直通式油门台防突破能力分析
来源：UC论文网2015-11-14 17:54
摘要：
【摘 要】直通式油门台的防突破能力一直是适航关注的重点，而油门台中的止动面倾角是油门台防突破能力和操纵性能设计的关键。采用对两种不同止动面倾角的油门台进行对比试验的
【摘 要】直通式油门台的防突破能力一直是适航关注的重点，而油门台中的止动面倾角是油门台防突破能力和操纵性能设计的关键。采用对两种不同止动面倾角的油门台进行对比试验的方法，通过严格的动态突破试验和操纵评估试验，研究了两种典型倾角的油门台的防突破能力和操纵性能，并指出小倾角的油门台防突破能力更优，操纵性能可接受，为确定最优的油门台构型提供的设计依据。
【关键词】直通式油门台；动态突破；止动面倾角；反推扳机
0 引言
油门台是飞行员控制发动机正推力和反推力的操纵部件。常用的油门台主要有背负杆式和直通式两种形式，背负杆式油门台正推力和反推力由两根杆分别控制，直通式油门台正推力和反推力由同一根杆操纵[1]。直通式油门杆因其结构简单、体积小，在公务机和支线客机上广泛采用。但直通式油门台存在油门杆突破风险，在飞行员剧烈操纵油门杆时，油门杆可能从正推力行程直接进入反推力行程。油门杆突破会造成反推力装置意外打开，给飞机带来安全隐患，同时油门杆突破也不满足适航条款§25.1155要求，因此，直通式油门台在设计上必须考虑防突破能力。
1 直通式油门台设计
适航条款§25.1155要求：具有反推力操纵的油门台必须有防止被误动的措施。该措施在飞行慢车位置必须有确实的锁或止动器，而且必须要求机组采取另外明显动作，才能将操纵器件从正推力位置移开[2]。因此，直通式油门台在慢车位置均设置有确实的锁或止动器，飞行员在将油门杆从正推力行程拉到反推力行程时，均需要额外的操纵使油门台上的锁解锁或越过止动器。
常见的直通式油门台结构，油门杆在正推力行程和反推力行程按照两条不同的滑轨运动，两条滑轨在慢车位置相交处有一个台阶作为止动面，油门杆从正推力行程运动到慢车位置时，油门杆上的滚柱会被滑轨止动面挡住，飞行员需上提油门杆上的反推扳机，使反推扳机带动油门杆滚柱向上运动，滚柱越过滑轨止动面，油门杆才能进入到反推行程。油门杆滚柱由一个内部弹簧保持滑轨下表面运动，在飞行员不操纵反推扳机上，滚柱不会越过滑轨止动面，内部弹簧的压力一般设置在6lb左右，飞行员只需克服6lb的弹簧力就可将反推扳机提起。[3]
2 防突破与操作性权衡
油门台滑轨止动面设计防突破能力较强，但存在一个操纵性问题，飞行员在进行反推操作时，往往上提反推扳机同时后拉油门杆，这造成了反推扳机提起困难。究其原因在于，飞行员后拉油门杆使油门杆滚柱挤压滑轨止动面，此时再上提反推扳机，滚柱沿滑轨止动面往上运动，滚柱与滑轨止动面之间产生了较大的摩擦力，该摩擦力使反推扳机提起困难。
为优化反推扳机的操纵，一个简单有效的解决方案是在油门台滑轨止动面上设置一个倾斜角度，使油门杆后拉力产生一个向上的力分量来部分抵消滚柱与滑轨止动面的摩擦力，使反推扳机易于提起，油门台滑轨止动面倾角设计如图1所示。油门台滑轨止动面倾角设计改善了反推扳机的操纵力，但同时会削弱油门台的防突破能力，因为在飞行员剧烈操纵油门杆时，油门杆滚柱高速撞击滑轨止动面，由于滑轨止动面倾角的存在，滚柱运动会产生一个斜向上的速度分量，使滚柱越过滑轨止动面进入反推行程。因此油门台滑轨止动面倾角设计应在防突破能力和反推扳机操纵性之间权衡考虑。
3 对比试验
油门台滑轨止动面倾角设计既要保证反推扳机在任何操作情况下都易于提起，又要保证飞行员在剧烈操作中不会发生突破现象。倾角设计可通过计算机模拟的方法来确定，但由于油门杆滚柱与滑轨止动面之间的碰撞与不同飞行员操作有很大影响，人为因素影响导致计算机模拟的准确度较低。本文采用对比试验的方法，利用两种不同倾角的油门台直接进行飞行员对比操作来验证。根据碰撞初步分析，选取倾斜角1°和10°两种油门台作为对比试验的试验件，1°倾斜角油门台滑轨构型如图2所示，10°倾斜角油门台滑轨构型如图3所示，两种构型的油门台均安装在飞机真实驾驶舱环境中，选取20位飞行员和机务组成志愿者团队，分别进行油门台动态突破试验和反推扳机操纵力操纵评估试验.
