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裁斷機(jī)液壓體系的矢量設(shè)計(jì)與使用

   2015-06-02 5480
核心提示:橡膠機(jī)械網(wǎng) 裁斷機(jī)配件之軸對(duì)稱矢量噴管一般采用3個(gè)周向等角度置于機(jī)匣外壁上的矢量液壓作動(dòng)筒來(lái)平移和斜動(dòng)矢量環(huán),矢量環(huán)通過(guò)裁斷機(jī)械連接機(jī)構(gòu)使擴(kuò)散調(diào)節(jié)片相對(duì)于噴管的縱向中心線對(duì)稱或非對(duì)稱地定位,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)俯仰和偏航矢量或獲得不同的噴管出口面積:當(dāng)3個(gè)作動(dòng)筒同步前后平移時(shí),則使A9面積大小發(fā)生改變,而A9作動(dòng)筒非同步地移動(dòng)時(shí),則使矢量環(huán)產(chǎn)生斜動(dòng),矢量環(huán)的傾斜角度和傾斜方向分別確定了噴管的矢量角和矢量方向。
中國(guó)橡膠機(jī)械網(wǎng) 裁斷機(jī)配件之軸對(duì)稱矢量噴管一般采用3個(gè)周向等角度置于機(jī)匣外壁上的矢量液壓作動(dòng)筒來(lái)平移和斜動(dòng)矢量環(huán),矢量環(huán)通過(guò)裁斷機(jī)械連接機(jī)構(gòu)使擴(kuò)散調(diào)節(jié)片相對(duì)于噴管的縱向中心線對(duì)稱或非對(duì)稱地定位,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)俯仰和偏航矢量或獲得不同的噴管出口面積:當(dāng)3個(gè)作動(dòng)筒同步前后平移時(shí),則使A9面積大小發(fā)生改變,而A9作動(dòng)筒非同步地移動(dòng)時(shí),則使矢量環(huán)產(chǎn)生斜動(dòng),矢量環(huán)的傾斜角度和傾斜方向分別確定了噴管的矢量角和矢量方向。

應(yīng)急復(fù)位技術(shù)及其發(fā)展

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間,有可能因部件失靈或損傷(例如由于空戰(zhàn)格斗)而導(dǎo)致噴管的液壓作動(dòng)系統(tǒng)在某一個(gè)或多個(gè)不同的工作模式方面失效,如作動(dòng)系統(tǒng)的供油中斷或控制信號(hào)中斷,這將導(dǎo)致飛機(jī)不受控制,因此噴管作動(dòng)系統(tǒng)都設(shè)置有應(yīng)急復(fù)位裝置。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),將A9作動(dòng)筒置于介于全程伸出和全程縮回之間的中立位置,使擴(kuò)散調(diào)節(jié)片在矢量環(huán)作用下處于防護(hù)姿態(tài),這時(shí)噴管處于非矢量狀態(tài),從而使飛機(jī)可控。


對(duì)于噴管液壓作動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)急復(fù)位(也可稱為故障防護(hù))問(wèn)題,最早進(jìn)行軸對(duì)稱矢量噴管研究與應(yīng)用的歐美國(guó)家,在這方面的研究是比較深入和成熟的。在現(xiàn)有裁斷機(jī)故障防護(hù)技術(shù)中,常見(jiàn)的液壓裁斷機(jī)故障防護(hù)裝置有兩類:

①利用與主作動(dòng)軸設(shè)置的復(fù)位式復(fù)位作動(dòng)筒及相關(guān)組件,在調(diào)用故障模式后,經(jīng)復(fù)位作動(dòng)筒作用,將主作動(dòng)筒機(jī)械定位于中立位置,噴管置于防護(hù)姿態(tài)。另外也可采用帶有可定位止動(dòng)銷的故障防護(hù)作動(dòng)筒,在應(yīng)急工作狀態(tài)下,能夠通過(guò)該作動(dòng)筒驅(qū)動(dòng)止動(dòng)銷沿滑動(dòng)桿移動(dòng),阻擋作動(dòng)環(huán)全部收回而停留在中立位置;

②采用2套噴管作動(dòng)系統(tǒng)即冗余系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防護(hù),在其中一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),通過(guò)另外一套作動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)噴管的控制,2套系統(tǒng)配置獨(dú)立的油路和。

