基金成果简讯

新型灵巧作动器研究【项目编号】2003ZE18002【项目负责人】司俊【依托单位】西安飞行自动控制研究所完成情况简介:本项目研究了灵巧作动器系统方案、先进作动系统结构设计方案、作动器故障监控方案以及数字伺服控制器设计方案等,完成了灵巧作动器的 UG 三维电子样机的设计和作动系统数学模型仿真。作动器总体方案、结构设计等方面的研究成果,已在某飞机平尾四余度电传作动器上得到应用;采用 DSP 微处理器的数字控制器技术已经在某高教机上应用;某大型无人机的 DDV 式作动器大量采用了相关技术。研究成果处于国内领先水平。     

液压伺服作动器与电动作动器性能仿真分析

以Imagine公司的AMESim为仿真平台,建立了液压伺服作动系统的物理模型和电动作动系统的物理模型,采用AMESim处理结果对两种作动器的性能进行了仿真分析。     

混合作动系统的工作模式研究

具有非相似余度的混合作动系统(HAS)由功率电传作动器和传统的阀控液压伺服作动器(SHA)所组成,是未来多电飞机作动系统的发展趋势。阐述混合作动系统的结构组成及工作原理,建立其数学模型。对工作于两种传统模式——主动/主动模式和主动/被动模式时的混合作动系统进行了建模和理论分析。在此基础上,论述在一种全新的工作模式——主动/无载模式下,混合作动系统的结构组成和工作原理,并对其进行建模和理论分析。最后,对混合作动系统工作于每种模式下的优缺点进行了对比分析。分析结果对确定不同情况下混合作动系统的具体工作模式提供了依据。     

飞机机电作动系统故障模式分析与故障诊断方法

飞机机电作动系统是多电飞机的典型系统,为达到飞机的高可靠性要求,需要对机电作动器的故障模式进行分析。本文对基于无刷直流电动机的机电作动系统的故障模式进行了分析,在此基础上,提出了采用直流母线电流进行在线故障诊断,并分析了故障预测方法。     

双变量一体化电动静液作动系统研究

分析了变排量变转速型一体化电动静液作动系统,通过同时控制直流无刷伺服电机转速和伺服泵排量达到改变作动器输出的目的,并建立了其基于状态空间描述的数学模型,根据其双变量相乘的特点对其系统特性进行研究,提出了双变量一体化电动静液作动系统的基本控制方法.     

某型伺服作动器故障分析及预防

针对某架飞机空中飞控系统自检测报左内侧升降副翼伺服作动器故障进行深入分析,确定了故障原因,通过制定预防措施,降低伺服作动器故障率,提高产品可靠性。     

多电飞机作动系统的体系结构优化(英文)

多电技术的深入发展使得飞机上可选择的功率源和作动器种类越来越多,这导致在机载作动系统体系结构优化设计过程中出现了不同功率源和作动器组合的极端复杂性,传统的"试凑"法已无法完成设计任务。首先介绍了多电飞机飞控作动系统(Flight Control Actuation System,FCAS)的组成,计算了其可能的体系结构数量;其次提出了FCAS体系结构在安全性、重量和效率方面的评价指标,计算了全机各舵面均采用同类作动器时的评价指标值;最后对比分析了现有的各种多目标优化算法,采用遗传算法给出了多电飞机FCAS体系结构的多目标优化设计结果。对比传统的只采用阀控液压伺服作动器的作动系统体系结构,优化后的体系结构可以在满足安全可靠性要求的前提下使系统的重量减轻6%左右,效率提高30%左右。     

航空发动机反推作动器卡滞故障分析

反推作动器用于同步驱动反推力装置移动外罩展开,实现大型飞机在着陆后或中断起飞(RTO)过程中减小飞机速度、缩短滑跑距离,尤其是在雨雪天气下,保证飞机安全降落.针对某发动机反推作动器外场卡滞无法收起的故障问题,通过反推作动系统工作原理分析,开展了卡滞故障原因分析,建立了作动器卡滞故障树.然后对底事件逐一排查,对产品分解检...     

电传飞机伺服作动系统非线性建模

对电传飞机伺服作动系统各组成部分的非线性及其对系统性能的影响进行了分析、研究,以某型机平尾伺服作动系统为例,建立了伺服作动系统的非线性模型,在Matlab的Simulink中进行仿真分析并与实际响应曲线进行对比,证明了该模型的准确性,为伺服系统非线性模型的建立提供了一套切实可靠的方法.     

