CN101025127A - 一种轴对称矢量喷管a9/a8面积比失调防护液压系统 - Google Patents

Abstract

一种可用于飞机燃气涡轮发动机轴对称矢量喷管的A9/A8面积比失调防护液压系统，包括容积积分求差元件(5)与电磁充液阀(11)组成的控制回路、面积比防护控制阀(9)及低、高压控制阀(6)、(7)组成的防护回路和电磁复位阀(8)与延时继电器(10)组成的自动复位回路；系统串接在A9液压作动系统的回油管路中，电磁充液阀与飞行控制计算机控制系统电气连接，容积积分求差元件中的信号输入活塞组件分别与A9和A8作动筒机械连接，复位阀电磁铁和延时继电器电气连接；延时继电器与防护阀控制连接。可在面积比超过上限值或低于下限值两个超调方向上起到保护作用，避免了电气信号故障的影响，提高了发动机工作的可靠性。

Description

一种轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机领域，涉及飞机燃气涡轮发动机的轴对称矢量喷管控制。

背景技术

采用燃气涡轮发动机的现代高性能飞机的推进系统都装有可移动的排气喷管，如轴对称矢量喷管，以提供“实施矢量的”发动机推力，这一技术明显提高了飞机的机动性和生存能力。

轴对称推力矢量喷管带有主排气调节片(即收敛调节片)和副排气调节片(即扩散调节片)，这些调节片彼此相邻沿周向环绕着发动机中心线设置，用于约束排气流。主调节片枢动地连接到机匣上，后端在喉道位置处通过万向节与副调节片枢动地连接在一起。主调节片的姿态决定了喉道面积(常规标称为A8)的变化，而调节片的姿态由主作动环控制。主作动环的动作由三个同步运动的主作动筒控制，通过设置在环内侧的若干凸轮滚子沿凸轮表面(位于主调节片背部)的滚动而前后平移，改变主调节片的姿态，从而改变喉道面积(A8)。

扩散调节片有一个限定喉道最小流通面积的前端(铰接于喷管的收敛喉道上)和一个限定扩散喷管较大流通面积(常规标称为A9)的后端，它们构成了一个从喉道起延伸而成的扩散喷管下游段。扩散调节片通过矢量作动环进行调节和定位，矢量环的位置和姿态由一组矢量作动筒控制：当作动筒同步前、后地轴向平移时，则改变扩散调节片后端形成的喷管出口面积；当作动筒非同步地前后移动时，则使矢量环产生斜动，获得喷管出口的矢量角和矢量方向，从而实现俯仰和偏航矢量。

由于在喷管的喉道和出口处都采用了可调面积装置，因而可维持一种理想状态的出口/喉道面积比，该比值本身可以有效地控制喷管的工作，根据这个比值预先建立一个与喷管喉道面积(A8)成函数关系的面积比(A9/A8)计划表并存储在飞行控制计算机(Flee)中，通过矢量电子控制器(VEC)，根据飞行员发出的俯仰或偏航指令，控制喷管矢量系统和它的作动筒的动作，以实现飞机的俯仰和偏航。如1993年公布的专利US5267436揭示的控制系统。

然而，准确地定位作动筒和协调它们的运动是非常复杂的。在发动机和飞机工作期间，有可能因为控制系统的故障，或液压作动系统不能对控制系统的指令产生及时、准确的响应，造成作动筒的控制不准确，在某些情况下导致喷管几何形状具有很大的面积比A9/A8，超出了预设的A9/A8计划表，使得加力燃烧室工况和气动特性处于不太好的气流分离，还能使喷管扩散段内侧的排气羽流产生气流分离。特别是在相对于发动机中心线不对称的情况中，气流的问歇式分离和再附着都能产生意外的附加矢量力。喷管扩散段若全部打开，将产生完全不同的喷管运动学特性，而且在这种大面积比下若打开喷管喉道，还会严重损伤喷管。喷管喉道若打不开，将妨碍发动机在地面慢车状态和加力状态下正常工作，可能使飞机运行偏离规范。