油门台动态突破试验程序：志愿者用最快速度将油门杆从最前面位置往后拉，使油门杆滚柱快速撞击滑轨止动面，检查油门杆是否发生突破。
反推扳机操纵力评估试验程序：油门杆在慢车位，志愿者将油门杆往后拉的同时上提反推扳机，评估反推扳机操纵力是否可接受。
4 试验结果
通过对两种倾角的油门台进行动态突破试验和反推扳机操纵力操纵评估试验，试验结果如表1所示。
从试验结果可以看出，1°倾角的油门台在20次动态突破试验中未发生突破现象，而10°倾角的油门台在20次动态突破试验中发生14次突破现象，10°倾角的油门台防突破能力不可接受。而在反推扳机操纵力操纵评估试验，1°倾角的油门台和10°倾角的油门台经20人评估均可接受。因此，选定1°倾角的油门台作为油门台的最终构型。
5 结论
本文通过对直通式油门台滑轨止动面防突破能力分析，采用对比试验的方法对两种不同倾角的油门台进行动态突破试验和操纵评估试验，试验结果表明，10°倾角的油门台防突破能力较差，而1°倾角的油门台防突破能力较强，并且操纵力评估均可接受。本文研究成果为某飞机确定了油门台最优构型提供了设计依据，也为其它直通式油门台的防突破设计提供借鉴意义。
【参考文献】
[1]葛涛.试验台用多总线数字式油门杆设计与研制[J].南京航空航天大学，2005. 本文由WwW. DYLw.NeT提供，第一论文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务，欢迎光临dylw.nET
[2]中国民用航空局.中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].CCAR-25-R4， 2011.Aircraft Design.2001（4）：79-191.
[3]武强，李晓重，陈根生.座舱发动机油门杆的操纵对发动机工作影响的分析[C]//第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集.中国贵州贵阳，2013.
【关键词】直通式油门台；动态突破；止动面倾角；反推扳机
0 引言
油门台是飞行员控制发动机正推力和反推力的操纵部件。常用的油门台主要有背负杆式和直通式两种形式，背负杆式油门台正推力和反推力由两根杆分别控制，直通式油门台正推力和反推力由同一根杆操纵[1]。直通式油门杆因其结构简单、体积小，在公务机和支线客机上广泛采用。但直通式油门台存在油门杆突破风险，在飞行员剧烈操纵油门杆时，油门杆可能从正推力行程直接进入反推力行程。油门杆突破会造成反推力装置意外打开，给飞机带来安全隐患，同时油门杆突破也不满足适航条款§25.1155要求，因此，直通式油门台在设计上必须考虑防突破能力。
1 直通式油门台设计
适航条款§25.1155要求：具有反推力操纵的油门台必须有防止被误动的措施。该措施在飞行慢车位置必须有确实的锁或止动器，而且必须要求机组采取另外明显动作，才能将操纵器件从正推力位置移开[2]。因此，直通式油门台在慢车位置均设置有确实的锁或止动器，飞行员在将油门杆从正推力行程拉到反推力行程时，均需要额外的操纵使油门台上的锁解锁或越过止动器。
常见的直通式油门台结构，油门杆在正推力行程和反推力行程按照两条不同的滑轨运动，两条滑轨在慢车位置相交处有一个台阶作为止动面，油门杆从正推力行程运动到慢车位置时，油门杆上的滚柱会被滑轨止动面挡住，飞行员需上提油门杆上的反推扳机，使反推扳机带动油门杆滚柱向上运动，滚柱越过滑轨止动面，油门杆才能进入到反推行程。油门杆滚柱由一个内部弹簧保持滑轨下表面运动，在飞行员不操纵反推扳机上，滚柱不会越过滑轨止动面，内部弹簧的压力一般设置在6lb左右，飞行员只需克服6lb的弹簧力就可将反推扳机提起。[3]
2 防突破与操作性权衡
