飞机油门杆回弹现象分析

郭强 周孟申 陈智

摘 要：本文介绍飞机三种常见的油门杆回弹现象，结合油门杆受力情况及飞机发动机操纵系统工作原理分析油门杆产生回弹现象的原因。油门杆在不同位置回弹对发动机操纵系统功能的影响不同，通过对油门杆回弹的功能影响分析，提出了排除油门杆回弹的方法，并明确相应的处置措施。

关键词：发动机操作系统;油门杆;回弹

1、现象描述

安装软式发动机操纵系统的飞机，经常出现将油门杆推/拉至某一位置后释放，在不使用油门杆制动器的情况下，油门杆会向后/前移动，不能保持在原有位置，即出现油门杆回弹现象。

2系统简介

某飞机发动机操纵系统是由油门操纵台、机身钢索滑轮传动系统、短舱四连杆机构组成。在驾驶舱内，机组人员对油门操纵台上油门杆的操作，通过飞机机身上安装的钢索滑轮系统、发动机短舱处的拉杆机构传递到发动机主动滑轮摇臂，发动机主动滑轮摇臂经发动机上安装的钢索滑轮传动系统控制燃油泵调节器油门摇臂运动，以控制油门开关的大小以及发动机燃油的供应与关闭。在油门操纵台上发动机停车和功率控制设置为一个油门杆控制。发动机操纵系统原理见图1。

钢索只承受拉力，不承受压力，因此发动机油门操纵钢索是由两根钢索组成回路，交替工作。当向起飞位置前推油门杆时，增油钢索受拉力向前运动，发动机功率增加。当向慢车位置收油门杆，减油钢索受拉力向前运动，发动机功率减小。油门操纵台上设置有油门杆制动器，用于增加油门杆推拉时摩擦阻力，以保持油门杆在需要的位置。

3 油门杆回弹原因及影响分析

3.1油门杆受力分析

油门杆的受力主要包括机组施加在油门杆把手处的操纵力、增油钢索和减油钢索的张力、制动器的摩擦阻力、系统摩擦力。油门杆设计操纵力为10N～15N。增油钢索和减油钢索的张力是系统预紧张力，持续作用于油门杆上。制动器的摩擦阻力通过调节制动器上旋钮改变，锁紧状态时油门杆的操纵力大于25N。

3.2油门杆回弹

油门杆在不同位置出现回弹，对发动机操纵系统功能的影响不同。

（1）起飞位置油门杆回弹

发动机燃油泵调节器在油门摇臂前极限位置（起飞）设置有限动机构。由于飞机结构安装误差和发动机个体差异，个别飞机油门杆的起飞位置和发动机燃油泵调节器油门摇臂的起飞位置未严格对应，存在少量误差。当将油门杆前推至起飞位置，松开油门杆把手后，油门杆会向后回弹。原因是前推油门杆过程中，当发动机燃油泵调节器油门摇臂已到达起飞限动位置时，驾驶舱内油门杆尚未到达油门操纵台上标示的起飞位，但因钢索具有一定的弹性，油门杆可继续前推至操纵台上标示的起飞位置，此时增油钢索产生弹性形变，燃油泵调节器油门摇臂不会改变，发动机工作状态还是起飞状态。对于大部分航空发动机，发动机起飞状态（或最大工作状态）连续工作时间是有限制的。当油门杆推至起飞位置后，一般机组成员不会马上松开油门杆，待飞机爬升至一定高度后会将油门杆后拉至发动机允许长时间工作的状态。

在起飞位置，油门杆存在微量回弹，不会对系统功能造成影响，同时会起到力反馈的作用，让操作者感知到油门杆已推至最大位置。

（2）停车位置油门杆回弹

由于发动机燃油泵调节器在油门摇臂后极限位置（停车）设置有限动机构。由于飞机结构安装误差和发动机个体差异，个别飞机油门杆的停车位置和发动机燃油泵调节器油门摇臂的停车位置未严格对应，存在少量误差。当将油门杆后拉至停车位置，松开油门杆把手后，油门杆会向前回弹。原因是后拉油门杆过程中，当发动机燃油泵调节器油门摇臂已到达停车限动位置时，驾驶舱内油门杆尚未到达油门操纵台上标示的停车位，因钢索具有一定的弹性，油门杆可继续后拉至油门操纵台上标示的停车位，油门摇臂及其相连的发动机主动滑轮摇臂并不运动，只是减油钢索因油门杆后拉而产生弹性形变。

