王曉梅沈磊
（中國商飛上海飛機設計研究院，上海２００２３２）
摘要：文章從技術、安全和適航要求角度分析了顫振抑制對舵面作動系統的要求，提出了作動系統頻率、剛
度、間隙、阻尼和餘度配置等設計指標及確定方法，並以某機型副翼系統為例，從設計要求制訂、系統構架、建模分析等方面，介紹了一種滿足顫振抑制要求和適航安全性要求的作動系統的設計實現。
關鍵詞：顫振抑制；舵面作動系統；作動器；動剛度；阻尼曲線
中圖分類號：ｖ２１５文獻標識碼：ａ文章編號
顫振是飛機結構在均勻氣流中受到空氣動力、彈有顫振抑制能力，舵面應設定兩套或以上的作動器和性力和慣性力的耦合作用而發生的振幅不衰減的自激阻尼器。考慮相關系統和部件目前能達到的失效率水振動，顫振常導致災難性的結構破壞。本文從適航、平，一般需考慮３重或以上的剛度／阻尼措施，保證在
安全性以及顫振抑制技術要求出發，對非質量平衡舵
雙重故障下的顫振安全。
面作動系統的設計要求進行分析，並結合乙個典型案
（二）機構安裝間隙
例，提出系統設計時應考慮的主要因素和技術指標，傳動機構不可避免地存在一定的間隙。在慣性力
給出一套實用的設計和分析方法。
作用下，間隙會造成舵面的偏轉。間隙會隨著機構的磨損而增大，所以顫振抑制對作動器間隙在全壽命周一、
顫振抑制要求
期內有著較高的要求。一般在飛機使用壽命內的各種舵面作動系統實現顫振抑制的方法有提供舵面足
條件下，其總自由間隙不超過垂直於鉸鏈線、從鉸鏈夠的支撐剛度和在舵面轉動方向設定阻尼。此外，線到操縱面後緣距離的０．２２％。
顫振主動抑制技術也正在快速發展且表現出廣闊的
（三）作動系統剛度和阻尼
前景對質量不平衡操縱面來說，為了防止舵面顫振，。因顫振抑制
求，另外，操縱面質量特性、操縱面鄰近結構的動力
對作動系統的剛度需求與舵面慣量直接相關，所以，
特性、不同旋轉頻率下操縱剛度、阻尼器、『各種形式
對作動系統的剛度需求首先表達為舵面繞轉軸的自然的氣動補償等引數影響顫振特性的規律，因此在設計頻率，進而分解為對舵面慣量、各部分剛度和幾何尺
初期，應盡早提出操縱面旋**然頻率、阻尼特性以寸的要求。為更準確地表達顫振抑制對剛度的要求，
及相關操縱面轉動慣量、作動器支援剛度等要求，根可採用動剛度的概念，即將剛度表示為頻率的函式。
據這些要求設計符合防顫振要求的作動器。
設定舵面旋轉阻尼是作動系統提供的另一種顫振另外，作動器需要設計成在系統最大誤差及最大抑制措施，可與支撐剛度一起或單獨發揮作用。
磨損情況下，仍能滿足作動器剛度和阻尼的要求。
二、作動系統設計要求
三、典型舵面作動系統的例項
（）系統構架和餘度配置
。以下以某機型的副翼系統為例，介紹滿足顫振抑
根據適航』－博
制要求的作動系統設計的要求與實現。
：和２５．１３０９等條款要求，為保證系統
舵面由兩個獨立的液壓作動器驅動，作動器殼體和部件任何非極不可能的失效和失效組合發生時仍具
與後梁通過安裝法蘭剛性連線。作動器具有主動和阻
尼兩種工作模式，可根據控制訊號切換。失去有效控
制訊號或液壓能源時，作動器自動轉入阻尼模式。
利用**模型對作動器動剛度進行分析。圖ｌ有
三條獨立的動剛度曲線，是最大誤差累積時的作動器動剛度，粉色曲線代表滿足舵面顫振抑制要求的作動
器最小動剛度。圖１表示在舵面自然頻率時作動器在
最大誤差情況下的動剛度比要求值要大，能滿足舵面
顫振抑制的要求。
作動器伺服迴路所具有的動剛度，可保證舵面上的每個作動器都能單獨進行全顫振抑制。即使乙個作動器故障，另外乙個作動器也能提供足夠的動剛度。
圖１最大公差累積下的動剛度０』１
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圖２舵面阻尼曲線
由於失效的作動器自動轉換至阻尼模式，所以考
慮極端故障情況，即乙個作動器與結構連線，處於阻尼模式，而另乙個作動器與結構斷開情況下，作動系統所能提供的阻尼應滿足舵面顫振的需求。
作動器根據可變阻尼節流孔實現阻尼設計。阻尼
狀態時，作動器兩腔的液壓油通過可變節流孔來回流
動。根據可變節流孔特性、結構剛度、作動器材料剛
度、油柱剛度和間隙建立無源阻抗模型，並採用等效於０．２５度舵面的位移幅值訊號進行掃頻測試分析來檢
驗阻尼。
圖２中六條曲線表現了對應不同訊號頻率的阻
尼。阻尼曲線考慮了帶間隙和不帶間隙情況下的最大、最小和名義的阻尼。最大和最小的阻尼與可變節
流孔的容差，流體溫度和摩擦力有關。如圖２所示，
所有六條曲線都超過舵面所需的最小阻尼的要求（粉
色曲線）。通過以上分析，從阻尼曲線可以看出在採用可變阻尼節流閥的作動器在更低頻率下的作動器的
阻尼是更大的。由於阻尼應定義為阻抗的虛部除以頻
率即使在低頻率下的小量無源阻抗也會導致在頻率趨近於零阻尼趨向於無窮大。上述分
析說明當舵面不再可控時，因故障而處於阻尼狀態的
單個作動器也能進行全顫振抑制。
四、結語
通過以上對作動系統餘度配置，作動器安裝的間
隙控制，作動器動剛度、阻尼等方面設計的分析，說明該機型副翼舵面作動系統的設計滿足舵面顫振抑制要求。以上作動系統特性根據風洞試驗顫振特性所設計及理論計算來進行設計，且作動器特性也採用**模型進行分析，後續還將通過作動器試驗來驗證作動器動剛度和阻尼是否滿足設計要求。通過顫振試飛對
飛機及舵面顫振特性將進一步驗證舵面操縱系統對適航規章的符合性及確認設計要求的正確性。ｏ
參考文獻
［１】運輸類飛機適航標準ｃｃａｒ一２５一ｒ４
（責任編輯：趙秀娟）
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