某教练机后舱油门停车装置设计与研究
2013-12-02刘龙园邓新华杨建勇
刘龙园,邓新华,杨建勇,赵 斌
(中航工业洪都,江西 南昌330024)
0 引言
教练机是飞行员用于训练的工具, 是飞行教员用于教学的教具, 是飞行员训练体制的重要教学媒介,普遍采用双舱串联式结构。 由于教练机功能跟其它的飞机有所区别, 故操作发动机的油门操纵系统也有其固有的特点, 目前现行各类教练机都是在前舱设有发动机进行停车机构, 在后舱都没有发动机油门杆停车装置,沿续了这一方法,某型飞机在研制中也没有设置后舱发动机油门杆停车装置, 其为防止前舱飞行员将油门杆误收到停车位,在前舱左、右发油门杆上设有销子, 扇形支臂上设有小油门和停车位置止动器, 在未将前舱油门操纵台上的止动解锁时,后舱发动机油门杆不能直接停车,如图1所示。当向后收油门杆时, 止动器端头挡住了油门杆上的销子,使油门杆只能收到慢车位;当只有前舱按压止动器上的压板,使定位器(钩)转到前舱油门杆销子下面,前后舱油门杆才能收到停车位置。
目前某教练机发动机由于后舱未设置使前舱止动器转动的机构, 因此后舱单独操纵油门杆时不能收到停车位。
1 后舱停车装置的种类
经过对现行国产飞机进行了广泛的调研, 后舱停车装置常用设计方法有以下两种:
1)在前后舱发动机油门杆操纵台之间安装机械式离合装置, 离合装置能使前舱油门杆和后舱油门杆操纵分离,断开前舱油门杆操纵功能,后舱可单独直接操纵发动机油门杆停车, 该设计方式需要飞机前后舱发动机油门杆操纵台之间有较大的空间。
图1 前舱油门操纵台结构
2)采用电控形式, 气缸驱动前舱油门杆解锁装置, 实现前后舱油门杆都能停车, 该方式需求空间小,安装灵活,易于操作。 在座舱内设置解锁指示灯,便于飞行员判断解锁机构状态。
2 某教练机现场调研
为展开后舱设置油门杆停车装置改进设计工作, 对某型飞机现有锁定装置的解锁力进行了现场测量, 某型发动机单个发动机油门杆解锁力不大于5kgf(2台发动机油门杆解锁力不大于10kgf)。
经过考虑,某型飞机的前后舱之间空间紧凑,没有足够的空间实现该方案。 决定采用电控、气动驱动方式实现油门杆解锁,该方案在某型飞机上,更具可实施性。 同时对气源进行了图纸相关查阅和现场核实,决定利用应急放起落架系统气源,该气源供气充足, 管路位置靠近前舱油门杆操纵台, 以及对电磁阀、解锁作动筒、电控开关、行程开关、解锁指示灯的现场安装位置、空间,现场进行了测量,确定具备可安装空间。
3 后舱停车方案设计
利用现有的冷气系统主冷气瓶的气, 通过一个四通接头,分出一路作为冷气源,经过电磁阀QDF-1驱动油门杆解锁作动筒,作动筒活塞杆顶压块传动,推压压板,实现油门杆慢车位解锁,电磁阀由电气开关控制,方案原理如图2所示。
3.1 设计输入技术指标
开锁时间:不大于1秒;
用气量(单次开锁):0.000000188 kg
开锁力:不小于10kgf;
开锁行程:10 mm;
供电需求:电压:27VDC 电流:1~2A
图2 原理图
3.2 解锁力核算
F=S*P*cosα
作动筒活塞面积S=πr2×10-2cm2
作动筒(选用)半径r=0.7cm
作动筒作用力方向与解锁机构夹角α:
根据实测解锁力(10 kgf),考虑α角30°情况下,估算气源压力:
采用现有的冷气系统主冷气瓶的供气管路气源, 经过减压阀后减压后压力为考虑α角30°时,理论计算实际解锁力:
F1= S*P*cosα=66.7 kgf,是需求解锁力(10 kgf)的6.67倍,完全保证解锁力要求。
4 解锁用气量论证
1)某型飞机地面起动方式为2个发动机一起起动 (起动解锁一次, 停车解锁一次), 用气量计算如下:
Q1=2*ρ*P*L*πr2
解锁作动筒半径:r=0.7cm
解锁作动筒行程:L=1 cm
解锁作动筒工作气压:P=5MPa
空气密度(常温、一个标准大气压下):ρ=1.225×10-9kg/ml
计算气量:0.000000188 kg
(2)某型飞机地面单发起动(起动解锁二次,停车解锁二次),用气量计算如下:
Q1=4*ρ*P*L*πr2
解锁作动筒半径:r=0.7cm
解锁作动筒行程:L=1 cm
解锁作动筒工作气压:P=5MPa
空气密度(常温、一个标准大气压下):
ρ=1.225×10-9kg/ml
计算气量:0.000000376 kg
经查某型飞机技术维护说明书, 某型飞机冷气系统主冷气瓶气源气量 (9.6L,6 MPa)0.0007056kg ,某型飞机油门杆前舱解锁动作, 极限消耗气量0.000000376 kg,远小于冷气系统主冷气瓶气量,对飞机供机轮刹车和通向座舱通气开关无任何影响。
5 结语
综上所述, 采用从某型飞机冷气系统主冷气瓶引出气体驱动某型飞机前舱油门杆解锁装置, 经过地面和试飞验证, 该装置能够实现后舱单独操纵油门杆到停车位置的功能, 且对飞机机轮刹车和通向座舱通气开关使用无任何影响,效果显著。
[1]某型飞机技术维护说明书[S],2009.
[2]歼教六航材目录[S],1986.
[3]歼教六维护说明使用书[S],1986.