淺談飛機發動機操縱系統應用技術發展

李如紅

摘要：本文通過對飛機發動機操縱系統基本結構形式、工作特點分析，總結發動機操縱系統應用技術，并對飛機操縱系統發展趨勢進行了分析。

關鍵詞：發動機操縱系統;油門;電傳

1機械式發動機操縱系統發展簡介

機械式發動機操縱系統是最早應用的控制方式并持續地改進發展，目前仍廣泛使用。“機械式”操縱系統由連接飛機座艙油門桿和發動機油門控制搖臂的一系列拉桿機構所組成的機械系統，主要有硬式、軟式和混合式機械操縱系統，但不論哪種操縱系統都要求在滿足機體結構限制的條件下，確保操縱桿輸入和油門桿輸出各控制點的對應關系，同時還應盡量保證輸入和輸出的線性關系。

1.1硬式發動機操縱系統

硬式發動機操縱系統是由拉桿、搖臂、扭力和支座等主要構件組成傳動機構的系統，由多個平面四連桿機構或空間連桿結構串聯而成。其主要特性為具有較佳的操縱靈敏性，生存力較好，調整和使用維護較方便，但由于鉸接點較多而使構造復雜化和重量加大。同時因其硬式傳遞結構特點，決定系統空間布置靈活性受機體機構限制較大，導致其傳遞行程不宜過長。因此，此類操縱系統主要應用于早期的飛機，以及在教練機等外形較小的飛機。

1.2（半）軟式操縱系統

連桿機構和鋼索組合形式是常見的軟式操縱系統，操縱拉桿一端連接手柄由座艙油門操縱臺駕駛桿進行控制，另一端連接搖臂控制發動機，中間部分由鋼索傳遞。發動機工作時飛行員通過移動座艙內油門桿，驅動連桿機構和鋼索組合進行線性運動，對發動機供油量調節，實現對發動機狀態控制目的。軟式操縱系統因其鋼索與滑輪組合走向布置提升系統空間布置靈活性，油門線性傳遞油門準確性得到提升;但鋼索張力受環境溫度影響變化較大，換季維護時需對鋼索張力適應性調整，增加了維護的工作量;在發展應用過程中隨著引入鋼索張力調節器，根據環境溫度變化對發動機操縱系統張力自動進行適應性調整，提升系統的可靠性。

軟式鋼索傳動形式較之于的多連桿硬式傳動，保證發動機操縱系統輸入輸出的線性運動基礎上，因鋼索柔性走向為系統在飛機上布置帶來更大的靈活性，同時，一定程度上改善操縱系統人機較好聯動的效果，使其得到廣泛應用。

1.3推拉鋼索操縱系統

機械式操縱系統在軟式操縱系統基礎上發展改進，出現推拉鋼索（如圖1）發動機操縱系統，根據其結構特點可概括為“軟軸式”操縱系統。較之于滑輪加鋼索的“軟式”結構，“軟軸式”操縱系統的應用技術極大地改進優化機械式操縱系統，其具有以下優點：

1）安裝簡單，具有較高的可靠性和使用壽命，無需特別的潤滑和維護;

2）節省空間和重量，可以在控制限度內自由彎曲;

3）可以同時傳遞推力和拉力，無需滑輪導向。

同時，根據系統機構特點決定了推拉鋼索受折彎和扭轉會導致了鋼索芯變形，內部滑軌不能順暢的進行直線運動，滾珠和鋼索護套內壁接觸應力增大，則將出現油門“空行程”和“摩擦力”增加的現象，進而造成對發動機狀態控制精準度的下降。因此，在推拉鋼索進行全機布局時，應嚴格執行鋼索最小彎度等技術要求，避免急彎、小角度彎曲、連續空間折彎等情況的出現;裝配過程中，注意選取合適的鋼索芯固定工具，避免在安裝接頭過程中導致鋼索芯扭曲變形，甚至損壞;同時與發動機連接部分還應考慮根據發動機工作時產生的振動情況進行適應性改進，例如，若采用推拉鋼索直接連接發動機搖臂的方式，則當發動機運動時，極易造成功率波動，因此可考慮在發動機與鋼索連接處增加柔性連接，補償發動機的運動。

