射流管式電液壓力伺服閥技術(shù)研究

何學(xué)工，黃增，金瑤蘭，閔麗

(1. 西安航空制動科技有限公司，陜西西安710065; 2. 中船重工第七零四研究所，上海200070)

目前國產(chǎn)飛機(jī)電子剎車系統(tǒng)大都采用噴嘴擋板式電液壓力伺服閥為控制元件，在實(shí)際使用過程中噴嘴擋板式電液壓力伺服閥的較易堵塞，使得剎車系統(tǒng)故障發(fā)生率較高。為了提高電液壓力伺服閥的可靠性和安全性及電液壓力伺服閥的抗污染性，在分析國外飛機(jī)剎車系統(tǒng)壓力伺服閥的基礎(chǔ)上，提出一種射流管式電液壓力伺服閥。

1 雙噴嘴擋板及射流管式電液壓力伺服閥結(jié)構(gòu)及工作原理

噴嘴擋板式電液壓力如圖1 所示。

圖1 噴嘴擋板式電液壓力伺服閥原理圖

噴嘴擋板式電液壓力伺服閥在結(jié)構(gòu)上通常為兩級閥，其與流量閥的區(qū)別在于閥內(nèi)部無反饋桿和彈簧管相連，且不像流量閥那樣可以通過插在閥芯中的反饋桿形成對力矩馬達(dá)的力反饋，而是通過內(nèi)部油路將負(fù)載壓力反饋到前置級或功率級的運(yùn)動件上，形成壓力反饋，保證被控制壓力與控制電流成比例關(guān)系。它由永磁力矩馬達(dá)、噴嘴、擋板、閥芯等組成。

當(dāng)力矩馬達(dá)線圈得到正控制電流信號時，在磁路上產(chǎn)生一控制磁通，該磁通與永久磁鐵產(chǎn)生的極化磁通相互作用，在銜鐵上產(chǎn)生一控制力矩，使銜鐵組件順時針偏轉(zhuǎn)，擋板向左偏移，在閥芯兩端產(chǎn)生控制壓差，使閥芯向右移動，回油窗口趨向關(guān)閉、剎車進(jìn)油窗口趨向開啟，剎車腔壓力增加直至作用在閥芯上反饋力與控制力平衡為止，從而伺服閥輸出一個與輸入電流成比例的剎車壓力。

當(dāng)力矩馬達(dá)線圈得到負(fù)控制電流信號時，擋板向右偏移，在閥芯兩端產(chǎn)生控制壓差，使閥芯向左移動直到限位為止，回油窗口開啟、進(jìn)油窗口關(guān)閉，剎車腔壓力等于回油壓力。

射流管式電液壓力伺服閥(圖2)和流量閥一樣，不但有反饋桿和發(fā)射器相連，通過插在閥芯中的反饋桿形成對力矩馬達(dá)的力反饋，而且在前置級和功率級之間還有控制級，內(nèi)部油路將剎車壓力反饋到反饋活塞上，形成壓力反饋，保證被控制壓力與控制電流成比例關(guān)系。

圖2 射流管式電液壓力伺服閥結(jié)構(gòu)圖

射流管式電液壓力伺服閥主要由力矩馬達(dá)、射流放大器、反饋活塞、控制級、功率級等部分組成。

其工作原理為:無控制電流輸入時，噴嘴偏向接收器回油腔，控制腔無恢復(fù)壓力，在復(fù)位彈簧的作用下剎車口與回油口相通，輸出壓力等于回油壓力。當(dāng)馬達(dá)線圈輸入控制電流時，產(chǎn)生的控制力矩使銜鐵射流管組件逆時針偏轉(zhuǎn)，使噴嘴偏向接收器控制腔，接收器控制腔產(chǎn)生恢復(fù)壓力，在主閥芯上形成一個推力，使主閥芯左移，進(jìn)油口和剎車口相通，同時剎車口壓力反饋到反饋閥芯上形成一個反饋力。主閥芯達(dá)到力平衡后，輸出壓力穩(wěn)定。因此，剎車口壓力與控制腔恢復(fù)壓力成正比，即與輸入電流大小成正比。

2 射流管式電液壓力伺服閥特點(diǎn)分析

射流管式電液壓力伺服閥與噴嘴擋板式電液壓力伺服閥相比除抗污能力明顯提高外，還具有以下幾個特點(diǎn):