然而,在上述第1種類型的裁斷機(jī)故障防護(hù)系統(tǒng)中,在調(diào)用故障模式時(shí),防護(hù)裝置在飛行控制計(jì)算機(jī)和矢量電子控制器控制下,由油壓裁斷機(jī)系統(tǒng)油源向故障防護(hù)作動(dòng)筒應(yīng)急供油,故障防護(hù)作動(dòng)筒活塞桿伸出,阻擋在氣動(dòng)載荷作用下回縮的主作動(dòng)筒,使回縮的主作動(dòng)筒停留在中立位置,將噴管置于防護(hù)姿態(tài),中立位置由故障防護(hù)作動(dòng)筒活塞的行程確定。但在系統(tǒng)供油中斷和喪失控制信號(hào)(斷電)時(shí),將影響該裝置的正常工作,不能有效地保護(hù)噴管和飛行安全;同時(shí),由于采用了故障防護(hù)作動(dòng)筒,使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸增大,重量增加,從而限制了飛機(jī)性能的提高。對(duì)于第2類防護(hù)系統(tǒng),在故障模式下仍可獲得矢量,同時(shí)有效減小了矢量環(huán)的負(fù)載,極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性,但冗余系統(tǒng)的使用,使得發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)整體重量增加,結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。

針對(duì)上述技術(shù)存在的缺陷,作者提出了一套應(yīng)急復(fù)位液壓系統(tǒng),在一定程度上克服了這些問(wèn)題。

應(yīng)急復(fù)位裁斷機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)應(yīng)急復(fù)位液壓系統(tǒng)由主系統(tǒng)油路A91

(1)、故障防護(hù)油路A91

(2)和應(yīng)急控制系統(tǒng)組成。

主油路A91

(1)由電液伺服閥1、作動(dòng)筒3和2個(gè)協(xié)調(diào)活門2以及進(jìn)、回油管路構(gòu)成;應(yīng)急液壓回路A91

(2)由伺服滑閥7、單向閥4、蓄能器5、應(yīng)急活門6、調(diào)速閥9、液壓鎖8、及作動(dòng)筒3構(gòu)成;伺服滑閥、減速器11和連接于作動(dòng)筒尾柄的連桿齒條組件12構(gòu)成一套機(jī)械反饋的應(yīng)急閉環(huán)控制系統(tǒng),控制應(yīng)急油路的工作。2套油路并聯(lián)于油源、回油管和作動(dòng)筒之間,分別在正常工作和應(yīng)急工作狀態(tài)下向作動(dòng)筒供油。電液伺服閥、協(xié)調(diào)活門和應(yīng)急活門采取電液聯(lián)鎖:電液伺服閥和應(yīng)急活門電磁鐵電氣聯(lián)鎖,應(yīng)急活門與協(xié)調(diào)活門采取液壓聯(lián)鎖,即應(yīng)急活門的出油口與協(xié)調(diào)活門的控制油口連通,主油路與應(yīng)急活門控制油口連通。

裁斷機(jī)液壓系統(tǒng)的各控制閥(包括單向閥、應(yīng)急活門、伺服滑閥、液壓鎖、節(jié)流閥、調(diào)速閥和協(xié)調(diào)活門等)全部安裝在集成閥體14內(nèi),電液伺服閥1和減速裝置11安裝在集成閥體外側(cè),集成閥總成安裝于作動(dòng)筒3上,作動(dòng)筒左側(cè)的尾柄與A9轉(zhuǎn)向環(huán)10連接,右端連接在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣支撐件13上。應(yīng)急控制系統(tǒng)中的齒條連桿組件的連桿與作動(dòng)筒尾柄鉸接,采集作動(dòng)筒活塞位移信號(hào)后,通過(guò)齒條傳遞給減速器處理,處理后的作動(dòng)筒位移信號(hào)傳遞給伺服滑閥閥芯,控制伺服滑閥相關(guān)閥口的開(kāi)口量,改變向作動(dòng)筒對(duì)應(yīng)油腔的供油量。該控制系統(tǒng)采用機(jī)械反饋方式,不依賴于電氣控制信號(hào),因此在電氣故障模式下可正常工作。

3.2裁斷機(jī)系統(tǒng)的工作原理表示了A9液壓作動(dòng)系統(tǒng)的連接關(guān)系以及A9作動(dòng)環(huán)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。3套系統(tǒng)并聯(lián)于高壓油源和回油管之間的應(yīng)急復(fù)位液壓系統(tǒng)A91、A92、A93分別控制3個(gè)A9作動(dòng)筒3(1)、3(2)和3(3)的作動(dòng),由此改變A9作動(dòng)環(huán)及與之機(jī)械連接的擴(kuò)散調(diào)節(jié)片的姿態(tài)和噴管出口面積。每套應(yīng)急復(fù)位液壓系統(tǒng)由電液伺服主系統(tǒng)油路(以A91(1)等表示)和應(yīng)急復(fù)位油路(以A91(2)等表示,也稱為故障防護(hù)油路)并聯(lián)組成。正常工作狀態(tài)下,各系統(tǒng)中的電液伺服主系統(tǒng)油路A91(1)、A92(1)、A93(1)在飛行控制計(jì)算機(jī)控制下工作,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障(如喪失油源壓力或電氣控制信號(hào)),則故障防護(hù)油路A91(2)、A92(2)、A93(2)在各自的應(yīng)急控制系統(tǒng)控制下工作,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)急復(fù)位。