为了防止此类故障的发生而造成发动机的损害，在喷管的控制系统中往往设置故障防护系统。如美国专利“Hydraulic failsafe system and method foran axisymmetric vectoring nozzle”(US6142416，2000、10月公布，Markstain，etal.)提供的故障防护系统，利用作动筒和作动环的设定来调节喉道面积A8和出口面积/喉道面积比(A9/A8)。另外可采用冗余系统防止A9/A8面积超调，如美国专利“Axisymmetric vectoring nozzle actuating system having multiplepower control circuits“(US5740988，1998、4月公布，Ausdenmoore、RobertM.)和2001年公布的专利US6195981所提供的技术，即采用2冗余度的液压作动及其控制系统对喷管姿态进行控制，当其中一套液压作动系统的动作发生错误时，由另外一套系统进行调节(限制)，两套液压作动系统通过两套控制系统独立控制。这些防护系统的控制大都是通过飞行控制计算机和电子矢量控制器共同实现的，如专利US5267436提供的控制系统，是将控制信号经预置于处理器中的信号处理程序转换后，提供给各作动筒，以控制各作动筒的动作；专利US6195981中的控制系统也采用了类似的控制方式，区别在于控制算法不同。

上述提及的防护系统，前者由于仍旧由飞行控制计算机和矢量电子控制器控制，当控制系统本身出现问题，则可能丧失防护功能；后者可以避免这样的问题，但双系统必然使发动机的重量增加，结构也比较复杂。因此，为喷管提供一套结构简单、防护有效的装置，用于防止A9/A8面积比失调而导致的危害是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴对称矢重喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，克服现有技术的上述缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在A9电液伺服系统的回油路中加装A9/A8面积比失调防护液压系统，在A9/A8面积比超调时，通过调节回油压力(或流量)，使A9作动筒的作动速度减慢或停止作动，防止A9面积进一步扩大或缩小，从而达到防护A9/A8面积比失调的目的。控制系统采用机械方式采集三个A9作动筒、一个A8作动筒的位移信号，信号转换后输入到一个由四个信号输入活塞组件、两个控制阀和油道共同构成的容积积分求差元件中，四个作动筒信号在容积积分求差元件的工作油腔内进行叠加，得到一个与A9/A8面积比相关联的容积输出信号，这个输出信号控制高、低压控制阀节流口的开口量，定压控制油经高、低压控制阀节流阀口节流降压后进入面积比防护控制阀(以下简称防护阀)的控制油腔内，使防护阀阀芯移动而改变防护阀的阀孔通流面积，使A9作动筒的回油背压发生相应变化，从而改变作动筒的作动状态，防止A9/A8面积比超出正常工作范围；当面积比超调达到危险临界值，则防护阀阀口完全关闭，断开A9作动筒的回油通路，使作动筒停止作动，达到防护目的。同时，防护阀在面积比超调而断开回油路时，在一个与电磁复位阀电磁铁电气连接的延时继电器控制下，延时一定时间(使A9电液伺服系统能够正确响应于飞行控制计算机发出的指令后)，将防护阀复位(即置于开启位)，使A9作动筒回油路打开，A9电液伺服系统恢复正常工作。

一种可用于飞机燃气涡轮发动机轴对称矢量喷管的A9/A8面积比失调防护液压系统，包括容积积分求差元件与电磁充液阀组成的控制回路、面积比防护控制阀及低、高压控制阀组成的防护回路和电磁复位阀与延时继电器组成的自动复位回路；系统串接在A9液压作动系统的回油管路中，电磁充液阀与飞行控制计算机控制系统电气连接，容积积分求差元件中的四组信号输入活塞组件分别与三个A9和一个A8作动筒机械连接，复位阀电磁铁和延时继电器电气连接；延时继电器由防护阀控制。

进一步，所述的容积积分求差元件，依照输入的A9、A8作动筒位移信号，检测A9/A8面积比并输出检测结果。四个信号输入活塞与低压控制阀芯、高压控制阀芯及阀体内的连通油道构成相对封闭的容积积分求差元件工作油腔，油腔内在发动机启动运行前由二位二通电磁充液阀充入定压控制油液；各元件以螺纹联结方式插装于阀体，两两同轴线相对布置在同一平面，通过油道连通。

所述的信号输入活塞组件，用于作动筒信号的输入与转换，共有四组，组件一与A8作动筒连接、组件二、三、四与三个A9作动筒连接，组件的结构相似，组件一与二、三、四的结构参数不同，软轴一端与齿轮轴相连，另一端通过滚压方式与软轴接头连成一体，软轴接头用紧固螺钉联结在丝杆一端的方孔内，丝杆与导套内的螺母配合，丝杆另一端的导杆连接信号输入活塞，活塞在导套内孔里可轴向滑动，导套通过螺纹方式安装于阀体上。