2.1 前置極增加反饋桿

噴嘴擋板式電液壓力在結(jié)構(gòu)上通常為兩級閥，和流量閥的區(qū)別在于閥芯上無反饋桿和彈簧管相連，不能形成對力矩馬達(dá)的力反饋，而射流管式電液壓力伺服閥和流量閥一樣，有反饋桿和彈簧管相連，可以形成對力矩馬達(dá)的力反饋，提高了控制精度。

2.2 馬達(dá)帶壓力負(fù)反饋

馬達(dá)能根據(jù)供油壓力、回油壓力或輸出壓力的波動變化，對射流放大器的輸出壓力進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)，同時負(fù)反饋設(shè)計能補(bǔ)償射流放大器在運(yùn)動過程中的非線性，輸出壓力穩(wěn)定性好。

2.3 先導(dǎo)級增加了一個中間反饋級

中間反饋級由閥芯和平衡彈簧組成。接受器兩腔的壓差除作用在功率級閥芯的兩端面外，同時作用在中間反饋級的閥芯上并產(chǎn)生一定的位移，直至液壓作用力與閥芯兩端的平衡彈簧力相平衡為止。閥芯上的位移通過一根連接閥芯和力矩馬達(dá)的反饋桿，傳遞至力矩馬達(dá)和噴嘴，對力矩馬達(dá)和射流放大器產(chǎn)品一個負(fù)反饋控制，有利于提高閥的穩(wěn)定性。

2.4 防爆胎能力

射流管式壓力伺服閥若射流管噴嘴被雜物完全堵死時，控制腔無壓力輸入，噴嘴在自然狀態(tài)下偏向回油腔，剎車壓力等于回油壓力;而噴嘴擋板壓力伺服閥若發(fā)生噴嘴與擋板的間隙被堵塞，有可能導(dǎo)致剎車壓力滿額輸出，產(chǎn)生所謂的憋壓或帶剎車著陸對飛機(jī)造成損害。射流管壓力伺服閥的失效保護(hù)能力，可避免因先導(dǎo)級失效導(dǎo)致剎車壓力無法釋放造成的對剎車系統(tǒng)的較大危害，有效防止抱胎、爆胎現(xiàn)象。

2.5 便于進(jìn)行電氣檢測

射流管閥通電、通油沒有先后順序，便于系統(tǒng)運(yùn)行前進(jìn)行電氣檢查。噴擋閥必需先通油后通電，否則在電氣檢查時擋板會不斷地碰觸噴嘴，對閥不利。射流管式壓力伺服閥電氣檢測方便可靠。

3 射流管式電液壓力伺服閥性能試驗(yàn)分析

為驗(yàn)證射流管電液壓力伺服閥的性能是否滿足剎車系統(tǒng)需要，以某剎車系統(tǒng)噴嘴擋板電液壓力伺服閥性能指標(biāo)為參照，進(jìn)行了設(shè)計，并對射流管電液壓力伺服閥進(jìn)行靜、動態(tài)性能試驗(yàn)，其結(jié)果如表1 及圖3所示。

表1 靜、動態(tài)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

圖3 射流管電液壓力伺服閥靜態(tài)特性

通過表1 和圖3 分析，射流管電液壓力伺服閥已可以達(dá)到性能指標(biāo)要求。

4 射流管式電液壓力伺服閥和剎車系統(tǒng)的匹配性試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證射流管電液壓力伺服閥與剎車系統(tǒng)的匹配性，將系統(tǒng)中噴嘴擋板電液壓力伺服閥用射流管電液壓力伺服閥替換后，在慣性試驗(yàn)臺上進(jìn)行了試驗(yàn)。其試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 射流管電液壓力伺服閥和剎車系統(tǒng)的匹配性試驗(yàn)項目

由表2 可知剎車升降壓時間及各種跑道下著陸滑跑距離滿足要求，在實(shí)際剎車過程中，系統(tǒng)剎車過程平穩(wěn)，輪胎磨損均勻，證明射流管電液壓力伺服閥與剎車機(jī)輪匹配性良好，系統(tǒng)對各種跑道適應(yīng)性強(qiáng)。

5 結(jié)論

通過對射流管電液壓力伺服閥理論的分析，以及對原理樣機(jī)進(jìn)行的各項試驗(yàn)結(jié)果來看，射流管電液壓力伺服閥的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已基本達(dá)到噴嘴擋板閥的要求。經(jīng)過靜態(tài)、動態(tài)以及和剎車系統(tǒng)的匹配性試驗(yàn)，其性能指標(biāo)可以滿足飛機(jī)剎車系統(tǒng)的使用要求。

為滿足閥在不同環(huán)境下的使用，需對閥在各種條件下壓力穩(wěn)定性作進(jìn)一步研究。

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