電液伺服主系統(tǒng)油路正常工作期間,主油路經(jīng)飛行控制計(jì)算機(jī)控制的電液伺服閥對(duì)作動(dòng)筒供液,推動(dòng)作動(dòng)筒工作,當(dāng)3個(gè)A9作動(dòng)筒同步移動(dòng)時(shí),作動(dòng)環(huán)10平動(dòng),改變噴管出口面積A9的大小,當(dāng)3個(gè)作動(dòng)筒非同步移動(dòng)則使作動(dòng)環(huán)斜動(dòng),如所示,改變噴管的矢量方向。與此同時(shí)主油路經(jīng)單向閥4對(duì)蓄能器5充液。

當(dāng)主系統(tǒng)油路發(fā)生電、液故障時(shí),與電液伺服閥和協(xié)調(diào)活門采取電液聯(lián)鎖的應(yīng)急活門開(kāi)啟,調(diào)用故障模式,啟動(dòng)應(yīng)急復(fù)位液壓油路工作,蓄能器中的應(yīng)急油液經(jīng)應(yīng)急活門進(jìn)入防護(hù)油路,同時(shí),在應(yīng)急油液壓力作用下,主油路中的協(xié)調(diào)活門關(guān)閉,切斷電液伺服閥與作動(dòng)筒的進(jìn)、回油路。在應(yīng)急控制系統(tǒng)作用下,與作動(dòng)筒位移關(guān)聯(lián)的伺服滑閥控制應(yīng)急油液,經(jīng)液壓鎖進(jìn)入主作動(dòng)筒的相關(guān)油腔,推動(dòng)作動(dòng)筒到中立位置,在3個(gè)A9作動(dòng)筒皆到達(dá)中立位置后,A9作動(dòng)環(huán)處于應(yīng)急姿態(tài),如虛線所示位置,擴(kuò)散調(diào)節(jié)片置于故障防護(hù)姿態(tài),噴管處于非矢量工作狀態(tài)。此時(shí)液壓鎖在伺服滑閥的控制下,處于關(guān)閉狀態(tài),蓄能器停止向作動(dòng)筒供油,液壓鎖將作動(dòng)筒鎖定在中立位置,并提供足夠的偏轉(zhuǎn)剛度。在應(yīng)急工作狀態(tài)下,作動(dòng)筒有桿腔進(jìn)油時(shí),有可能在氣動(dòng)載荷和液壓的共同作用下失速,調(diào)速閥可限制回縮過(guò)快的作動(dòng)筒速度,即對(duì)3個(gè)A9作動(dòng)筒回復(fù)中立位置的最高速度進(jìn)行限制。

在防護(hù)系統(tǒng)工作期間,如果主系統(tǒng)電控信號(hào)和油壓恢復(fù),在電液聯(lián)鎖的作用下,應(yīng)急活門關(guān)閉,協(xié)調(diào)活門開(kāi)啟,則2個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)切換,恢復(fù)電液伺服主系統(tǒng)的自動(dòng)控制,防護(hù)系統(tǒng)退出控制狀態(tài)。

3.3系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)液壓系統(tǒng)應(yīng)急油路通過(guò)1套機(jī)械反饋的應(yīng)急閉環(huán)控制系統(tǒng)控制,故障模式下,避免了電氣信號(hào)缺失的影響,可以產(chǎn)生響應(yīng)于噴管液壓作動(dòng)系統(tǒng)液壓故障信號(hào)、控制信號(hào)喪失或二者同時(shí)喪失等故障防護(hù)模式,使噴管故障防護(hù)的范圍得以擴(kuò)展,增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性和飛行的安全性;

(2)取消了前面提及的故障防護(hù)作動(dòng)筒結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化了A9作動(dòng)筒的結(jié)構(gòu)、減小了軸向尺寸,一定程度上降低了液壓系統(tǒng)的重量;

(3)集成化的油路設(shè)計(jì),使得系統(tǒng)重量降低;

(4)改裝量小,對(duì)現(xiàn)有噴管結(jié)構(gòu)的改變不大。

結(jié)論

經(jīng)有關(guān)設(shè)計(jì)部門論證,該A9作動(dòng)筒應(yīng)急復(fù)位系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng),結(jié)構(gòu)創(chuàng)新性和先進(jìn)性明顯,經(jīng)檢索未發(fā)現(xiàn)與之相同的應(yīng)急復(fù)位結(jié)構(gòu),其功能原理達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。經(jīng)過(guò)工程應(yīng)用設(shè)計(jì),可以直接應(yīng)用于AVEN裝置的故障防護(hù)

 
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