浅谈飞机发动机操纵系统应用技术发展

李如红

摘要：本文通过对飞机发动机操纵系统基本结构形式、工作特点分析，总结发动机操纵系统应用技术，并对飞机操纵系统发展趋势进行了分析。

关键词：发动机操纵系统;油门;电传

1机械式发动机操纵系统发展简介

机械式发动机操纵系统是最早应用的控制方式并持续地改进发展，目前仍广泛使用。“机械式”操纵系统由连接飞机座舱油门杆和发动机油门控制摇臂的一系列拉杆机构所组成的机械系统，主要有硬式、软式和混合式机械操纵系统，但不论哪种操纵系统都要求在满足机体结构限制的条件下，确保操纵杆输入和油门杆输出各控制点的对应关系，同时还应尽量保证输入和输出的线性关系。

1.1硬式发动机操纵系统

硬式发动机操纵系统是由拉杆、摇臂、扭力和支座等主要构件组成传动机构的系统，由多个平面四连杆机构或空间连杆结构串联而成。其主要特性为具有较佳的操纵灵敏性，生存力较好，调整和使用维护较方便，但由于铰接点较多而使构造复杂化和重量加大。同时因其硬式传递结构特点，决定系统空间布置灵活性受机体机构限制较大，导致其传递行程不宜过长。因此，此类操纵系统主要应用于早期的飞机，以及在教练机等外形较小的飞机。

1.2（半）软式操纵系统

连杆机构和钢索组合形式是常见的软式操纵系统，操纵拉杆一端连接手柄由座舱油门操纵台驾驶杆进行控制，另一端连接摇臂控制发动机，中间部分由钢索传递。发动机工作时飞行员通过移动座舱内油门杆，驱动连杆机构和钢索组合进行线性运动，对发动机供油量调节，实现对发动机状态控制目的。软式操纵系统因其钢索与滑轮组合走向布置提升系统空间布置灵活性，油门线性传递油门准确性得到提升;但钢索张力受环境温度影响变化较大，换季维护时需对钢索张力适应性调整，增加了维护的工作量;在发展应用过程中随着引入钢索张力调节器，根据环境温度变化对发动机操纵系统张力自动进行适应性调整，提升系统的可靠性。

软式钢索传动形式较之于的多连杆硬式传动，保证发动机操纵系统输入输出的线性运动基础上，因钢索柔性走向为系统在飞机上布置带来更大的灵活性，同时，一定程度上改善操纵系统人机较好联动的效果，使其得到广泛应用。

1.3推拉钢索操纵系统

机械式操纵系统在软式操纵系统基础上发展改进，出现推拉钢索（如图1）发动机操纵系统，根据其结构特点可概括为“软轴式”操纵系统。较之于滑轮加钢索的“软式”结构，“软轴式”操纵系统的应用技术极大地改进优化机械式操纵系统，其具有以下优点：

1）安装简单，具有较高的可靠性和使用寿命，无需特别的润滑和维护;

2）节省空间和重量，可以在控制限度内自由弯曲;

3）可以同时传递推力和拉力，无需滑轮导向。

同时，根据系統机构特点决定了推拉钢索受折弯和扭转会导致了钢索芯变形，内部滑轨不能顺畅的进行直线运动，滚珠和钢索护套内壁接触应力增大，则将出现油门“空行程”和“摩擦力”增加的现象，进而造成对发动机状态控制精准度的下降。因此，在推拉钢索进行全机布局时，应严格执行钢索最小弯度等技术要求，避免急弯、小角度弯曲、连续空间折弯等情况的出现;装配过程中，注意选取合适的钢索芯固定工具，避免在安装接头过程中导致钢索芯扭曲变形，甚至损坏;同时与发动机连接部分还应考虑根据发动机工作时产生的振动情况进行适应性改进，例如，若采用推拉钢索直接连接发动机摇臂的方式，则当发动机运动时，极易造成功率波动，因此可考虑在发动机与钢索连接处增加柔性连接，补偿发动机的运动。

目前，推拉钢索应用技术是机械式操纵系统进一步发展优化的结果，系统机构自身重量轻，机上布置空间灵活性、系统传递精度等都得到了优化提升，给飞机机械式操纵系统应用提供了更优的选择方案。

2发动机电传油门操纵系统简介

随着飞机数字飞行控制系统（DFCS）技术应用，极大地减轻了飞行员操纵负担，提升了飞机操纵控制品质。基于数字电传飞控操纵系统应用优越性，近年来随着国内航空制造业发展，发动机电传油门操纵系统广泛应用于军、民机领域。电传操纵系统核心是“电信号”传递，主要实现方式为将油门杆的位移变化量转变为电信号传递至发动机控制设备，通过伺服机构进行油量调节，从而实现对发动机状态的控制。

发动机电传操纵系统具备手动模式、自动模式。手动模式，即通过飞行员操纵油门杆进行发动机状态控制;自动模式，即自动油门系统（A/T）用于起飞至着陆期间自动控制发动机推力，减轻飞行员工作量;是一个计算机控制的机电系统，主要与数字飞行控制系统（DFCS）和飞行管理计算机系统共同控制发动机推力。其组成主要有：自动油门计算机、方式控制面板（MCP）、A/T伺服作动器、功率杆角传感器（PLA）、A/T断开电门、起飞复飞电门、自动飞行状态信号牌（ASA）、推力方式信号牌（TMA），还有其他传感器等。A/T计算机利用来自各种系统的输入信号，按照发动机推力自动控制规律计算出最佳的油门指令，输出油门位置指令给A/T伺服机构，推动油门杆，从而控制发动机推力。

相比机械式操纵系统，发动机电传操纵系统应用实现了从“油门杆角度与发动机燃调角度对应关系线性控制”到油门杆与发动机状态之间“点位”的控制，系统控制精确度更高、操纵品质更佳。

3发动机操纵系统发展趋势

飞机电传操纵系统实现操纵系统从“机械式”传递向“电信号”传递方式技术迭代发展。电传油门操纵系统对控制发动机的电信号的传递、接收处理、反馈数字式信号是关键，因此，发动机油门电传操纵系统是基于数字式发动机控制系统、飞行控制系统成功应用得到推广延伸技术。飞机发动机电传操纵系统已经发展成为当前及今后很长一段时期的应用趋势，其系统可靠性高，精确度高，便于检测维护等优点，提升了系统优越性。

随着电传油门的应用，发动机操纵系统将从原来相对独立的机械式操纵系统，逐步转化为飞机机电系统一个细小的分支，与发动机数控系统、飞控系统相互交联工作。系统检查方法随之优化，传统机械式操纵系统通过对系统操纵力、钢索张力、油门空行程等项目检查测量以确保系统可靠性、正确性，而电传操纵系统则以通电方式对油门角度与发动机状态的对应关系进行检查，从而保证系统正确性，检测方法更为便捷。

4结束语

发动机操纵系统伴随着飞机诞生而存在，根据飞机制造技术发展、飞行员对驾驶品质需求，在应用中不断地发展改进，发动机操纵系统经历从机械式到电传系统技术变革，发动机操纵系统稳定性、精确性等不断改进，系统可靠性提高，提升了飞行员操作品质，确保了试飞安全。电传油门操纵系统将因其结构重量轻、便于检查、使用便捷等优点，使其广泛应用于军民机领域。