飛機油門桿回彈現象分析

郭強 周孟申 陳智

摘 要：本文介紹飛機三種常見的油門桿回彈現象，結合油門桿受力情況及飛機發動機操縱系統工作原理分析油門桿產生回彈現象的原因。油門桿在不同位置回彈對發動機操縱系統功能的影響不同，通過對油門桿回彈的功能影響分析，提出了排除油門桿回彈的方法，并明確相應的處置措施。

關鍵詞：發動機操作系統;油門桿;回彈

1、現象描述

安裝軟式發動機操縱系統的飛機，經常出現將油門桿推/拉至某一位置后釋放，在不使用油門桿制動器的情況下，油門桿會向后/前移動，不能保持在原有位置，即出現油門桿回彈現象。

2系統簡介

某飛機發動機操縱系統是由油門操縱臺、機身鋼索滑輪傳動系統、短艙四連桿機構組成。在駕駛艙內，機組人員對油門操縱臺上油門桿的操作，通過飛機機身上安裝的鋼索滑輪系統、發動機短艙處的拉桿機構傳遞到發動機主動滑輪搖臂，發動機主動滑輪搖臂經發動機上安裝的鋼索滑輪傳動系統控制燃油泵調節器油門搖臂運動，以控制油門開關的大小以及發動機燃油的供應與關閉。在油門操縱臺上發動機停車和功率控制設置為一個油門桿控制。發動機操縱系統原理見圖1。

鋼索只承受拉力，不承受壓力，因此發動機油門操縱鋼索是由兩根鋼索組成回路，交替工作。當向起飛位置前推油門桿時，增油鋼索受拉力向前運動，發動機功率增加。當向慢車位置收油門桿，減油鋼索受拉力向前運動，發動機功率減小。油門操縱臺上設置有油門桿制動器，用于增加油門桿推拉時摩擦阻力，以保持油門桿在需要的位置。

3 油門桿回彈原因及影響分析

3.1油門桿受力分析

油門桿的受力主要包括機組施加在油門桿把手處的操縱力、增油鋼索和減油鋼索的張力、制動器的摩擦阻力、系統摩擦力。油門桿設計操縱力為10N～15N。增油鋼索和減油鋼索的張力是系統預緊張力，持續作用于油門桿上。制動器的摩擦阻力通過調節制動器上旋鈕改變，鎖緊狀態時油門桿的操縱力大于25N。

3.2油門桿回彈

油門桿在不同位置出現回彈，對發動機操縱系統功能的影響不同。

（1）起飛位置油門桿回彈

發動機燃油泵調節器在油門搖臂前極限位置（起飛）設置有限動機構。由于飛機結構安裝誤差和發動機個體差異，個別飛機油門桿的起飛位置和發動機燃油泵調節器油門搖臂的起飛位置未嚴格對應，存在少量誤差。當將油門桿前推至起飛位置，松開油門桿把手后，油門桿會向后回彈。原因是前推油門桿過程中，當發動機燃油泵調節器油門搖臂已到達起飛限動位置時，駕駛艙內油門桿尚未到達油門操縱臺上標示的起飛位，但因鋼索具有一定的彈性，油門桿可繼續前推至操縱臺上標示的起飛位置，此時增油鋼索產生彈性形變，燃油泵調節器油門搖臂不會改變，發動機工作狀態還是起飛狀態。對于大部分航空發動機，發動機起飛狀態（或最大工作狀態）連續工作時間是有限制的。當油門桿推至起飛位置后，一般機組成員不會馬上松開油門桿，待飛機爬升至一定高度后會將油門桿后拉至發動機允許長時間工作的狀態。

在起飛位置，油門桿存在微量回彈，不會對系統功能造成影響，同時會起到力反饋的作用，讓操作者感知到油門桿已推至最大位置。

（2）停車位置油門桿回彈

由于發動機燃油泵調節器在油門搖臂后極限位置（停車）設置有限動機構。由于飛機結構安裝誤差和發動機個體差異，個別飛機油門桿的停車位置和發動機燃油泵調節器油門搖臂的停車位置未嚴格對應，存在少量誤差。當將油門桿后拉至停車位置，松開油門桿把手后，油門桿會向前回彈。原因是后拉油門桿過程中，當發動機燃油泵調節器油門搖臂已到達停車限動位置時，駕駛艙內油門桿尚未到達油門操縱臺上標示的停車位，因鋼索具有一定的彈性，油門桿可繼續后拉至油門操縱臺上標示的停車位，油門搖臂及其相連的發動機主動滑輪搖臂并不運動，只是減油鋼索因油門桿后拉而產生彈性形變。

