楊 柳，謝致清，王 君，王林紅

1.中航飛機研發(fā)中心，陜西漢中，723000

2.中航飛機股份有限公司漢中分公司，陜西漢中，723000

0 引言

飛機活塞發(fā)動機是飛機通用、常用發(fā)動機，滑油對發(fā)動機主要起著潤滑作用，滑油溫度對飛機發(fā)動機的運轉(zhuǎn)具有十分重要的作用。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)中，飛機滑油溫度隨著發(fā)動機燃料燃燒釋放而升高，飛機滑油溫度中，有30%的熱量轉(zhuǎn)為驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生的拉力，45%的熱量則分散到大氣中，還有25%的熱量被冷卻劑帶到大氣中。由于大多數(shù)的輕型水平對置發(fā)動機和星形發(fā)動機經(jīng)常通過迎面流過發(fā)動機的大氣作為冷卻的介質(zhì)，沒有產(chǎn)生內(nèi)部冷卻，因此，發(fā)動機滑油溫度的自動調(diào)節(jié)無法完全實現(xiàn)。本文就基于滑油溫度產(chǎn)生的根源所在，即對發(fā)動機外部冷卻介質(zhì)流量使汽缸溫度保持在規(guī)定范圍內(nèi)的技術(shù)，即自動調(diào)節(jié)技術(shù)。飛機滑油冷卻不充分和過度冷卻，溫度控制不達標，都會對飛機發(fā)動機造成不良影響，甚至危及飛行安全。

1 飛機滑油溫度調(diào)節(jié)控制的傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)的飛機發(fā)動機散熱系統(tǒng)主要由散熱片、導(dǎo)風(fēng)板、散熱風(fēng)門等組成，就要分為固定式風(fēng)門和可調(diào)節(jié)式風(fēng)門，可調(diào)節(jié)式的散熱風(fēng)門發(fā)動機性能優(yōu)于固定式散熱風(fēng)門發(fā)動機?？烧{(diào)節(jié)式的散熱風(fēng)門是通過飛行人員人工進行調(diào)節(jié)來保持發(fā)動機及其滑油溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。發(fā)動機不同的工作狀態(tài)對其功率具有直接影響作用，對汽缸傳導(dǎo)的熱量也不同，影響滑油的溫度也不一樣，需要流過的冷卻空氣量也不同，風(fēng)門打開度也不同。

飛機在飛行過程中，其散熱的風(fēng)門打開度往往需要反復(fù)多次的調(diào)節(jié)，人工操作量增加，現(xiàn)在的散熱風(fēng)門調(diào)節(jié)基本上都是機械鋼索機構(gòu)構(gòu)成，飛行人員在操作中要時刻關(guān)注發(fā)動機溫度的變化，增加了飛行人員的工作負擔(dān)。因此，本文提出自動散熱調(diào)節(jié)風(fēng)門系統(tǒng)的設(shè)計思路。

2 自動散熱調(diào)節(jié)風(fēng)門系統(tǒng)

自動散熱調(diào)節(jié)風(fēng)門系統(tǒng)是在傳統(tǒng)散熱風(fēng)門設(shè)計的基礎(chǔ)上設(shè)計出自動控制器，代替飛行人員人工操作對氣缸溫度的閉環(huán)控制，達到自動散熱調(diào)節(jié)的目標。

2.1 傳感器選配

在飛機發(fā)動機中，氣缸溫度傳感器主要有兩種：電嘴墊片式和插入式。兩者都是安裝在試車臺實驗所來對發(fā)動機氣缸溫度最高的位置進行確認，本設(shè)計的方案所選用的傳感器主要為電壓式溫度傳感，以零電壓輸出的溫度標準為目標溫度。

2.2 電液伺服活門設(shè)置

電液伺服活門對電氣信號轉(zhuǎn)換起作用，主要轉(zhuǎn)換為液壓信號作用，由力矩馬達和液壓放大器組成，力矩馬達采用磁式的力矩馬達，輸入電流信號，形成差動的直流電流，主要由前級的推挽放大器輸出，設(shè)定伺服定壓油壓力和回油壓力。如果目標溫度與實際溫度差值大于0 時，兩個輸出端口一個回油，一個進油；當目標溫度與實際溫度差值小于0 時，與之相反。

2.3 散熱風(fēng)門設(shè)計

散熱風(fēng)門的制動與推挽放大器的輸出聯(lián)系緊密，散熱風(fēng)門設(shè)置如圖1 所示，假設(shè)推挽放大器有A 和B 兩個輸出端口，如圖2 所示：

圖1 自動散熱風(fēng)門控制圖

根據(jù)此圖所示，可以分為兩種情況：第一，當A 端口進油時，B 端口回油，兩岸帶動的風(fēng)門向打開方向移動。第二，當A 端口回油時，則B 端口進油，兩岸帶動風(fēng)門向關(guān)閉方向移動。此時，如果伺服定壓油供給或電液伺服機構(gòu)發(fā)生故障，發(fā)動機的活塞和連桿就會在壓縮彈簧的作用下促使散熱風(fēng)門完全打開，給發(fā)動機和滑油提供最大的冷卻空氣量，達到滑油溫度調(diào)節(jié)的自動化效果。

2.4 CHT 表設(shè)計及調(diào)節(jié)

傳統(tǒng)的CHT 表是毫安表，對順值的刻度進行表示，在本設(shè)計中，CHT 表是一個伏特表，即毫伏表。其表盤顯示零刻度和正負刻度。目標溫度和實際溫度沒有差異值，CHT 表顯示為零刻度。實際溫度高于目標溫度時，顯示正刻度；反之顯示負刻度，滑油溫度調(diào)節(jié)由散熱風(fēng)門的自動化實現(xiàn)。CHT 表設(shè)有規(guī)定范圍，倘若超過規(guī)定范圍，就需要飛行人員改變飛機的伏態(tài)，不能長期保持這種差異狀態(tài)。

2.5 發(fā)動機滑油介質(zhì)

滑油在飛機發(fā)動機中不僅可以起到潤滑作用，還可以變發(fā)動機矩螺旋槳的變矩介質(zhì)，螺旋槳的負載力矩遠遠大于散熱風(fēng)門的負載力矩，因此，增壓滑油對于本設(shè)計的自動散熱風(fēng)門是可行的，有效保障了伺服油壓的恒定，進而減小風(fēng)門線性的控制誤差，盡可能的提高控制的準確性。

3 結(jié)論

傳統(tǒng)的飛機滑油溫度控制和調(diào)節(jié)需要飛行人員的人工控制來實現(xiàn)，不僅增加了飛行人員的工作壓力和負擔(dān)，還極大影響了飛行效率。針對飛機使用的活塞發(fā)動機散熱系統(tǒng)的缺點，本文提出了一種新的溫度控制設(shè)計思路，主要從目標溫度和實際溫度的設(shè)置上形成差異值，通過這種偏差由自動控制器來實現(xiàn)對氣缸的自動冷卻調(diào)節(jié)，保持滑油溫度既不過度冷卻，又不過高。同時，根據(jù)新的散熱系統(tǒng)盡可能依據(jù)現(xiàn)有的機械設(shè)備，相關(guān)儀器和其他的系統(tǒng)等，達到良好的實施效果。

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