因飞机发动机停车和功率控制设计为一个油门杆，发动机在慢车和停车状态转换过程中设置有停车联动机构，若油门杆回弹量过大且停车联动机构上凸轮靠近转换斜面位置时，可能会影响发动机慢车到停车转换，导致发动机不能可靠停车。

（3）慢车至起飞位置间油门杆回弹

机组人员反映，个别飞机在油门杆制动器解锁状态下长时间平飞过程中，手松开油门杆后，油門杆向后微量运动，发动机转速同步下降。地面查看飞行数据，证实油门杆存在微量回弹现象。在飞行高度不变的情况下，油门杆角度减小，发动机转速下降1%-3%、燃油瞬时消耗量同步下降，主要出现在发动机自始转速附近。地面断开发动机与飞机发动机操纵系统相连短舱拉杆，将发动机燃油泵调节器油门摇臂推至自始转速位置，松开后摇臂会向减小油门的方向缓慢运动。燃油泵调节器结构是燃油泵调节器结构设计决定的，最大为0.6N·m。油泵调节器油门摇臂回弹力矩经飞机发动机操纵系统，作用于驾驶舱内油门杆。系统设计的油门杆操纵力为10N～15N，油门杆长度约260mm，油门杆处操纵力矩最小为2.6N·m，大于油门摇臂回弹力矩。只有当发动机操纵系统的摩擦力不足于克服油泵调节器回弹力矩时，才会导致油门杆向后移动，发动机转速下降，机组人员为保持发动机状态需反复推拉油门杆。

发动机操纵系统摩擦力总和与系统中滑轮数量、滑轮直径、滑轮材料、钢索张力、钢索滑轮包角等有关。系统中滑轮数量、滑轮直径、滑轮材料、钢索滑轮包角等在使用过程中是不变的。钢索张力受环境温度、机体结构变形的影响很大。参考航空与航天用标准大气模型[1]，高度在-500m～10000m，大气温度为18.25℃～-49.898℃。钢索和机身材料线膨胀系数见表1，钢索平均值为10.7，机身平均值为21.7。随着飞行高度增加，机身结构和钢索会发生变形，以地面15℃、飞行高度10000m（温度约-50℃）为例，机身结构和钢索经历温差为-65℃，机身发动机操纵系统钢索的总长度约为19882mm，由δ=l×λ×Δt可以算出钢索与机身结构的相对变形，见表1。

由表1可以看出，机身结构变形量大于钢索变形量，发动机操纵钢索相对地面状态会出现一定程度的松弛，导致钢索张力下降，系统摩擦力减小。相比地面，飞机在空中平飞过程中松开油门杆后更易出现油门杆回弹现象。

4 排除方法

4.1起飞/停车位置回弹

油门杆在起飞/停车位置存在微量回弹，不会影响发动机操纵系统功能，相反会增加油门杆在起飞/停车位的力反馈，让机组人员感知到发动机已工作在最大状态/停车。当油门杆在起飞位置/停车位置回弹量较大时，可通过调整机身钢索连接松紧螺套旋合长度、机身末级滑轮摇臂长度、短舱油门拉杆长度改变油门杆在油门操纵台上的运动行程，使得油门杆行程与发动机燃油泵调节器上油门摇臂运动行程匹配。系统调整完后允许油门杆在起飞/停车位置有微量回弹。

4.2慢车至起飞位置间油门杆回弹

油门杆在慢车至起飞位置间回弹是燃油泵调节器结构设计客观存在回弹力矩导致，与燃油泵调节器结构和系统钢索张力有关，可定期检查调整发动机操纵系统钢索张力，避免因钢索张力降低导致系统摩擦力下降。如通过调整系统钢索张力无法排除油门杆空中回弹，应对燃油泵调节器油门摇臂的操纵力矩进行检查。在空中飞行时，机组人员可通过油门操纵台上的油门杆制动器保持油门杆位置。

结束语

发动机操纵系统为软式结构的飞机易发生油门杆回弹现象，该现象与发动机操纵系统调整、发动机燃油泵调节器结构设计有关。

油门杆在起飞/停车位置存在微量回弹使用中是允许的，如果回弹量较大，应对发动机操纵系统进行调整，以排除或减小回弹量。对于发动机停车和功率控制设计为同一油门杆的飞机，油门杆在停车位置回弹较大，可能会影响发动机停车，停车时需持续按压油门杆待发动机可靠停车后松手。在飞机使用过程中，需定期检查调整发动机操纵系统钢索张力，以保持飞机发动机操纵系统一定水平的摩擦力，避免油门杆在空中出现回弹。

参考文献：

[1]飞机设计手册总编委会.飞机设计手册.北京：航空工业出版社，2006.