因飛機發動機停車和功率控制設計為一個油門桿，發動機在慢車和停車狀態轉換過程中設置有停車聯動機構，若油門桿回彈量過大且停車聯動機構上凸輪靠近轉換斜面位置時，可能會影響發動機慢車到停車轉換，導致發動機不能可靠停車。

（3）慢車至起飛位置間油門桿回彈

機組人員反映，個別飛機在油門桿制動器解鎖狀態下長時間平飛過程中，手松開油門桿后，油門桿向后微量運動，發動機轉速同步下降。地面查看飛行數據，證實油門桿存在微量回彈現象。在飛行高度不變的情況下，油門桿角度減小，發動機轉速下降1%-3%、燃油瞬時消耗量同步下降，主要出現在發動機自始轉速附近。地面斷開發動機與飛機發動機操縱系統相連短艙拉桿，將發動機燃油泵調節器油門搖臂推至自始轉速位置，松開后搖臂會向減小油門的方向緩慢運動。燃油泵調節器結構是燃油泵調節器結構設計決定的，最大為0.6N·m。油泵調節器油門搖臂回彈力矩經飛機發動機操縱系統，作用于駕駛艙內油門桿。系統設計的油門桿操縱力為10N～15N，油門桿長度約260mm，油門桿處操縱力矩最小為2.6N·m，大于油門搖臂回彈力矩。只有當發動機操縱系統的摩擦力不足于克服油泵調節器回彈力矩時，才會導致油門桿向后移動，發動機轉速下降，機組人員為保持發動機狀態需反復推拉油門桿。

發動機操縱系統摩擦力總和與系統中滑輪數量、滑輪直徑、滑輪材料、鋼索張力、鋼索滑輪包角等有關。系統中滑輪數量、滑輪直徑、滑輪材料、鋼索滑輪包角等在使用過程中是不變的。鋼索張力受環境溫度、機體結構變形的影響很大。參考航空與航天用標準大氣模型[1]，高度在-500m～10000m，大氣溫度為18.25℃～-49.898℃。鋼索和機身材料線膨脹系數見表1，鋼索平均值為10.7，機身平均值為21.7。隨著飛行高度增加，機身結構和鋼索會發生變形，以地面15℃、飛行高度10000m（溫度約-50℃）為例，機身結構和鋼索經歷溫差為-65℃，機身發動機操縱系統鋼索的總長度約為19882mm，由δ=l×λ×Δt可以算出鋼索與機身結構的相對變形，見表1。

由表1可以看出，機身結構變形量大于鋼索變形量，發動機操縱鋼索相對地面狀態會出現一定程度的松弛，導致鋼索張力下降，系統摩擦力減小。相比地面，飛機在空中平飛過程中松開油門桿后更易出現油門桿回彈現象。

4 排除方法

4.1起飛/停車位置回彈

油門桿在起飛/停車位置存在微量回彈，不會影響發動機操縱系統功能，相反會增加油門桿在起飛/停車位的力反饋，讓機組人員感知到發動機已工作在最大狀態/停車。當油門桿在起飛位置/停車位置回彈量較大時，可通過調整機身鋼索連接松緊螺套旋合長度、機身末級滑輪搖臂長度、短艙油門拉桿長度改變油門桿在油門操縱臺上的運動行程，使得油門桿行程與發動機燃油泵調節器上油門搖臂運動行程匹配。系統調整完后允許油門桿在起飛/停車位置有微量回彈。

4.2慢車至起飛位置間油門桿回彈

油門桿在慢車至起飛位置間回彈是燃油泵調節器結構設計客觀存在回彈力矩導致，與燃油泵調節器結構和系統鋼索張力有關，可定期檢查調整發動機操縱系統鋼索張力，避免因鋼索張力降低導致系統摩擦力下降。如通過調整系統鋼索張力無法排除油門桿空中回彈，應對燃油泵調節器油門搖臂的操縱力矩進行檢查。在空中飛行時，機組人員可通過油門操縱臺上的油門桿制動器保持油門桿位置。

結束語

發動機操縱系統為軟式結構的飛機易發生油門桿回彈現象，該現象與發動機操縱系統調整、發動機燃油泵調節器結構設計有關。

油門桿在起飛/停車位置存在微量回彈使用中是允許的，如果回彈量較大，應對發動機操縱系統進行調整，以排除或減小回彈量。對于發動機停車和功率控制設計為同一油門桿的飛機，油門桿在停車位置回彈較大，可能會影響發動機停車，停車時需持續按壓油門桿待發動機可靠停車后松手。在飛機使用過程中，需定期檢查調整發動機操縱系統鋼索張力，以保持飛機發動機操縱系統一定水平的摩擦力，避免油門桿在空中出現回彈。

參考文獻：

[1]飛機設計手冊總編委會.飛機設計手冊.北京：航空工業出版社，2006.