● 摘要
目前飞机上大多采用的是集中液压油源,通过液压管路为分布在飞机各个翼面上的电液伺服控制舵机输送能量,造成飞机机身内管系复杂,重量重,能耗高,可靠性低,可维护性差,且很容易与飞机结构件引起谐振,造成故障。因此,多电飞机成为未来飞机的重要发展方向,通过将机械、液压、气动等混合动力电气化可以全面提升能量的综合利用率,大幅降低非推进功耗,提升机载系统的功重比和可靠性。其中,功率电传是多电飞机最关键的技术之一。欧美90年代就大力开展了多电飞机技术的研发。功率电传作动系统相继被列为欧洲框架6和美国NASA的开发计划中,主要采用了电静液作动(EHA)技术。它是通过调速电机控制液压泵流量,进而控制作动器的运动,是一个旋转电机-柱塞泵-作动器三元件串联的控制模式。
飞机舵机在飞行过程中受到舵面气动载荷作用,既会出现逆载又会出现顺载,传统液压舵机在顺载工况时以热量的形式耗散掉顺载能量,为系统散热带来挑战。随着多电飞机技术的发展,电静液一体化作动器(EHA)使得顺载能量回收成为可能。本文摒弃了顺载工况下飞机电网的作用,首次提出通过控制EHA电机顺载时产生的感生电流来控制EHA电机转速,并利用超级电容对电能进行回收的新思路,从而减少电机发热并做到顺载能量回收。针对这一新思路,本文建立了具有能量回收作用的EHA电机驱动架构及控制系统数学模型,并按照机载EHA系统相关参数进行了控制系统仿真,仿真结果验证了EHA能量回收思想的正确性及舵机顺载可控馈能的可行性,最终设计软硬件系统用以实现EHA顺载能量的回馈。
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