余度伺服作动系统可靠性分析

可靠性是飞机设计的重要指标,现代民用飞机电传操纵系统的伺服作动系统普遍采用余度技术,传统的可靠性分析方法无法描述其动态过程。针对主备结构和三余度结构2种不同的民用飞机伺服作动系统方案,应用马尔可夫过程对其分别建立了可靠性模型,并仿真分析比较了两者的可靠性及故障覆盖率对系统可靠性的影响,对实际中系统方案的选择提供了理论依据。     

宽体客机飞控电作动系统设计

为研究飞控电作动(EPA)系统技术,分析目前服役的国外多电客机空客A380、A350XWB飞控电作动系统、波音Boeing 787飞控电作动系统能源配置、作动器配置及技术特点,提出了国外多电客机飞控电作动系统发展趋势。结合中国电作动研制技术情况,提出中国宽体客机飞控电作动系统2H/2E能源配置方案及电作动系统配置方案,对电作动系统安全性、作动系统电功率、质量进行分析,为中国宽体客机飞控电作动系统研制提供有益参考。     

某型飞机伺服作动器漏油故障分析

某型飞机伺服作动器在外场使用中出现油液渗漏现象,通过对故障现象确认、故障定位、故障机理分析和故障验证等步骤,找到了故障根源,提出了改进措施,并在实际应用中验证了该措施的有效性。     

余度作动系统力纷争机理及控制方法综述

伺服作动器是飞控操纵系统的执行机构,为了保证飞行过程的安全性和可靠性,会对飞控作动系统进行液压余度备份;当采用通道并列的余度备份形式,各个通道控制回路之间的机械结构、信号传输和传感采集等环节的差异性,会导致作动筒输出的位移不一致,从而在舵面铰链之间产生力纷争现象;力纷争现象会影响系统的控制性能并对舵面结构造成疲劳损伤。从力纷争现象及其产生机理进行分析,对相关的研究进行了调研和汇总,阐述了针对不同构型的余度作动系统在力纷争抑制中尚需解决的问题和难点,在未来可能会与人工智能相结合对力纷争进行准确抑制。     

新的技术特征给传统舵机维修带来的变化

伺服作动器(舵机)实现电气至机械运动之间的信号转换,驱动飞机执行机构舵面完成机械运动。新一代伺服作动器以其余度技术及综合组合式结构特点全面代替了传统舵机及助力器,全新的修理模式应运而生。本文梳理了三代机伺服作动器与传统舵机的典型差异,并对其进行了总结分析。     

某型飞机副翼作动系统静刚度与自然频率设计研究

民用FBW系统飞机提高舵面抗振性的主要措施有:操纵舵面质量平衡法;利用作动器阻抗,包括提高作动系统静刚度和自然频率,改善作动系统阻尼特性;气动平衡法;主动颤振抑制(闭环控制).民机作动系统设计中一般从以上4个方向同时着手,提高作动系统抗振性.从提高作动系统静刚度和自然频率着手,研究了某型飞机法兰式安装下等效刚度计算方法,得出了副翼作动系统自然频率范围.计算结果表明,主机所与供应商共同确定的静态刚度参数满足作动系统颤振抑制的最小自然频率要求,供应商可采用这些参数进入作动器静态刚度详细设计阶段.     

机载电静液作动系统的发展现状与关键技术研究

总结了新型机载作动系统的发展背景与研究意义,介绍了用于功率电传的电静液作动器和机电作动器的发展现状,综述了机载电静液作动系统设计、开发和取得的技术成果,论述了机载电静液作动系统发展中有待于进一步研究的问题,提出了开展该项研究的建议和措施。     

一种民用飞机电作动舱门集中式控制方案研究

在未来飞机多/全电化和机电综合管理的发展趋势下,舱门作动器逐渐由机电作动取代了传统的液压、机械作动。针对目前民用飞机舱门分散式独立控制杂、乱、散的局面,提出一种用于电作动舱门的集中式控制方案。对该集中式控制方案下如何实现电机的伺服控制、舱门的并行控制以及接近传感器感应距离值的修改进行设计,并搭建舱门作动系统模拟装置及电机加载试验平台,对集中式控制的架构及电机伺服控制进行试验验证。结果表明：本文提出的电作动舱门集中式控制方案是可行的,该方案能够大幅减少舱门线缆数量,降低舱门系统的复杂度,提高系统可靠性及可维护性。     

飞机舵面液压伺服作动系统性能分析

建立了考虑结构刚度以及舵面绕转轴转动惯量的液压伺服作动系统数学模型,以某型机为例在MATLAB环境下进行了仿真,研究了飞机舵面液压伺服作动系统性能及结构刚度、舵面绕转轴转动惯量等结构参数对作动系统性能的影响。结果表明:飞机液压伺服作动系统的液压固有频率与飞机舵面的固有频率共同构成了整个系统的谐振频率,若两者频率设计不合理将严重影响系统稳定性。     

DDV作动器余度数字伺服系统工程设计与实现

 介绍一种直接驱动阀（DDV）式作动器的余度数字式伺服系统设计与实现,描述了系统的余度配置、设计思想及组成,建立了DDV作动器的结构参数化模型及数字伺服回路的模型,并进行了仿真,分析了作动器动静态特性、采样频率及监控器的设计性能。最后,采用快速原型实时仿真,对余度数字式伺服系统完成了的性能试验验证,结果表明系统性能令人满意。     

多电飞机非相似混合作动器综合性能分析与研究

介绍了两种作动器的组成和工作原理,在此基础上对其进行仿真分析,重点研究了混合非相似余度作动系统在不同工作模式下的动态性能。由于采用非相似余度配置,混合余度作动系统存在力纷争的问题,就此提出了均值均衡技术,并在AMESim/Simulink平台进行仿真,收到较好效果。