所述的高压控制阀，是一个常闭式液控节流阀，执行容积积分求差元件检测到的A9/A8面积比结果，调节防护阀控制油腔内的供油压力。嵌套式结构，包括阀芯、阀套、复位弹簧、弹簧座、密封圈和端盖；阀芯一端置于容积积分求差元件工作油腔内，复位弹簧通过弹簧座压在阀芯另一端；阀套上设置的进油口与定压油源相通、出油口与防护阀控制油腔连通、泄油口与回油管相通；阀芯、阀套部件通过阀套端部的螺纹插装于阀体内。

所述的面积比防护控制阀，是一个双向液控节流阀，通过低压控制阀或高压控制阀输出的控制油压力，调节A9电液伺服系统的回油压力(流量)，并可在电磁复位阀和延时继电器的控制下，实现自动延时复位。嵌套式结构，阀芯为两节同心式结构，一端的控制活塞位于由衬套和阀孔围成的控制油腔内，衬套上的油孔将此油腔与阀体上的控制油孔(与低、高压控制阀出口相通)和复位阀的泄油口连通，阀芯另一端作用了一个复位弹簧，并通过螺纹连接了一个穿过连接盖中心孔的铜质动触头，轴心位置的盲孔及其两端的径向孔将左端台肩外侧与出油口沟通；阀套上设有一个与作动筒一侧回油管连通的进油口、一个与系统回油管相通的排油孔和一个连通复位油腔(复位弹簧处)与电磁复位阀油口的复位油孔；连接盖与阀体螺纹连接，用螺纹连接在连接盖外侧端盖上的两个静触头与延时继电器电气连接。

所述的电磁复位阀，是一个嵌套结构的常闭式二位四通电磁换向阀，用于防护过程结束后，与延时继电器共同控制防护阀的自动复位。阀芯为三台肩滑阀结构，一侧受弹簧作用，另一侧受电磁铁驱动的推杆作用，位于弹簧侧台肩处的阀芯轴线上的内孔与内孔两侧的径向小孔，将该台肩两边的腔室连通；阀套上有四个油孔，在阀芯动作后，利用阀芯轴向内孔和径向孔，泄油孔将防护阀控制油腔经排油孔、防护阀排油口与系统回油管连通，进油孔一端连接防护阀进油口，另一端通过阀套内的进油腔经油口沟通防护阀的复位油腔；电磁铁与延时继电器电气连接。

本发明提供了一套A9/A8面积比失调防护液压系统，可在面积比超过上限值或低于下限值两个超调方向上起到保护作用，从而为控制系统增加了一种液压防护措施，该防护系统的控制系统中，信号采集和传递通过机械方式完成，避免了电气信号故障的影响，提高了发动机工作的可靠性。

本发明为喷管液压作动系统增加了一种结构简单的机械液压防护措施，可实时检测A9/A8面积比的变化，并利用检测结果控制喷管A9/A8面积比失调时A9作动筒的作动状态，实现对发动机喷管的保护，增强了发动机工作的可靠性。同时，该防护系统用于现有喷管作动系统的改装，其改装量小。

附图说明

图1是本发明的液压原理示意图。(图中标号：5.容积积分求差元件，6.低压控制阀，7.高压控制阀，8.电磁复位阀，9.面积比失调防护控制阀(防护阀)，10.延时继电器，11.电磁充液阀。)

图2是本发明的一个实施例的液压防护系统结构原理示意图。(图中标号：1.A8信号输入活塞组件，2.3.4.A9信号输入活塞组件，6.低压控制阀，7.高压控制阀，8.电磁复位阀，9.面积比失调防护控制阀(防护阀)，10.延时继电器，11.电磁充液阀。)

图3是本发明的一个实施例的液压作动系统原理示意示意图。(图中虚线框内部分表示三套A9电液伺服系统，其中一个详尽地示出了A9电液伺服系统及其防护系统的原理结构，A8作动液压系统未示出。虚线表示了A8、A9作动筒与传动机构及信号输入活塞组件软轴的机械连接关系。)

图4是本发明的工作范围示意图。

图5是本发明在面积比超调时处于防护工作状态中的原理示意图。

图6是本发明在面积比达到危险值时的防护工作状态示意图。

图7是本发明结束防护工作后处于系统复位时的原理示意图。

图8是三个A9作动筒的运动关系示意图。(图中标号：12.机匣，13.A9矢量环，14、15、16.A9作动筒。)