油门台滑轨止动面设计防突破能力较强，但存在一个操纵性问题，飞行员在进行反推操作时，往往上提反推扳机同时后拉油门杆，这造成了反推扳机提起困难。究其原因在于，飞行员后拉油门杆使油门杆滚柱挤压滑轨止动面，此时再上提反推扳机，滚柱沿滑轨止动面往上运动，滚柱与滑轨止动面之间产生了较大的摩擦力，该摩擦力使反推扳机提起困难。
为优化反推扳机的操纵，一个简单有效的解决方案是在油门台滑轨止动面上设置一个倾斜角度，使油门杆后拉力产生一个向上的力分量来部分抵消滚柱与滑轨止动面的摩擦力，使反推扳机易于提起，油门台滑轨止动面倾角设计如图1所示。油门台滑轨止动面倾角设计改善了反推扳机的操纵力，但同时会削弱油门台的防突破能力，因为在飞行员剧烈操纵油门杆时，油门杆滚柱高速撞击滑轨止动面，由于滑轨止动面倾角的存在，滚柱运动会产生一个斜向上的速度分量，使滚柱越过滑轨止动面进入反推行程。因此油门台滑轨止动面倾角设计应在防突破能力和反推扳机操纵性之间权衡考虑。
3 对比试验
油门台滑轨止动面倾角设计既要保证反推扳机在任何操作情况下都易于提起，又要保证飞行员在剧烈操作中不会发生突破现象。倾角设计可通过计算机模拟的方法来确定，但由于油门杆滚柱与滑轨止动面之间的碰撞与不同飞行员操作有很大影响，人为因素影响导致计算机模拟的准确度较低。本文采用对比试验的方法，利用两种不同倾角的油门台直接进行飞行员对比操作来验证。根据碰撞初步分析，选取倾斜角1°和10°两种油门台作为对比试验的试验件，1°倾斜角油门台滑轨构型如图2所示，10°倾斜角油门台滑轨构型如图3所示，两种构型的油门台均安装在飞机真实驾驶舱环境中，选取20位飞行员和机务组成志愿者团队，分别进行油门台动态突破试验和反推扳机操纵力操纵评估试验.
油门台动态突破试验程序：志愿者用最快速度将油门杆从最前面位置往后拉，使油门杆滚柱快速撞击滑轨止动面，检查油门杆是否发生突破。
反推扳机操纵力评估试验程序：油门杆在慢车位，志愿者将油门杆往后拉的同时上提反推扳机，评估反推扳机操纵力是否可接受。
4 试验结果
通过对两种倾角的油门台进行动态突破试验和反推扳机操纵力操纵评估试验，试验结果如表1所示。
从试验结果可以看出，1°倾角的油门台在20次动态突破试验中未发生突破现象，而10°倾角的油门台在20次动态突破试验中发生14次突破现象，10°倾角的油门台防突破能力不可接受。而在反推扳机操纵力操纵评估试验，1°倾角的油门台和10°倾角的油门台经20人评估均可接受。因此，选定1°倾角的油门台作为油门台的最终构型。
5 结论
本文通过对直通式油门台滑轨止动面防突破能力分析，采用对比试验的方法对两种不同倾角的油门台进行动态突破试验和操纵评估试验，试验结果表明，10°倾角的油门台防突破能力较差，而1°倾角的油门台防突破能力较强，并且操纵力评估均可接受。本文研究成果为某飞机确定了油门台最优构型提供了设计依据，也为其它直通式油门台的防突破设计提供借鉴意义。
【参考文献】
[1]葛涛.试验台用多总线数字式油门杆设计与研制[J].南京航空航天大学，2005. 本文由WwW. DYLw.NeT提供，第一论文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务，欢迎光临dylw.nET
[2]中国民用航空局.中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].CCAR-25-R4， 2011.Aircraft Design.2001（4）：79-191.
[3]武强，李晓重，陈根生.座舱发动机油门杆的操纵对发动机工作影响的分析[C]//第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集.中国贵州贵阳，2013.
