射流管式电液压力伺服阀技术研究

何学工，黄增，金瑶兰，闵丽

(1. 西安航空制动科技有限公司，陕西西安710065; 2. 中船重工第七零四研究所，上海200070)

目前国产飞机电子刹车系统大都采用喷嘴挡板式电液压力伺服阀为控制元件，在实际使用过程中喷嘴挡板式电液压力伺服阀的较易堵塞，使得刹车系统故障发生率较高。为了提高电液压力伺服阀的可靠性和安全性及电液压力伺服阀的抗污染性，在分析国外飞机刹车系统压力伺服阀的基础上，提出一种射流管式电液压力伺服阀。

1 双喷嘴挡板及射流管式电液压力伺服阀结构及工作原理

喷嘴挡板式电液压力如图1 所示。

图1 喷嘴挡板式电液压力伺服阀原理图

喷嘴挡板式电液压力伺服阀在结构上通常为两级阀，其与流量阀的区别在于阀内部无反馈杆和弹簧管相连，且不像流量阀那样可以通过插在阀芯中的反馈杆形成对力矩马达的力反馈，而是通过内部油路将负载压力反馈到前置级或功率级的运动件上，形成压力反馈，保证被控制压力与控制电流成比例关系。它由永磁力矩马达、喷嘴、挡板、阀芯等组成。

当力矩马达线圈得到正控制电流信号时，在磁路上产生一控制磁通，该磁通与永久磁铁产生的极化磁通相互作用，在衔铁上产生一控制力矩，使衔铁组件顺时针偏转，挡板向左偏移，在阀芯两端产生控制压差，使阀芯向右移动，回油窗口趋向关闭、刹车进油窗口趋向开启，刹车腔压力增加直至作用在阀芯上反馈力与控制力平衡为止，从而伺服阀输出一个与输入电流成比例的刹车压力。

当力矩马达线圈得到负控制电流信号时，挡板向右偏移，在阀芯两端产生控制压差，使阀芯向左移动直到限位为止，回油窗口开启、进油窗口关闭，刹车腔压力等于回油压力。

射流管式电液压力伺服阀(图2)和流量阀一样，不但有反馈杆和发射器相连，通过插在阀芯中的反馈杆形成对力矩马达的力反馈，而且在前置级和功率级之间还有控制级，内部油路将刹车压力反馈到反馈活塞上，形成压力反馈，保证被控制压力与控制电流成比例关系。

图2 射流管式电液压力伺服阀结构图

射流管式电液压力伺服阀主要由力矩马达、射流放大器、反馈活塞、控制级、功率级等部分组成。

其工作原理为:无控制电流输入时，喷嘴偏向接收器回油腔，控制腔无恢复压力，在复位弹簧的作用下刹车口与回油口相通，输出压力等于回油压力。当马达线圈输入控制电流时，产生的控制力矩使衔铁射流管组件逆时针偏转，使喷嘴偏向接收器控制腔，接收器控制腔产生恢复压力，在主阀芯上形成一个推力，使主阀芯左移，进油口和刹车口相通，同时刹车口压力反馈到反馈阀芯上形成一个反馈力。主阀芯达到力平衡后，输出压力稳定。因此，刹车口压力与控制腔恢复压力成正比，即与输入电流大小成正比。

2 射流管式电液压力伺服阀特点分析

射流管式电液压力伺服阀与喷嘴挡板式电液压力伺服阀相比除抗污能力明显提高外，还具有以下几个特点:

2.1 前置极增加反馈杆

喷嘴挡板式电液压力在结构上通常为两级阀，和流量阀的区别在于阀芯上无反馈杆和弹簧管相连，不能形成对力矩马达的力反馈，而射流管式电液压力伺服阀和流量阀一样，有反馈杆和弹簧管相连，可以形成对力矩马达的力反馈，提高了控制精度。

2.2 马达带压力负反馈

马达能根据供油压力、回油压力或输出压力的波动变化，对射流放大器的输出压力进行适应性调节，同时负反馈设计能补偿射流放大器在运动过程中的非线性，输出压力稳定性好。

2.3 先导级增加了一个中间反馈级

中间反馈级由阀芯和平衡弹簧组成。接受器两腔的压差除作用在功率级阀芯的两端面外，同时作用在中间反馈级的阀芯上并产生一定的位移，直至液压作用力与阀芯两端的平衡弹簧力相平衡为止。阀芯上的位移通过一根连接阀芯和力矩马达的反馈杆，传递至力矩马达和喷嘴，对力矩马达和射流放大器产品一个负反馈控制，有利于提高阀的稳定性。

2.4 防爆胎能力

射流管式压力伺服阀若射流管喷嘴被杂物完全堵死时，控制腔无压力输入，喷嘴在自然状态下偏向回油腔，刹车压力等于回油压力;而喷嘴挡板压力伺服阀若发生喷嘴与挡板的间隙被堵塞，有可能导致刹车压力满额输出，产生所谓的憋压或带刹车着陆对飞机造成损害。射流管压力伺服阀的失效保护能力，可避免因先导级失效导致刹车压力无法释放造成的对刹车系统的较大危害，有效防止抱胎、爆胎现象。

2.5 便于进行电气检测

射流管阀通电、通油没有先后顺序，便于系统运行前进行电气检查。喷挡阀必需先通油后通电，否则在电气检查时挡板会不断地碰触喷嘴，对阀不利。射流管式压力伺服阀电气检测方便可靠。

3 射流管式电液压力伺服阀性能试验分析

为验证射流管电液压力伺服阀的性能是否满足刹车系统需要，以某刹车系统喷嘴挡板电液压力伺服阀性能指标为参照，进行了设计，并对射流管电液压力伺服阀进行静、动态性能试验，其结果如表1 及图3所示。

表1 静、动态性能试验数据记录表

图3 射流管电液压力伺服阀静态特性

通过表1 和图3 分析，射流管电液压力伺服阀已可以达到性能指标要求。

4 射流管式电液压力伺服阀和刹车系统的匹配性试验验证

为了验证射流管电液压力伺服阀与刹车系统的匹配性，将系统中喷嘴挡板电液压力伺服阀用射流管电液压力伺服阀替换后，在惯性试验台上进行了试验。其试验结果见表2。

表2 射流管电液压力伺服阀和刹车系统的匹配性试验项目

由表2 可知刹车升降压时间及各种跑道下着陆滑跑距离满足要求，在实际刹车过程中，系统刹车过程平稳，轮胎磨损均匀，证明射流管电液压力伺服阀与刹车机轮匹配性良好，系统对各种跑道适应性强。

5 结论

通过对射流管电液压力伺服阀理论的分析，以及对原理样机进行的各项试验结果来看，射流管电液压力伺服阀的关键技术指标已基本达到喷嘴挡板阀的要求。经过静态、动态以及和刹车系统的匹配性试验，其性能指标可以满足飞机刹车系统的使用要求。

为满足阀在不同环境下的使用，需对阀在各种条件下压力稳定性作进一步研究。

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