民用飛機(jī)液壓反推與電反推權(quán)衡研究

隋杰飛　周宇穗

【摘 要】通過對比分析民用飛機(jī)液壓反推與電反推在作動(dòng)方案、使用性能、能量消耗、維修性及系統(tǒng)復(fù)雜程度，得出液壓反推與電反推的優(yōu)劣勢和適用范圍，為民用飛機(jī)選擇反推作動(dòng)方式提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】反推力裝置；液壓反推；電反推

0 前言

反推力裝置是民用飛機(jī)重要的減速裝置，可有效縮短飛機(jī)著陸滑跑距離。目前反推力裝置主要有液壓作動(dòng)和電作動(dòng)兩種作動(dòng)方案。液壓作動(dòng)反推力裝置技術(shù)成熟，市場占有率高，廣泛應(yīng)用于大部分民用飛機(jī)上[1]。電作動(dòng)反推力裝置作為新技術(shù)，在A380飛機(jī)首次應(yīng)用，隨著技術(shù)逐步成熟，中國大型客機(jī)也采用了電作動(dòng)反推力裝置。

1 反推力裝置作動(dòng)方案

反推力裝置是通過反推作動(dòng)器推動(dòng)反推滑動(dòng)整流罩運(yùn)動(dòng)來折返并導(dǎo)引發(fā)動(dòng)機(jī)排氣。反推力裝置一般包括4個(gè)（或者6個(gè)）反推作動(dòng)器，多個(gè)反推作動(dòng)器之間由同步軸串聯(lián)，保證反推作動(dòng)器運(yùn)動(dòng)同步。

液壓反推力裝置使用飛機(jī)液壓源，液壓反推力裝置由一個(gè)液壓控制器（HCU）控制反推作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，液壓控制器中包含一個(gè)隔離控制閥（ICV）和一個(gè)方向控制閥（DCV），隔離控制閥控制飛機(jī)液壓源的通斷，方向控制閥控制反推作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方向。液壓控制器由發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限電子控制器（FADEC）根據(jù)控制邏輯統(tǒng)一控制[2]。

電反推力裝置使用飛機(jī)電源，電反推力裝置包含有一套電動(dòng)馬達(dá)和一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)裝置，電動(dòng)馬達(dá)通過機(jī)械同步軸驅(qū)動(dòng)反推作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，功率驅(qū)動(dòng)裝置控制電動(dòng)馬達(dá)的輸入功率和運(yùn)動(dòng)速度，功率驅(qū)動(dòng)裝置接受發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限電子控制器（FADEC）的控制指令。

2 使用性能對比

反推力裝置使用性能包含反推展開時(shí)間和反推收起時(shí)間，液壓作動(dòng)反推力裝置在環(huán)境溫度低于-15℃時(shí)，液壓油的粘性增大將影響液壓作動(dòng)反推力裝置的使用性能，致使液壓作動(dòng)反推力裝置作動(dòng)緩慢，展開/收起時(shí)間變長，而電作動(dòng)反推力裝置的使用性能幾乎不受低溫的影響，反推性能對比如圖1所示，其中電反推性能來源于A380航線使用數(shù)據(jù)，液壓反推性能來源于A330航線使用數(shù)據(jù)。

3 能量消耗對比分析

在反推力裝置正常展開過程，作用在反推整流罩上的氣動(dòng)載荷是變化的，在反推力裝置剛開始展開時(shí)，氣動(dòng)載荷阻礙反推整流罩，隨著反推整流罩逐漸展開，氣動(dòng)載荷逐漸減小，在反推展開至總行程的20%左右，氣動(dòng)載荷的作用方向發(fā)生變化，氣動(dòng)載荷幫助反推整流罩展開。液壓作動(dòng)反推力裝置在反推展開過程中，液壓壓力提供一個(gè)連續(xù)的幾乎恒定的液壓載荷，這必然造成液壓能量的損失。而電作動(dòng)反推力裝置由于反推力裝置控制裝置TRCU控制輸出功率，在反推力裝置展開過程中，電作動(dòng)反推力裝置輸出功率逐漸減小，在反推展開至總行程的20%左右，電作動(dòng)反推力裝置開始剎車，電作動(dòng)反推力裝置輸出功率隨外界氣動(dòng)載荷的變化而變化，較恒定功率輸出的液壓作動(dòng)反推力裝置節(jié)省能量約60%。

4 維修性對比分析

液壓反推使用高腐蝕性的液壓油，液壓油對噴漆表面和有機(jī)材料均有腐蝕性，需特殊防護(hù)，避免接觸，同時(shí)液壓油泄漏對環(huán)境和人的皮膚均有害，因此在液壓部件拆卸及安裝時(shí)均需防范液壓油泄漏。在液壓反推維護(hù)時(shí)，也要防止液壓油污染。在液壓部件更換后，也需運(yùn)轉(zhuǎn)反推多個(gè)循環(huán)以排掉液壓油中的空氣，而電反推不使用液壓油，就避免了液壓反推的這些維護(hù)需求。

液壓反推維護(hù)工具及維護(hù)方法通用，液壓反推經(jīng)過了長時(shí)間的航線運(yùn)營考驗(yàn)，液壓維護(hù)部件容易獲得，部件維護(hù)方法和程序?qū)骄€人員都比較熟悉，部件檢測和試驗(yàn)在航線上都已形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

5 系統(tǒng)復(fù)雜程度及優(yōu)缺點(diǎn)

電反推在軟件和電氣控制方面集成度高，需開發(fā)一個(gè)復(fù)雜的電氣控制和軟件；系統(tǒng)和部件研發(fā)、生產(chǎn)和備用成本高，但電反推失效探測和健康監(jiān)控能力強(qiáng)，電反推和多電飛機(jī)架構(gòu)兼容性強(qiáng)。

液壓反推低成本，價(jià)格便宜，由于液壓反推在航線上的廣泛使用，其總體成本和更換維護(hù)成本都較低，雖然液壓作動(dòng)器本身較電反推作動(dòng)器較貴，但是液壓控制部件較其它電氣部件明顯便宜[3]。

6 結(jié)論

經(jīng)以上分析，液壓反推在現(xiàn)役飛機(jī)廣泛使用，非常成熟，相比電反推擁有更多的使用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)更加成熟可靠。液壓反推在重量、系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜性、可靠性、成本、熱環(huán)境和適航方面與電反推相比具有優(yōu)勢。

電反推屬于新技術(shù)，航線使用經(jīng)驗(yàn)少，技術(shù)成熟度低，但在低溫性能、維護(hù)性、故障探測和健康監(jiān)控方面比液壓反推具有優(yōu)勢，同時(shí)與多電飛機(jī)架構(gòu)兼容性強(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]靳寶林，邢偉紅，劉殿春.飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)反推力裝置[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)， 2004，30.

[2]Asbury S， Yetter J.Static performance of six innovative thrust reverser concepts for subsonic transport application[R]. NASA-TM-201300，2000.

[3]邵萬仁，葉留增，沈錫鋼，等.反推力裝置關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)途徑初步探討[C]//中國航空學(xué)會(huì).2007年學(xué)術(shù)年會(huì)，深圳，2007.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]