图9是本发明中容积积分求差元件的结构原理示意图。(图中标号：1.1A8信号输入活塞，21、31、41 A9信号输入活塞，61低压控制阀阀芯，71高压控制阀阀芯，110阀体。)

图10是A9信号输入活塞组件纵剖面构造示意图。(图中标号：21信号输入活塞，22导套，23丝杆，24软轴套，25螺钉，26连接套，27软管接头，28软管，29软轴。

图11是高压控制阀纵剖面构造示意图。

图12是面积比防护控制阀的纵剖面构造示意图。(图中标号：91阀套，92阀芯，93密封圈，94动触头，95复位弹簧，96连接盖，97端盖，98静触头，99衬套，110阀体。

图13是电磁复位阀的结构示意图。

具体实施方式

图1示出了A9/A8面积比防护液压系统的组成和油路结构。该系统由控制油路、防护油路和自动复位油路构成，其中控制油路由一个容积积分求差元件(5)、电磁充液阀(11)及其油道组成，低压控制阀(6)、高压控制阀(7)、面积比防护控制阀(9)和相关油道组成防护油路，电磁复位阀(8)和防护阀(9)的控制油腔及相关油道组成自动复位油路。传动机构采集四组作动筒信号A9(1)、A9(2)、A9(3)、A8后通过软轴输入到容积积分求差元件(5)中，转换为容积变化信号后输出，用于控制两个节流控制阀(6、7)的工作状态，充液阀(11)电磁铁1DT与飞行控制计算机控制系统电气连接，复位阀(8)电磁铁2DT与延时继电器电气连接，延时继电器的触点由连接于防护阀阀芯上的推杆控制；防护阀的进油口连接作动筒回油、出油口接通回油总管，控制油进油口接定压油源。

图2是本发明的一个实施例的液压结构原理图。四组信号输入活塞组件(1)、(2)、(3)、(4)与高、低压控制阀(7、6)组装在同一阀体(110)内，各活塞组件和两个控制阀阀芯以及连接各元件的油道，构成相对封闭的工作油腔，组成图1中的容积积分求差元件(5)。传动机构采集A8、A9作动筒的位移信号经软轴传递到对应的信号输入活塞组件，驱动信号输入活塞移动，使容积积分求差元件工作油腔内的油液产生一个容积变化信号，这个信号输出后用于控制两个控制阀阀芯的动作；电磁复位阀(8)、防护阀(9)和充液阀(11)也组装在该阀体(110)内，通过相应油道连通，其中充液阀电磁铁由飞行控制计算机控制，在发动机启动前，容积积分求差元件工作油腔内经电磁充液阀(5)充入定压油源提供的控制压力油；延时继电器(10)控制电磁复位阀电磁铁的动作，而延时继电器的一对触点通过防护阀阀芯带动的推杆控制。

图3所示为上述实施例安装在喷管液压作动系统中的液压结构和原理示意图。本发明作为A9/A8面积比失调的防护系统，系统的执行元件一面积比防护控制阀的进、排油口接入A9电液伺服系统的回油管路中，三套A9电液伺服系统分油活门的出口汇总后与防护阀的进油口相通，排油口接回油总管。在A9/A8面积比超调时，防护阀调节A9电液伺服系统的回油压力(或流量)，改变A9作动筒的作动状态，实现保护作用。A9、A8作动筒信号经传动机构(图中未示出)采集后，通过柔性软轴传递给对应的信号输入活塞组件，对应关系如图中虚线所示。

图4～图7说明了本发明的液压系统的防护工作过程。

图4示出了喷管A9/A8面积比的变化范围，其范围分为正常工作区、上、下临界工作区和危险区，上、下临界工作区是本发明中液压防护系统的防护范围。图中的曲线表示喷管工作过程中，面积比的随机连续变化。

在喷管工作过程中，喷管液压作动系统在飞行控制计算机和电子矢量控制器的控制下，通过改变A9、A8作动筒的位移，获得喷管的不同工作姿态和A9/A8面积比，实现飞行员发出的俯仰、偏航或其它飞行指令。与此同时，A8、A9作动筒的位移信号经机械机构采集后，通过软轴传递到对应的信号输入活塞组件，驱动信号输入活塞移动，使容积积分求差元件工作油腔内的油液产生一个容积变化信号，这个信号输出后用于控制两个控制阀阀芯的动作。当喷管面积比处于正常工作区内，如图4的(a)点所示，这个输出信号不足以推动高压控制阀(7)或低压控制阀(6)的阀芯动作，因此两个控制阀处于关闭状态，使防护阀处于完全开启状态，如图1所示，因而喷管液压作动系统正常工作。