目前，推拉鋼索應用技術是機械式操縱系統進一步發展優化的結果，系統機構自身重量輕，機上布置空間靈活性、系統傳遞精度等都得到了優化提升，給飛機機械式操縱系統應用提供了更優的選擇方案。

2發動機電傳油門操縱系統簡介

隨著飛機數字飛行控制系統（DFCS）技術應用，極大地減輕了飛行員操縱負擔，提升了飛機操縱控制品質。基于數字電傳飛控操縱系統應用優越性，近年來隨著國內航空制造業發展，發動機電傳油門操縱系統廣泛應用于軍、民機領域。電傳操縱系統核心是“電信號”傳遞，主要實現方式為將油門桿的位移變化量轉變為電信號傳遞至發動機控制設備，通過伺服機構進行油量調節，從而實現對發動機狀態的控制。

發動機電傳操縱系統具備手動模式、自動模式。手動模式，即通過飛行員操縱油門桿進行發動機狀態控制;自動模式，即自動油門系統（A/T）用于起飛至著陸期間自動控制發動機推力，減輕飛行員工作量;是一個計算機控制的機電系統，主要與數字飛行控制系統（DFCS）和飛行管理計算機系統共同控制發動機推力。其組成主要有：自動油門計算機、方式控制面板（MCP）、A/T伺服作動器、功率桿角傳感器（PLA）、A/T斷開電門、起飛復飛電門、自動飛行狀態信號牌（ASA）、推力方式信號牌（TMA），還有其他傳感器等。A/T計算機利用來自各種系統的輸入信號，按照發動機推力自動控制規律計算出最佳的油門指令，輸出油門位置指令給A/T伺服機構，推動油門桿，從而控制發動機推力。

相比機械式操縱系統，發動機電傳操縱系統應用實現了從“油門桿角度與發動機燃調角度對應關系線性控制”到油門桿與發動機狀態之間“點位”的控制，系統控制精確度更高、操縱品質更佳。

3發動機操縱系統發展趨勢

飛機電傳操縱系統實現操縱系統從“機械式”傳遞向“電信號”傳遞方式技術迭代發展。電傳油門操縱系統對控制發動機的電信號的傳遞、接收處理、反饋數字式信號是關鍵，因此，發動機油門電傳操縱系統是基于數字式發動機控制系統、飛行控制系統成功應用得到推廣延伸技術。飛機發動機電傳操縱系統已經發展成為當前及今后很長一段時期的應用趨勢，其系統可靠性高，精確度高，便于檢測維護等優點，提升了系統優越性。

隨著電傳油門的應用，發動機操縱系統將從原來相對獨立的機械式操縱系統，逐步轉化為飛機機電系統一個細小的分支，與發動機數控系統、飛控系統相互交聯工作。系統檢查方法隨之優化，傳統機械式操縱系統通過對系統操縱力、鋼索張力、油門空行程等項目檢查測量以確保系統可靠性、正確性，而電傳操縱系統則以通電方式對油門角度與發動機狀態的對應關系進行檢查，從而保證系統正確性，檢測方法更為便捷。

4結束語

發動機操縱系統伴隨著飛機誕生而存在，根據飛機制造技術發展、飛行員對駕駛品質需求，在應用中不斷地發展改進，發動機操縱系統經歷從機械式到電傳系統技術變革，發動機操縱系統穩定性、精確性等不斷改進，系統可靠性提高，提升了飛行員操作品質，確保了試飛安全。電傳油門操縱系統將因其結構重量輕、便于檢查、使用便捷等優點，使其廣泛應用于軍民機領域。