變距桿同時也與油門相連。

1.1 “特殊”現(xiàn)象

某架直九機出現(xiàn)了一“特殊”現(xiàn)象。上午飛行一切正常，下午起飛前旋翼轉(zhuǎn)速340轉(zhuǎn)/分，比上午同一狀態(tài)時少10 轉(zhuǎn)/分。因轉(zhuǎn)速仍在范圍內(nèi)，且其它儀表未見異常，該機正常起飛。起飛后，飛行員報告一切正常，旋翼轉(zhuǎn)速正常。如果是環(huán)境影響（如場溫、場壓、風向等因素的影響），在這種情況下，不會差10 轉(zhuǎn)/分。這個現(xiàn)象引起了我們注意。

其后進行了詳細的檢查及調(diào)換新件，現(xiàn)象依舊，并且其它直九機現(xiàn)象也一樣。既然是一個共性問題，又符合手冊的相關(guān)規(guī)定，就不能單從故障的角度來看待。于是對直九機操縱線系與油門的連接形式進行了分析。

1.2 周期變距桿也與油門互連， 周期變距桿的不同位置，引起旋翼轉(zhuǎn)速變化

油門的預調(diào)器操縱鋼索連在右前主伺服機構(gòu)上，如圖1所示。

圖1

總槳距桿動，三個主伺服機構(gòu)一起動。右前主伺服機構(gòu)帶動預調(diào)器操縱鋼索一起動作，從而實現(xiàn)燃油預操縱。周期變距桿的任務也是操縱這三個主伺服機構(gòu)。而右前伺服機構(gòu)動，預調(diào)器操縱鋼索一定動，燃油流量也相應變化。因此，周期變距桿同時也與油門互連

為了更詳細的了解現(xiàn)象，決定上試車臺系留試車。先接通應急電動泵，左、右動周期變距桿，觀察預調(diào)器的角度是否變化，結(jié)果變化很大，通常為80°。并在周期變距桿附近做好標記，使周期變距桿左、右移動時，離極限位置有一定行程。一切準備好后，直升機正常起動，加速到空中慢車位置（Ng80%）。將總槳距鎖定在最低位置時，向左動周期變距桿旋翼轉(zhuǎn)速增加，向右動周期變距桿時，旋翼轉(zhuǎn)速降低，旋翼轉(zhuǎn)速變化大約12轉(zhuǎn)/分。如果全行程動桿，轉(zhuǎn)速變化可能超過16 轉(zhuǎn)/分。然后提總槳距桿，增加槳距到一個新位置，左右動周期變距桿，旋翼轉(zhuǎn)速變化略減少。再提總槳距到高距，并左、右動周期變距桿，旋翼轉(zhuǎn)速變化又略減少些。向前、后動周期變距桿，旋翼轉(zhuǎn)速不變化。

周期變距桿左、右位置不同，對旋翼來說，負載基本不變。那么旋翼轉(zhuǎn)速為什么變化這么大呢？主要是在總槳距（旋翼負載）不變的情況下，周期變距桿左、右位置不同，右前主伺服機構(gòu)位置狀態(tài)不一樣，油門的預調(diào)器角度發(fā)生了變化，引起燃油流量發(fā)生變化。油門把手在 52°以上時，燃調(diào)就已經(jīng)進入調(diào)節(jié)狀態(tài)（1）。油門把手在空中慢車位置時，油門預調(diào)器角度約在52°～60°之間（2）。此時燃調(diào)應已進入調(diào)整工作狀態(tài)。

穩(wěn)態(tài)時：離心飛重的離心力平衡了彈簧張力，使擋板活門處于節(jié)流噴嘴前的某一相對固定位置。降壓后的液體經(jīng)過噴嘴，即在離心飛重室得到一計量壓力（調(diào)制壓力），放大器活塞一邊承受調(diào)制壓力（2.8 巴），另一邊承受基準壓力（降壓壓力4巴），使活門處于相對平衡狀態(tài)，從而確定Ng 操縱桿的位置，使燃油流量穩(wěn)定。