如果喷管在工作过程中，由于控制系统的故障，或是液压作动系统不能及时地对控制系统的指令产生准确的响应，使面积比增大而达到图4所示的(b)点，则进入上临界工作区，容积积分求差元件的容积输出信号使高压控制阀(7)的阀芯产生一个位移，高压控制阀节流口开启，定压控制油节流后进入防护阀(9)的控制油腔，节流后的控制油液推动防护阀阀芯移动，改变进、出油口的通流面积，使电液伺服系统回油背压升高，从而减慢A9作动筒的作动速度。如图5所示；如果面积比减小而达到下临界工作区，如图4所示的(c)点，则容积积分求差元件的输出信号使低压控制阀(6)的阀芯动作，控制防护阀动作；当面积比达到危险值如图4所示的(d)点，即达到上临界工作区的上限值而接近危险区时，则高压控制阀节流口完全开启，定压控制油不经节流直接进入防护阀控制油腔，使防护阀进、出油口完全封闭，电液伺服系统回油路断开，A9作动筒停止运动，A9/A8面积比停止变化，如图6所示。

在防护过程中，防护阀阀芯带动一个动触头移动，当A9/A8面积比超调达到危险区，防护阀断开回油路同时，动触头与静触头闭合，接通与电磁复位阀(8)电磁铁电气连接的延时继电器(10)控制电路，延时一定时间、使A9电液伺服系统能够正确响应于飞行控制计算机发出的指令后，延时继电器接通串联在防护阀控制油腔回油管路上的复位阀的电磁铁控制电路，打开复位阀油路，将防护阀控制油腔内的压力油排入回油管，在复位弹簧作用下，把防护阀重新置于开启位，使A9作动筒回油路打开，A9电液伺服系统恢复正常工作。如图7所示。

图8和图9说明了容积积分求差元件的构成和工作原理。

图8表示了A9作动筒的运动关系。对于轴对称矢量喷管，各作动筒的行程控制A8调节环、A9转向环的姿态和A8、A9面积大小。其中，三个A9作动筒是沿发动机周向等角度(120°)绕机匣布置，当喷管A9作动环平动或斜动时，存在Δl₁＝-Δl₃，因此三个作动筒(14、15、16)的行程之和为：

$\stackrel{n=3}{\mathrm{\Σ}}{l}_i=l_1+l_2+l_3=3l_0\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

即三个A9作动筒位移信号在容积积分求差元件内的叠加结果实际上是图8所示位于中间的作动筒位移l₀的3倍，其中l₀决定了A9转向调节环面积的大小，而Δl决定了喷管偏转角的大小。当作动筒回缩时，A9面积增大，作动筒活塞杆伸出时A9面积减小。

三个A8作动筒也是沿发动机周向等角度绕机匣布置，A8作动筒是同步运动的，在喉部A8面积达到某一数值时，三个作动筒的行程是相同的，皆为l₄。

图9所示的容积积分求差元件由四组信号输入活塞组件(1)、(2)、(3)、(4)与高、低压控制阀阀芯以及连接各元件的油道组成，A8信号输入活塞(1.1)、A9信号输入活塞(21、31、41)、低压控制阀阀芯(61)、高压控制阀阀芯(71)和阀体(110)内连接各元件的油道构成相对封闭的工作油腔，各输入活塞和两个控制阀芯的位置变化决定了工作油腔内油液的容积变化。图中虚线位置为发动机喷管刚开始工作(即启动时)的各信号输入活塞起始位置，该位置与作动筒的中立位置相对应，实线位置为任意喷口状态下(即喷管工作状态下)，各信号输入活塞的实际位置。启动时由于各作动筒都处于中立位置，两个控制阀的阀芯未动作，因此工作油腔内的初始容积V₀是确定的；在防护系统工作前，电磁充液阀5电磁铁在飞行控制计算机控制下通电开启，定压控制油经油孔(C、D)(参照图2)进入工作油腔后，确定了工作油腔内油液的初始压力p₀，这个初始压力保证了两个控制阀阀芯的初始位置。工作油腔内确定的油液初始容积和压力保证容积积分求差元件能够准确测定A9/A8面积比。充液过程完成后(可设定充液时间)电磁充液阀关闭，发动机再启动进入正常运行。

