浅谈电压对某型机升降舵调整片偏转步长的影响

马腾 屈一帅 刘杰 余立

摘  要：升降舵调整片是飞机辅助操纵系统的重要部件，用于减小或抵消驾驶员操纵主操纵面时的操纵力，减轻长时间飞行的疲劳，其偏转步长直接影响调整片动作能否达到预期目标。本文分析了升降舵调整片操纵系统结构与原理，通过建立数学模型，进一步分析了电压对升降舵调整片偏转步长的影响，最后通过试验验证发现其影响规律，对以后地面通电调试和故障排查具有一定的参考价值。

关键词：升降舵调整片;人工配平系统;步长;步进电机

引言

升降舵调整片是某型飞机辅助操纵系统的重要部件，安装在升降舵面，其作用是用于平衡或消除飞机在各种飞行状态下作用在驾驶杆上的力。人工操纵升降舵调整片是通过左、右驾驶杆上的人工配平开关控制配平放大器和配平舵机进而实现机械操纵。其操纵方式是脉动式，即根据按压时间位移部分行程（也称步长）。

本文通过对升降舵调整片人工配平系统原理和结构的分析，并建立数学模型对电压影响因素进行探讨。

1  升降舵调整片人工配平系统简介

升降舵调整片人工配平系统是某型机飞行辅助操纵系统的一部分，它由手动配平开关，配平放大器和配平舵机组成。配平放大器和配平舵机为自动飞行控制系统的一部分，当未接通自动驾驶仪条件下，利用手动配平开关可进行人工电气配平操作，实现升降舵调整片偏转。此外，该系统还向调整片位置中立指示灯提供位置中立显示信号，向EICAS提供配平舵机位置信号，向集中告警系统和UFDR提供俯仰配平系统失效信号由上图可知，配平放大器是升降舵调整片配平系统的控制管理部件，它根据控制指令驱动配平舵机电机工作，实现对配平舵机鼓轮的控制。升降舵调整片的偏转速度、偏转时间、偏转极限限位均由配平放大器来控制完成。

配平舵机是升降舵调整片配平系统的执行机构，它按照配平放大器的指令要求进行工作，用来把角位移在两个运动方向上且在全行程的极限范围内传递给活动部件。配平舵机由直流电机、电位计、减速器、电磁离合器、鼓轮等组成。双电机按照控制信号以一定的转速顺时针或逆时针转动，以a的减速比带动减速箱的五级齿轮转动，经过电磁离合器的耦合将动力传递给输出轴，以b的减速比带动鼓轮转动，使鼓轮获得一定的转速，从而在钢索的牵引下，带动升降舵调整片转动;同时以c的减速比带动位置反馈减速箱的二级齿轮转动，带动电位计的输出转轴，使电位计输出与角位置成比例的电信号。

其中：L—步长，n—舵机毂轮转速，t—每一次配平工作的时间，n—电机转速

由此可知，作为配平舵机的重要部件，直流电机的转速是升降舵调整片的偏转步长大小的影响因素。电机转速越快，相同时间内升降舵调整片偏转步长越长，反之，则越短。

2  配平舵机内部电机简介

配平舵机其核心部件为内部电机，当离合器吸合时，电机供电达到正常工作电压时，电机转动带动配平舵机的毂轮以一定的转速转动，继而带动钢索产生一定的位移，实现人工操纵升降舵调整片。其内部电机为有刷直流电机。

直流电机是将电能转换为机械能的旋转机械装置，它由磁极、电枢、换向器、电刷等组成。其中磁极用来产生磁场，电枢用于产生感应电动势。工作时，直流电源接在两个电刷之间而使电流流入电枢线圈，N极下的有效边中的电流总是一个方向，S极下的有效边中的电流总是另一个方向，这样才能使两个边上受到的电磁力方向一致，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，最终使电机旋转带动负载。

其中：n—转速，U—电机端电压，La—电枢电流，Ra—电机电枢绕组电阻，K—电机常数，φ—电机气隙磁通

由公式可知，当保持电枢电流为额定值时，电机转速与电机端电压有很大关系，改变电压U可得出一族平行的机械特性曲线，在一定的负载下，电机端电压U越低，则电机转速越低。综上所述，配平舵机内部电机的端电压值对步长有一定影响。

3  调节电压后的步长变化试验

试验人员针对上述研究情况，在地面对人工配平系统进行调试试验，在技术范围内，分别由地面电源车提供27.0 V～29.8 V若干点电压，操作人工配平开关分别向上（或向下）动作，每次操作时间大于3s，升降舵调整片分别向上（或向下）偏转，观察EICAS上升降舵调整片偏转角度变化情况，部分数据如表1所示。

地面通电条件下，当提供给配平放大器的供电越大时，升降舵调整片人工配平操纵步长越大，反之，则越小。而某型机正常飞行时，人工操纵升降舵调整片时，步长有一定的技术范围。由此可知，如果电压输入过大，步长会出现超差问题，反之，如果电压输入过低，步长会出现在技术指标最小值以下的可能。因此，注重输入电压对结果的判定具有决定性影响。

结束语

本文对某型机升降舵调整片人工配平系统的结构和原理进行分析，通过建立数学模型，发现电机端电压对升降舵调整片偏转步长有影响，最后通过实际试验，验证了该结论，得出了提供给飞机直流电源的电压幅度对升降舵调整片偏转步长有影响的结论，对于机上故障排查具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]沈金玲.某型飞机升降舵调整片效应机构设计分析[J].黑龙江科技信息，2014（11）：88.

[2]马文彪.调整片气动助力操纵系统动态特性[J].飛行力学，1984 （01）：83-90.