過渡態(tài)（負載變化）時：NTL 調(diào)整段一方面受到預調(diào)器角度的作用，另一方面感受NTL離心飛重變化，如果平衡被破壞，引起噴嘴前擋板活門移動，而使?jié)B漏和調(diào)制壓力變化，放大器活塞隨之移動，于是改變Ng（燃氣渦輪轉(zhuǎn)速）操縱桿的位置，這時Ng 調(diào)節(jié)器動作而使燃油流量變化，直到新的平衡。

低槳距向左動周期變距桿時：右前主伺服機構(gòu)向上動作，預調(diào)器的角度增加，凸輪壓縮對置彈簧，使原來的平衡破壞。對置彈簧的力增大，噴嘴前擋板上部向右移動，擋板下部將向左移動，使?jié)B漏量減少，調(diào)制壓力增高。而使放大器活塞向左，通過Ng 調(diào)整桿作用到Ng 調(diào)整段，使燃油流量增加，旋翼轉(zhuǎn)速增大，離心飛重的力增大，當增大到某一數(shù)值時，又處于新的平衡。

低槳距向右動周期變距桿時：右前主伺服機構(gòu)向下動，預調(diào)器的角度降低，對置彈簧的彈簧力減少，在離心飛重離心力的作用下，擋板上部向左移動，使噴嘴前擋板向右移動，從而燃油流量減少，燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)速降低。因總槳距沒動，旋翼負載沒有變化，所以旋翼轉(zhuǎn)速下降，當降到某一數(shù)值時，又處于新的平衡。

以上分析說明，周期變距桿的左、右位置不同，導致燃調(diào)的 NTL 調(diào)整段平衡狀態(tài)發(fā)生變化，從而改變了進入發(fā)動機的燃油流量，使旋翼轉(zhuǎn)速變化。

分析和實驗證明，直九機左動周期變距桿使旋翼轉(zhuǎn)速增加，右動時使旋翼轉(zhuǎn)速降低。

1.3 左、右等量的動周期變距桿，低槳距時旋翼轉(zhuǎn)速變化大，高槳距時變化小

主要有以下兩方面原因：

1）低槳距和高槳距時，負載差別較大。在增加相同的燃油流量時，低槳距（負載小）時，旋翼轉(zhuǎn)速變化大。高槳距（負載大）時，旋翼轉(zhuǎn)速相對變化小；

2）低距和高距時，同樣的左、右動周期變距桿，而平衡位置不一樣，彈簧壓縮范圍也不一樣。我們知道象這樣的設計，平衡位置越往右，Ng 越高，燃油變化量反應越明顯。同時，提前器有過調(diào)量，也就是高距比低距時的旋翼轉(zhuǎn)速略大，這也相應使自由渦輪離心飛重的敏感性增強。因此高槳距時離心飛重的調(diào)節(jié)能力應比低槳距時的強。

綜上所述。可以確定周期變距與油門互聯(lián)。周期變距桿左、右位置不同，旋翼轉(zhuǎn)速因發(fā)動機的燃油流量變化，一定有變化。周期變距桿在動相同量時，高距時旋翼轉(zhuǎn)速變化比低距時的變化小。

1.4 淺談直九機周期變距桿與油門互連的設計思想

直九機有總槳距操縱與周期變距操縱互不干擾的特點。如果將預調(diào)器鋼索直接連到總槳距桿或總距桿的復合搖臂等處，也可以實現(xiàn)總距桿只與油門互連。而連在右前伺服機構(gòu)上，相應的還有周期變距桿與油門互連，操縱原理比較復雜。

讓我們先看一下，什么時候用到周期變距與油門互連。

起飛時：直九機的功率逐漸增加，且速度小，瞬時周期變距桿的動作量小，對預調(diào)器的影響不大。

前飛時：周期變距桿向前運動。左后、右前伺服機構(gòu)基本不動，此時周期變距桿對預調(diào)器的影響很小。

懸停時：右腳在前，增大尾槳向左的力，來平衡旋翼所產(chǎn)生的反扭矩。周期變距桿根據(jù)需要進行微量調(diào)整，來保持直九機姿態(tài)，這種微量操縱對預調(diào)器來說影響較小。