A9、A8作动筒的位移信号通过机械传动机构(如齿条齿轮传动)和信号输入活塞组件按一定的传动比转换后输入到工作油腔，在工作油腔里，四个作动筒位移信号叠加后产生一个容积变化信号，这个容积信号反映了A9/A8面积比的实时变化，当检测结果超过正常工作范围(失调)时，该信号使控制阀阀芯产生相应的移动，使定压控制油节流后进入防护阀的控制油腔，控制防护阀的动作。

容积积分求差元件的工作容积变化与高、低压控制阀节流口的开度满足下列关系：

$3\·\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_0^2\·L_0+\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_1^2\·L_4=\mathrm{\ΔV}=\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_2^2\·x\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

$3\·\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_0^2\·L_0+\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_1^2\·L_4=\mathrm{\ΔV}=\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_3^2\·y\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

上面两式中，d₀，d₁，d₂，d₃--A9、A8信号输入活塞、高、低压控制阀芯的直径；

L₀，L₄--A9、A8信号输入活塞的位移，与A9、A8作动筒的位移l₀，l₄相对应，即l₀＝i₁·L₀，l₄＝i₂·L₄，i₁，i₂分别是A9、A8作动筒传动机构的传动比；

x，y--高、低压控制阀芯的位移；

$3\·\frac{\mathrm{\π}}{4}\·d_0^2\·L_0$ --三个A9作动筒位移叠加的容积变化，根据(1)式得到。

(2)式反映了A9/A8面积比增大时，容积积分求差元件工作油腔内的容积变化，这个容积信号决定了高、低压控制阀的节流口通流面积：当面积比位于图4所示的b点时，高压控制阀阀芯移动x，节流口打开，定压控制油节流降压后流入防护阀控制油腔；当面积比继续增加，则阀芯位移x增大，达到图4所示的d点时，高压控制阀阀芯位移达到最大值即节流口全部打开，定压控制油不经节流，直接进入防护阀控制油腔。(3)式则反映了A9/A8面积比减小时，低压控制阀的动作关系。

图10为一个A9信号输入活塞组件(2)的具体结构。软轴(29)一端与齿轮轴相连，另一端通过滚压方式与软轴接头(24)连成一体，软轴接头用紧固螺钉(25)联结在丝杆(23)一端的方孔内，使作动筒位移(转动)信号经软轴传递到组件中的丝杆(23)；丝杆与导套(22)内的螺母配合，丝杆另一端的导杆连接信号输入活塞(21)，丝杆在导套内转动的同时沿轴向滑动，并按一定的传动比将作动筒的位移信号转换为信号输入活塞的移动；信号输入活塞的移动使其一侧的工作油腔的油液容积发生改变，从而将作动筒的位移信号经信号活塞传递给工作油腔内的压力油液，转换为油液的容积变化信号。导套通过螺纹方式安装于阀体(110)上，连接套用于软轴、软管及软管接头的支撑和安装，软管用于保护软轴。

图11所示为两个节流控制阀中的高压控制阀(7)，通过低、高压控制阀，系统可在超出正常工作范围的两个方向上起到防护作用。两个控制阀结构相似、作用相同，但结构参数和工作参数不同。控制阀是一个常闭式液控节流阀，采用周边开口节流(也可采用其它形式的节流口)，嵌套式结构，由阀芯、阀套、复位弹簧、弹簧座、密封圈和端盖组成；阀芯一端置于容积积分求差元件工作油腔内，复位弹簧通过弹簧座压在阀芯另一端；阀套上设置的进油口(P)与定压油源相通、出油口(0)与防护阀控制油腔连通、泄油口与回油管相通；阀芯、阀套部件通过阀套端部的螺纹插装于阀体(110)内。

低压控制阀在面积比处于下临界工作区(即面积比小于最小危险值)时开启，而高压控制阀则在上临界工作区(即面积比大于最大危险值)进行控制。喷管工作期间，A9、A8作动筒的连续作动，使容积积分求差元件产生一个持续的容积信号输出，这个信号推动控制阀芯(62或72)不断往复移动。当A9/A8面积比在正好达到上临界危险工作区的下限值时(如图4所示的b点)，高压控制阀阀芯(72)微量开启阀套(71)上的控制油孔，定压控制油节流降压后，经控制油道0-E进入防护阀9的控制油腔(参照图2)；若A9/A8面积比进一步增大，高压控制阀阀芯继续左移，使阀孔通流面积增大，节流效果减弱，进入控制油腔的控制油压力提高；当A9/A8面积比达到上限值(如图4所示的d点)，则高压控制阀全部开启，控制油不经节流直接进入防护阀控制油腔。如面积比位于下临界工作区，则由低压控制阀进行控制。

