How fungerar servoventilkoppling med hydrauliska manöverdon?
Boken Flygplanssystem använder följande diagram för ett mekaniskt styrt hydrauliskt linjärt manöverdon (för att flytta en kontrollyta, t.ex. en aileron):
Följandeförklaringgesomdessfunktion:
As the pilot feeds a mechanical input to the flight control actuator, the summing link will rotate about the bottom pivot, thus applying an input to the servo valve. Hydraulic fluid will then flow into one side of the ram while exiting the opposite side resulting in movement of the ram in a direction dependent upon the direction of the pilot’s command. As the ram moves, the feedback link will rotate the summing link about the upper pivot returning the servo valve input to the null position as the commanded position is achieved.
Jagförstårdockinteförklaringenmeddiagrammet.Omdenmekaniskasignalenärtillhöger,kommersummeringslänkenattlutaåthöger(dvs/).Jagantarattdethärärettledförattcylindernskarörasigtillhöger.Närcylindernrörsigåthögerfåråterkopplingslänkenattsummeringslänkensåsmåningomåtergårtillupprättläge(dvs|).Mennärdennapositionuppnåsärservoventilen(SV)-inmatningennulängreändenvartidigare(helasummeringslänkenärnuupprättmenmedettnätförskjutningtillhöger).HurärdethärnollpositionensomskullefåSVattstänga?
PåjaktefterettsvarkomjagöverettbättrediagramsomärmeningsfulltmedenglidhylsahosSV(mendettadiagramärenligtminmeningintevaddenförstabildenillustrerar):
]]
Är den första siffran helt enkelt en dålig förklaring och den andra figuren är mer representativ för hur dessa hydrauliska linjära ställdon fungerar?
2 svar
Manöverdonet i den första bilden är ett positionsföljare och fungerar endast som avsedd om servoventilen är stängd som följd av den resulterande kolvförskjutningen. Systemet på bilden fungerar om cylinderänden är ansluten till flygkontrollens yta (den vänstra öglan med korset i den) och kolvänden är ansluten till strukturramen. Nyckeln till förståelse är skiftet i rotationscentrum:
- Servoventilenärstängdnärsummeringsstångenärvertikal.
- Ibörjanärcylindernstationärochpilotenavböjerstaven,roterarsummeringsstångenomdetnedregångjärnetochöppnarservoventilen.(Svartstreckadlinje).
- Medanpilotenhållerstavenstationärrörsigcylindernsomsvarpåservoventilöppningen.Omdenursprungligaavböjningenvartillhögerrörsigkolvenåthöger.Rotationscentrumetärnudetövregångjärnet(mekaniskingång).
- Närsummeringsstångenblirvertikaligenviddenpunktdärpilotenhållerfastpinnenstängsservoventilen.(Rödprickadlinje).
Detandradiagrammetvisarintehurcylindernärfastsattochdärdenmekaniskaingångenärkoppladtillbotten.Detkanvaraettpositionsföljareellerenenkelhastighetsutgångdäringångenavböjerservoventilen,oljanbörjarströmmasålängeingångenäröppenochutgångsändenrörsigmedenhastighetsomärproportionellmotingångsböjningen.Omdenundre"första mekaniska anslutningen" är fäst på den rörliga ytan och cylindern är fri att röra, får vi en mekanisk positionsföljare igen.
Den mekaniska återkopplingen från summeringslänken var hur de första generationerna av hydrauliskt drivna system fungerade. Idag är styrenheterna elektroniska, inte mekaniska: en positionsgivare mäter cylinderutgången och justerar servoventilens ingång på grund av de kontrolllagar som programmeras i styrenheten.
"Jag antar att det här är ett led för att cylindern ska röra sig till höger." Om du antar att detta är ett kommando för att cylindern ska gå till vänster är återkopplingen negativ och mekanismen är homeostatisk. Det är en dålig konstruktion eftersom summeringslänken pressas till obehagliga vinklar vid dess ytterligheter, och det är ett dåligt undervisningsexempel eftersom den mekaniska signalen är i motsatt riktning från den drivna åtgärden.
Det andra diagrammet har återkopplingsrörelserna i rätt riktning, förutsatt att du förstår att ventilkåpan (grå) är fri att röra sig. Emellertid är ventilen så slarvad att den inte fungerar. Om styraxeln rör sig riktigt tillräckligt långt för att tillåta trycksatt olja i kraftkolven vid P1, blockerar den helt P2 och inget händer, och det finns inget utrymme för att flytta åt vänster.
Det här är mycket svårt att få helt rätt. Hydraulik kan vara svårt och återkoppling brukar vara förvirrande; sätt dem ihop och du navigerar ett landskap fyllt av pinsamma och dyra överraskningar. Endast de äldsta ingenjörerna vågar faktiskt bygga hydrauliska boosters för flygkontroll och de sover inte bra på natten.
Så det borde inte vara överraskande att finna att diagrammen i vissa läroböcker är oklara, ohjälpliga eller helt enkelt fel.
Anmärkning: Homeostatisk, sagt om ett system, betyder att det har ett föredraget tillstånd och tenderar att återgå till det tillståndet när det störs.
I detta fall är det föredragna tillståndet där [SV] är centrerad och inte tillåter tryck på vardera sidan av HPA. Om du skulle titta på denna mekanism i åtgärd skulle du se att den bara slutar att försöka flytta när den centrala svängningen i summeringslänken är i en viss position. Du kan säga att enhetens föredragna tillstånd är något där den här centriska vridningen är hemma, eller man kan säga att det är den här centrumpivot som verkligen är homeostatisk.
Läs andra frågor om taggar flight-controls aircraft-systems control-surfaces hydraulic-system Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna