CN105620752B - 基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，包括机载控制器、电动机、液压泵、蓄能器和伺服阀；其中，机载控制器与电动机连接，用于基于其输出的指令信号控制电动机的转速；液压泵连接至电动机的输出轴，用于在电动机带动下旋转；伺服阀用于基于输入至控制端的外部控制信号同时控制第一输入端和第一输出端的接通/截止和第二输入端和第二输出端的接通/截止；液压泵包括出油口和进油口，出油口与伺服阀的第一输入端连接，进油口与伺服阀的第二输入端连接；蓄能器连接至出油口和第一输入端之间的油路上。采用本发明的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，可减小飞机液压系统的装机功率，确保飞控系统所需能源，减轻发动机负担，进而减轻飞机重量、减少油耗。

Description

基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统

技术领域

本发明涉及液压系统领域，特别是一种基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统。

背景技术

目前，世界几大军事强国均在研制或已经研制成功了第四代战斗机，四代机的隐身特点要求武器装载方式均采用了内埋式弹舱，因为外挂武器大幅增加了战斗机的雷达散射面积，使战斗机的隐身能力大打折扣。此外，传统外挂武器存在较大的飞行阻力，难以实现超声速巡航；同时，外挂武器产生的气动阻力也影响了飞机的机动性和敏捷性。因此，武器内埋式装载成为新一代战斗机高隐身、超声速巡航和超机动的必然选择，美国的F-22和F-35战机、俄罗斯的T-50战机就是做好的例证。

武器内埋装载技术的关键是舱门作动系统。内埋弹舱的舱门作动系统是四代机相对于三代机新增的重要作动系统。其特点就是大惯性和快速启闭，需要瞬时大功率，需求如下：

1、大载荷：惯量30kg·m2，四代机舱门长4米以上，远程大飞机舱门更大，分布的10000Nm顺逆载交变载荷——输出力大；

2、高速:隐身需要1秒数量级的快速启闭，瞬态作动；

3、全姿态开启：高机动的同时开启舱门——对飞控舵机的影响要小；

4、大功率：大载荷，高速和瞬态作动决定了大功率；

目前，国内国外都采用主机液压系统直接驱动的阀控高速液压马达，通过大减速比带动舱门开启的方式，舱门作动系统的装机功率极大，同时需要主机液压系统提供极大的峰值功率，占整机液压系统总功率的一半以上，给主机液压系统带来极大负担。例如典型三代战机Su-27液压系统总功率是240kW，四代机F22则高达560kW，增加的功率主要用于舱门作动。

国内的隐身飞行器研制面对发动机能力有限的现状，液压提取功率变得非常珍贵，暴露出的突出矛盾是：舱门与舵机争抢功率、几个舱门之间争抢功率。导致舱门开关时间无法继续提高、主侧舱门不能同时开启、舱门开启时飞机姿态与过载受限的突出问题，发动机的负担也非常突出。因此，研究一种新原理的舱门作动以降低装机功率系统势在必行。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于提供一种基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，可以大大减小系统装机功率，确保飞控系统所需能源，减轻发动机负担。

根据本发明的一方面，基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，包括机载控制器、电动机、液压泵、蓄能器和伺服阀；

其中，

所述机载控制器与所述电动机连接，用于基于其输出的指令信号控制所述电动机的转速；

所述液压泵连接至所述电动机的输出轴，用于在所述电动机带动下旋转；

所述伺服阀包括控制端、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述伺服阀用于基于外部控制信号同时控制所述第一输入端和所述第一输出端的接通/截止和所述第二输入端和所述第二输出端的接通/截止；

所述液压泵包括出油口和进油口，所述出油口与所述伺服阀的第一输入端连接，所述进油口与所述伺服阀的第二输入端连接；

所述蓄能器连接至所述出油口和所述第一输入端之间的油路上。

采用本发明的舱门作动液压系统，可减小飞机液压系统的装机功率，确保飞控系统所需能源，减轻发动机负担，进而减轻飞机重量、减少油耗。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为本发明的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统的一种实施方式的结构图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参见图1所示，为本发明的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统的一种实施方式的结构图。

在本实施方式中，基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统包括机载控制器、电动机1、液压泵3、蓄能器7和伺服阀8。

其中，机载控制器与电动机1连接，用于基于其输出的指令信号控制电动机1的转速。液压泵3连接至电动机1的输出轴，用于在电动机1带动下旋转。

伺服阀8包括控制端、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端。伺服阀8用于基于输入到控制端的外部控制信号同时控制第一输入端和第一输出端的接通/截止和第二输入端和第二输出端的接通/截止。例如，外部控制信号指令伺服阀8接通时，第一输入端与第一输出端连通，第二输入端与第二输出端连通。

液压泵3包括出油口和进油口，出油口与伺服阀8的第一输入端连接，进油口与伺服阀8的第二输入端连接。液压泵3的出油口和进油口均连接至机载油箱。

蓄能器连接至出油口和第一输入端之间的油路上。

作为一种优选方案，本实施方式的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统还可以包括连接在液压泵3的出油口与机载控制器之间的反馈装置5。

反馈装置用于基于液压泵3的出油口的流量调节机载控制器输出的指令信号，从而控制电动机1的转速。

在一种实施方式中，反馈装置5例如可以为压力传感器。

优选地，本发明的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统还可以包括连接在蓄能器7与液压泵3的出油口之间的单向阀6。单向阀6可防止蓄能器7中的油液进入液压泵3中。