图12是面积比防护控制阀(9)的结构和组成。防护阀是一个嵌套式结构的常开双向液控节流阀，采用周边节流口型式。阀芯(92)为两节同心式结构，一端的控制活塞位于由衬套(99)和阀孔围成的控制油腔内，参照图2，衬套上的油孔将此油腔与阀体上的控制油孔(E)(与低、高压控制阀出口相通)和复位阀(8)的泄油口(F)连通，阀芯另一端作用了一个复位弹簧(94)，并通过螺纹连接了一个穿过连接盖(96)中心孔的铜质动触头(95)，轴心位置的盲孔及其两端的径向孔将左端台肩外侧与出油口(B)沟通，在复位时，台肩外侧微量泄漏的油液由此排出，保证可靠复位；阀套(91)上设有一个与作动筒一侧回油管连通的进油口(A)、一个与系统回油管相通的排油孔(B)和一个连通复位油腔(复位弹簧处阀套内的空腔)与电磁复位阀油口(I)的复位油孔(J)；连接盖与阀体(11)螺纹连接，用螺纹连接在连接盖外侧端盖上的两个静触头(98)与延时继电器(10)电气连接。

当A9/A8面积比失调时，容积积分求差元件控制高(低)压控制阀向防护阀的控制油腔通油，在控制油腔的压力油和复位弹簧的作用下，阀芯(92)右移，逐渐关小节流口，使A9作动筒的回油背压提高，则A9作动筒的移动速度降低，以阻止A9/A8面积比的进一步扩大或减小，如图5所示。在A9/A8面积比达到临界危险值时，控制阀(6或7)完全打开阀口，定压控制油不经节流进入防护阀的控制油腔，防护阀节流口完全关闭，A9作动筒停止运动，从而达到保护发动机的目的，如图6所示。

在A9作动筒停止作动后，动触头(94)在阀芯带动下，与两个静触头(98)闭合，使延时继电器(10)通电计时，延时一段时间后，控制复位阀电磁铁动作，如图7所示。

图13所示为电磁复位阀(8)结构。复位阀是一个嵌套结构的常闭式二位四通电磁换向阀，与防护阀复位油腔及相关油道组成复位油路，延时继电器(10)是复位油路的控制元件。阀芯(82)为三台肩滑阀结构，一侧受弹簧(86)作用，另一侧受电磁铁(84)驱动的推杆作用，位于弹簧侧台肩处的阀芯轴线上的内孔与内孔两侧的径向孔，将该台肩两边的腔室连通。而该台肩处采用了正开口，在面积比处于正常范围时，防护阀控制油腔内的油液通过此开口与回油管连通；阀套(81)上有四个油孔，在阀芯动作后，利用阀芯轴向内孔和径向孔，泄油孔(F)将防护阀控制油腔经排油孔(K)、防护阀排油口(B)与系统回油管连通，进油孔(G)一端连接防护阀进油口(A)，另一端通过阀套内的进油腔经油口(I)沟通防护阀的复位油腔；电磁铁与延时继电器电气连接。

A9/A8面积比达到危险临界值后，经防护油路作用，A9作动筒停止运动，等待A9电液伺服系统能够准确响应于飞行控制器发出的指令。此时连接于防护阀阀芯右侧的动触头与两个静触头接触，使延时继电器通电动作，延时若干秒后(此时间根据A9液压伺服主系统对控制系统指令的响应时间而决定)，接通复位阀电磁铁(84)的电路，电磁铁通电，推动复位阀芯(82)左移，复位阀的阀孔(I)、(G)连通，由于阀孔I与防护阀右侧的复位油腔相通，阀孔(G)与阀孔H(A)相通，作动筒回油腔内的高压油(即背压)经(H)-(G)-(I)-(J)进入防护阀阀芯右侧，推动阀芯(92)左移；与此同时，由于复位阀芯左移，与防护阀控制油腔连通的复位阀孔F，经阀芯内的回油孔与回油腔(H)连通，则原来控制油腔内的控制油经(F)-回油孔-(K)-(T)-(B)，流回到回油管，保证防护阀回到开启位(即防护阀复位)，重新开启A9作动筒的回油通道。