轉(zhuǎn)彎時：一般要先提總槳距桿，然后壓周期變距桿、蹬腳蹬，直升機姿態(tài)及高度不容易保持，周期變距桿的動作量較大。在正常飛行轉(zhuǎn)彎時，直升機姿態(tài)及高度有所改變時，影響不大。而在著陸轉(zhuǎn)彎時，要求直升機姿態(tài)掌握平穩(wěn)，這就增加了飛行員的操縱的難度。直升機在著陸轉(zhuǎn)彎時，危險大，安全系數(shù)低。其中一主要原因是直升機離地面很近。如果此時側(cè)風或陣風很大，直升機操縱又不容易協(xié)調(diào)時（總槳距桿提晚了，功率不能及時的補償增加的負載），直升機很容易瞬時傾斜及高度下降。如果旋翼觸地的話，其后果將不堪設想。這就要求發(fā)動機的功率能及時的預調(diào)補償。

周期變距桿與油門沒有聯(lián)系時，著陸右轉(zhuǎn)彎的情況：蹬右腳蹬，尾槳消耗功率在原有的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，并右壓周期變距桿，提總距桿協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎。此時，總槳距提的量很大，還要考慮此時的直升機速度、轉(zhuǎn)彎動作量、直升機重量、側(cè)風等因素，這就使總距桿的動作量及反應時間很難掌握。且直九機速度小時，右轉(zhuǎn)彎時功率需要的很多，并使總距的協(xié)調(diào)量難以掌握，不易準確操縱，從而直升機的姿態(tài)非常難以保持。

左轉(zhuǎn)彎時，蹬左腳蹬，使尾槳消耗的功率減小（相當于自動增加了發(fā)動機的功率），左壓周期變距桿并提總距桿，以平衡增加的各種負載，這要比右轉(zhuǎn)彎時，提總距的量小。且左腳蹬向中立位置運動，與右轉(zhuǎn)彎相比較，人和機械的協(xié)調(diào)都處于比較好的狀態(tài)。另外， 直九機小速度時略往右傾，這也對直九機左轉(zhuǎn)彎有利，因此左轉(zhuǎn)彎比右轉(zhuǎn)彎時的安全系數(shù)高，這是由旋翼轉(zhuǎn)向和直九機氣動外形所決定的。

直九機周期變距桿與油門互連可使左轉(zhuǎn)彎時，燃油流量得到自動的補償。

1.5 著陸右轉(zhuǎn)彎時，增加了操縱難度，安全性低

預調(diào)器是為了補償自由渦輪離心飛重的靜下垂而設計的。當負載變化時，能夠提前反應，減少調(diào)速器的反應時間，改善加速性。在右前伺服機構(gòu)上連預調(diào)器鋼索，使預調(diào)器補償自由渦輪離心飛重靜下垂的范圍應用得更廣（不是僅有總距桿與油門互連）。如果規(guī)定采用左轉(zhuǎn)彎著陸時，那就使自由渦輪離心飛重的靜下垂，在整個飛行中都處于預調(diào)狀態(tài)，更有效地補償了自由渦輪離心飛重的靜下垂。左壓周期變距桿的同時，給予一個適量的增加燃油信號，這比憑人的感覺提總距可靠的多，且使總距提起的量更小，相當于增強了飛行員的協(xié)調(diào)

能力，使直九機姿態(tài)更平穩(wěn)，增加了著陸左轉(zhuǎn)彎時的安全性。但著陸右轉(zhuǎn)彎時，卻使應該增加燃油流量時，給了一個燃油流量減少的操縱，使操縱困難增加，并使安全系數(shù)降低。