优选地，本发明的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统还可以包括连接在液压泵3的进油口与出油口之间的安全阀4。

当进油口与出油口的压差大于一预定值时，安全阀4开启，以避免整个基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统的压力过高。

本实施方式的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统还包括连接在伺服阀8的第一输出端和第二输出端之间的舱门液压马达9。舱门液压马达9用于基于伺服阀8的第一输出端和第二输出端输出的液压对弹舱舱门执行开启和/或关闭动作。

此外，在一种实施方式中，基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统还可以包括传动装置2，液压泵3经传动装置3连接至电动机1的输出轴，从而将电动机1的输出动能传递至液压泵3。

在本发明的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统工作时，机载控制器输出电动机转速指令信号，根据电动机转速指令的大小，电动机1旋转工作，通过传动机构3带动液压泵4旋转，输出高压油，高压油液经单向阀6流向蓄能器7和伺服阀8。压力传感器5采集单向阀6前的压力反馈到机载控制器中，形成闭环，机载控制器根据采集到的压力传感器信号的大小，实时调整电动机指令信号的大小，从而实时控制电动机转速。

最终，将机载油箱提供的液压油液，通过液压泵充压到高压状态，存储到蓄能器中，当舱门作动时，蓄能器提供瞬态大流量。其中，向蓄能器充压过程是小的连续功率，而作动过程则是大的瞬态功率。

具体而言，在增压储能过程中，伺服阀8关闭，电动机1接收机载控制器转速指令信号，开始工作，带动液压泵3旋转，液压泵3将机载油箱提供的液压油液转换成高压油，经过单向阀6，存储到蓄能器7中。在压力传感器5检测到高压状态之前，电动机1保持在小连续功率状态下工作，当压力传感器5检测到高压状态时，电动机1降低转速，保持极低的怠速状态，来维持系统高压状态。此时，增压储能过程结束。

在舱门作动过程中，伺服阀8开启，舱门作动需要瞬态大流量，存储在蓄能器7中的高压油液瞬间释放，来保证舱门作动的流量需求。此时，因为蓄能器7压力释放，压力传感器5并不能检测到高压状态，电动机1重新保持在小连续功率状态下工作，直到蓄能器7充满，达到高压状态。

采用本发明的弹舱舱门作动液压系统，可减小飞机液压系统的装机功率，确保飞控系统所需能源，减轻发动机负担，进而减轻飞机重量、减少油耗。

上面对本发明的一些实施方式进行了详细的描述。如本领域的普通技术人员所能理解的，本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算设备(包括处理器、存储介质等)或者计算设备的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在了解本发明的内容的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的，因此不需在此具体说明。

此外，显而易见的是，在上面的说明中涉及到可能的外部操作的时候，无疑要使用与任何计算设备相连的任何显示设备和任何输入设备、相应的接口和控制程序。总而言之，计算机、计算机系统或者计算机网络中的相关硬件、软件和实现本发明的前述方法中的各种操作的硬件、固件、软件或者它们的组合，即构成本发明的设备及其各组成部件。

因此，基于上述理解，本发明的目的还可以通过在任何信息处理设备上运行一个程序或者一组程序来实现。所述信息处理设备可以是公知的通用设备。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者设备的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储或者传输这样的程序产品的介质也构成本发明。显然，所述存储或者传输介质可以是本领域技术人员已知的，或者将来所开发出来的任何类型的存储或者传输介质，因此也没有必要在此对各种存储或者传输介质一一列举。

在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (4)

1.一种基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，其特征在于，包括电动机、液压泵、蓄能器和伺服阀；

其中，

所述液压泵连接至所述电动机的输出轴，用于在所述电动机带动下旋转；

所述伺服阀包括控制端、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述伺服阀用于基于输入至所述控制端的外部控制信号同时控制所述第一输入端和所述第一输出端的接通/截止和所述第二输入端和所述第二输出端的接通/截止；

所述液压泵包括出油口和进油口，所述出油口与所述伺服阀的第一输入端连接，所述进油口与所述伺服阀的第二输入端连接；

所述蓄能器连接至所述出油口和所述第一输入端之间的油路上；

该系统还包括：连接在所述蓄能器与所述液压泵的出油口之间的单向阀；

所述单向阀用于防止所述蓄能器中的油液进入所述液压泵中；

该系统还包括：连接在所述伺服阀的第一输出端和第二输出端之间的舱门液压马达；

所述舱门液压马达用于基于所述伺服阀的第一输出端和第二输出端输出的液压对舱门执行开启和/或关闭动作；

该系统还包括连接在所述液压泵的进油口与出油口之间的安全阀；

所述安全阀用于在所述液压泵的进油口与出油口的压差大于一预定值时开启。

2.根据权利要求1所述的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，其特征在于，还包括：

机载控制器和连接在所述出油口与所述机载控制器之间的反馈装置；

所述机载控制器与所述电动机连接，用于基于其输出的指令信号控制所述电动机的转速；

所述反馈装置用于基于所述出油口的流量调节所述机载控制器输出的指令信号。

3.根据权利要求2所述的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，其特征在于：所述反馈装置为压力传感器。

4.根据权利要求1所述的基于功率电传的新原理舱门瞬态作动系统，其特征在于，还包括传动装置；

所述液压泵经所述传动装置连接至所述电动机的输出轴。