待A9液压伺服主系统正常执行飞行控制器的指令后，A9作动筒回油路已开启，所以主系统可正常工作。而A8、A9作动筒根据飞行控制器回复到正常工作区内，则工作油腔内油液的容积同时恢复正常，高、低压控制阀在各自的复位弹簧作用下也回到关闭位置。

虽然本说明书对本发明的最佳装置进行了介绍和描述，但本发明只是提供了一个范例。在不违背本发明的精神的前提下，熟知这方面技术的人们可以进行多方面改进、改型，例如可以将本发明应用于其它类型的发动机作动系统等。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，其特征在于：包括容积积分求差元件(5)与电磁充液阀(11)组成的控制回路、面积比防护控制阀(9)及低、高压控制阀(6)、(7)组成的防护回路和电磁复位阀(8)与延时继电器(10)组成的自动复位回路；系统串接在A9液压作动系统的回油管路中，电磁充液阀与飞行控制计算机控制系统电气连接，容积积分求差元件中的信号输入活塞组件分别与A9和A8作动筒机械连接，复位阀电磁铁和延时继电器电气连接；延时继电器与防护阀控制连接。

2.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，其特征在于：该容积积分求差元件，四个信号输入活塞(1.1)、(21)、(31)、(41)与低压控制阀芯(61)、高压控制阀芯(71)及阀体内的连通油道构成相对封闭的容积积分求差元件工作油腔，油腔内在发动机启动运行前由二位二通电磁充液阀(11)充入定压控制油液；各元件联结插装于阀体(11)，两两同轴线相对布置在同一平面，通过油道连通。

3.根据权利要求1或2所述的轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，其特征在于：信号输入活塞组件，共有四组，组件(1)与A8作动筒连接、组件(2)、(3)、(4)与三个A9作动筒连接，软轴一端与齿轮轴相连，另一端通过与软轴接头连成一体，软轴接头联结在丝杆一端的孔内，丝杆与导套内的螺母配合，丝杆另一端的导杆连接信号输入活塞，活塞在导套内孔里可轴向滑动，导套安装于阀体上。

4.根据权利要求1或2所述的轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，其特征在于：高压控制阀(7)，是一个常闭式液控节流阀，嵌套式结构，包括阀芯、阀套、复位弹簧、弹簧座、密封圈和端盖；阀芯一端置于容积积分求差元件工作油腔内，复位弹簧通过弹簧座压在阀芯另一端；阀套上设置的进油口与定压油源相通、出油口(0)与防护阀控制油腔连通、泄油口与回油管相通；阀芯、阀套部件插装于阀体内。

5.根据权利要求1所述的轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，其特征在于：面积比防护控制阀(9)，是一个常开双向液控节流阀，嵌套式结构，阀芯为两节同心式结构，一端的控制活塞位于由衬套和阀孔围成的控制油腔内，衬套上的油孔将此油腔与阀体上的控制油孔和复位阀的泄油口连通，阀芯另一端作用了一个复位弹簧，并连接一个穿过连接盖中心孔的动触头，轴心位置的盲孔及其两端的径向孔将左端台肩外侧与出油口沟通；阀套上设有一个与作动筒一侧回油管连通的进油口、一个与系统回油管相通的排油孔和一个连通复位油腔与电磁复位阀油口的复位油孔；连接盖与阀体连接，在连接盖外侧端盖上的两个静触头与延时继电器电气连接。

6.根据权利要求1或5所述的轴对称矢量喷管A9/A8面积比失调防护液压系统，其特征在于：电磁复位阀(8)，阀芯为三台肩滑阀结构，一侧受弹簧作用，另一侧受电磁铁驱动的推杆作用，位于弹簧侧台肩处的阀芯轴线上的内孔与内孔两侧的径向小孔，将该台肩两边的腔室连通；阀套上有四个油孔，在阀芯动作后，利用阀芯轴向内孔和径向孔，泄油孔将防护阀控制油腔经排油孔、防护阀排油口与系统回油管连通，进油孔一端连接防护阀进油口，另一端通过阀套内的进油腔经油口沟通防护阀的复位油腔；电磁铁与延时继电器电气连接。

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