1.6 結(jié)構(gòu)復雜、問題多、旋翼轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差

每臺發(fā)動機都有一根預調(diào)操縱鋼索，并穿過防火隔板，連在右前伺服機構(gòu)上，結(jié)構(gòu)復雜。鋼索經(jīng)常磨斷絲、拉斷，使維護工作量大，并且安全系數(shù)低，另外，旋翼轉(zhuǎn)速相對電調(diào)操縱，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。

2 新式電調(diào)操縱簡述

由于新的直九機選用了 ARRIEL 2C渦輪軸發(fā)動機，使電動預調(diào)燃油流量成為可能。電動預調(diào)由一個發(fā)動機EECU驅(qū)動的5kΩ的電位計構(gòu)成。它通過位置傳感器（2）來感受總距桿（1）的位置，來反饋總距位置，從而預調(diào)燃油流量。電動預調(diào)的控制原理（見圖2）。

發(fā)動機燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)速（NG）預調(diào)規(guī)律，是根據(jù)總距桿的位置預調(diào)飛行所需功率水平對應的燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)速（NG），同時根據(jù)旋翼轉(zhuǎn)速的反饋值調(diào)節(jié)燃油流量使旋翼轉(zhuǎn)速恒定。

位置傳感器（2）裝在總距復合搖臂處，來感受總距桿（1）的位置，從而精確的反映總距位置給EECU，EECU經(jīng)過運算后，給出步進電機動作量，從而調(diào)整燃油流量，達到預調(diào)、精確調(diào)整燃油流量的目的。

圖2

3 新式電調(diào)操縱的優(yōu)點

新式電調(diào)操縱具有只與總距桿相連，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、旋翼轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精準、安全反應快等優(yōu)點。

3.1 只與總距桿相連，著陸右轉(zhuǎn)彎時，增加了安全性

早期的預調(diào)器操縱鋼索連在右前主伺服機構(gòu)上，所以周期變距桿同時也與油門相連。從而有以下缺點。

1）周期變距桿的不同位置，引起燃油流量變化，從而引起旋翼轉(zhuǎn)速變化，引起功率變化。增加了飛行操縱難度；

2）著陸右轉(zhuǎn)彎時，功率應該增加時，給出了油量減少的信號，增加了操縱難度，安全性低；

3）結(jié)構(gòu)復雜，問題多，鋼索經(jīng)常斷絲、拉斷，使維護工作量大，并且安全系數(shù)低。

而新式電調(diào)操縱只與總距桿相連，具有飛行操縱簡單、安全可靠、反應快、著陸右轉(zhuǎn)彎時，增加了安全性等優(yōu)點。

3.2 新式電調(diào)操縱結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高

早期的預調(diào)器操縱，每臺發(fā)動機都有一根預調(diào)操縱鋼索，并穿過防火隔板，連在右前伺服機構(gòu)上，結(jié)構(gòu)復雜、工作量大。

新式電調(diào)操縱只有一個位置傳感器裝在總距復合搖臂處，結(jié)構(gòu)簡單、維護工作量小、安全可靠。

3.3 旋翼轉(zhuǎn)速恒定，功率穩(wěn)定，預調(diào)燃油流量精確、準確、反應快。

綜上所述，直九機操縱系統(tǒng)與油門互聯(lián)發(fā)展大致分為兩個階段。初始階段操縱系統(tǒng)與油門互聯(lián)為軟鋼索機械式操縱，周期變距桿的不同位置，引起燃油流量變化，從而引起旋翼轉(zhuǎn)速變化，引起功率變化，增加了飛行操縱難度；著陸右轉(zhuǎn)彎時，功率應該增加時，給出了油量減少的信號，增加了操縱難度，安全性低；結(jié)構(gòu)復雜、問題多，鋼索經(jīng)常斷絲、拉斷，使維護工作量大，并且旋翼轉(zhuǎn)速不恒定。而現(xiàn)階段為傳感器式電調(diào)操縱，具有只與總距桿相連、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、安全系數(shù)高、旋翼轉(zhuǎn)速恒定，功率穩(wěn)定，預調(diào)燃油流量精確、準確、反應快等優(yōu)點，是發(fā)展的必然。