CN112706913B - 一种主动热控分布式电液伺服舵机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机设计领域，涉及一种主动热控分布式电液伺服舵机。包括伺服电机、双旋向液压泵、溢流阀、舵面、作动筒、蒸发器、压缩机、膨胀阀和冷凝器；本发明将分布式电液伺服舵机与蒸发循环主动冷却系统结合，通过对液压泵、作动筒等关键元件进行主动冷却保证其温度处于合理工作范围。制冷剂蒸发循环将热量带到设备外，并通过冷源流体将热量带走，保证舵机内部温度可控，并提高外部换热的效率。提出了液压泵、作动筒集成式换热装置，将制冷剂流道布置在液压元件壳体内，高效换热的同时不影响液压系统正常工作。液压系统和冷却系统冷凝器之间布置隔热层，通过主动冷却方式将热量带离液压系统，并通过隔热层避免热量再次通过热传导的方式返回。

Description

一种主动热控分布式电液伺服舵机
技术领域
本发明属于飞机设计领域，涉及一种主动热控分布式电液伺服舵机。
背景技术
传统飞机电液伺服舵机大多采用集中式油源，发动机驱动泵为飞机各个舵机提供液压能。随着飞机设计技术的发展，集中式液压系统的缺点显得不可忽视，长管道布置困难、管路振动造成可靠性降低、同时占飞机液压系统总重量的比重越来越大。分布式液压系统在每个舵机附近布置电机和液压泵，用电缆传输电能代替了管路传输液压能，避免了长管路传输的若干问题，在降低飞机重量的同时具有更好的维修性。随着现代飞机向着高速、高机动、大功率等方向发展，电液伺服舵机高压化、大功率化造成更大的自身功率损失，同时面临着恶劣的舵机舱散热环境。传统的集中式液压系统在统一向各舵机输送液压油的同时通过油液把舵机运行过程中产生的热量带回油源，再对油源进行集中冷却即可保证油液温度可控。而分布式电液伺服舵机无法将废热排出，直接影响了其性能和可靠性，因此，有必要设计新的热控系统，保证分布式电液伺服舵机核心部件温度可控，提高其适用范围和可靠性。
目前分布式电液伺服舵机主要通过舵机零部件自身热传导和热辐射将热量排散到舵机舱，热量排散效率低、响应慢。同时，液压泵、阀和作动器等核心部件温度始终高于温控外表面，这就对舵机舱内环境温度提出了更苛刻的要求。舵机舱内一旦超温，就会导致电液伺服舵机内核心部件的异常磨损、密封元件失效或油液变质，影响舵机性能和可靠性。
发明内容
本发明针对飞机分布式电液伺服舵机内部发热造成的异常磨损和可靠性降低等问题，提出了一种主动热控分布式电液伺服舵机可实现分布式电液伺服舵机内部核心零部件温度的主动控制，针对不同的工况和环境温度，可保证内部温度相对恒定，从而使舵机始终处于高性能工作状态。主要用于飞机电液伺服舵机系统。
具体技术方案为：
一种主动热控分布式电液伺服舵机，包括伺服电机、双旋向液压泵、溢流阀、舵面、作动筒、蒸发器、压缩机、膨胀阀和冷凝器。
所述的双旋向液压泵由伺服电机驱动，通过伺服电机的转速控制双旋向液压泵的输出流量，双旋向液压泵控制作动筒活塞杆的速度，活塞杆连接舵面，控制舵面偏转速率。
所述双旋向液压泵的输出油口分别布置蒸发器A和蒸发器B，低压、气态的制冷剂在其内部流通时蒸发吸热，带走双旋向液压泵吸排油口的热量；制冷剂在流经蒸发器A和蒸发器B后进入压缩机，形成高压气体，然后经过冷凝器将热量传递给冷源流体，并冷凝为高压液体；制冷剂最后通过膨胀阀变为低温气体再进入蒸发器。
双旋向液压泵与作动筒之间设置溢流阀A和溢流阀B作为安全阀使用，保证系统不超压。
蒸发器A和蒸发器B集成在双旋向液压泵或者作动筒内部，换热的同时具有更高的集成度。
所述的压缩机、膨胀阀、冷凝器与其它部件之间设置有隔热层，保证冷凝器向外部散热，双旋向液压泵与作动筒保持低温；冷凝器连接到舵机舱温控制系统或者飞机蒙皮，将传输出来的热量进行排散。
所述的压缩机由伺服电机驱动，以提高整个系统的集成度。
本发明的有益效果为：
本发明的实施可实现分布式电液伺服舵机温度的主动控制，将作动器内部由于容积损失、机械损失造成的热量输出到设备外部，保证液压泵、作动筒等关键元件处于合理的工作温度，提高系统的性能和可靠性。整个系统采用集成化设计，蒸发器集成在液压泵、作动筒等元件内部，主动冷却系统空间、重量代价小，且冷却能力可调。系统采用模块化设计，易于维修、保养、更换。
附图说明
图1为主动热控分布式电液伺服舵机原理图。
图中：1伺服电机；2双旋向液压泵；3-1溢流阀A；3-2溢流阀B；4舵面；5作动筒；6-1蒸发器A；6-2蒸发器B；7压缩机；8膨胀阀；9冷凝器。
具体实施方式
一种主动热控分布式电液伺服舵机，包括伺服电机1、双旋向液压泵2、溢流阀、舵面4、作动筒5、蒸发器、压缩机7、膨胀阀8和冷凝器9；
所述的双旋向液压泵2由伺服电机1驱动，通过伺服电机1的转速控制双旋向液压泵2的输出流量，双旋向液压泵2控制作动筒5活塞杆的速度，活塞杆连接舵面4，控制舵面4偏转速率；所述的压缩机7由伺服电机1驱动，以提高整个系统的集成度。
所述双旋向液压泵2的输出油口分别布置蒸发器A6-1和蒸发器B6-2，低压、气态的制冷剂在其内部流通时蒸发吸热，带走双旋向液压泵2吸排油口的热量；制冷剂在流经蒸发器A6-1和蒸发器B6-2后进入压缩机7，形成高压气体，然后经过冷凝器9将热量传递给冷源流体，并冷凝为高压液体；制冷剂最后通过膨胀阀8变为低温气体再进入蒸发器；蒸发器A6-1和蒸发器B6-2集成在双旋向液压泵2或者作动筒5内部，换热的同时具有更高的集成度。
所述的压缩机7、膨胀阀8、冷凝器9与其它部件之间设置有隔热层，保证冷凝器9向外部散热，双旋向液压泵2与作动筒5保持低温；冷凝器9连接到舵机舱温控制系统或者飞机蒙皮，将传输出来的热量进行排散。
双旋向液压泵2与作动筒5之间设置溢流阀A3-1和溢流阀B3-2作为安全阀使用，保证系统不超压。
1、本发明将分布式电液伺服舵机与蒸发循环主动冷却系统结合，通过对液压泵、作动筒等关键元件进行主动冷却保证其温度处于合理工作范围。制冷剂蒸发循环将热量带到设备外，并通过冷源流体将热量带走。采用主动热控技术保证舵机内部温度可控，并提高外部换热的效率。
2、本发明提出了液压泵、作动筒集成式换热装置，将制冷剂流道布置在液压元件壳体内，高效换热的同时不影响液压系统正常工作。
3、本发明提出了液压系统和冷却系统冷凝器之间布置隔热层的结构，通过主动冷却方式将热量带离液压系统，并通过隔热层避免热量再次通过热传导的方式返回。

Claims (3)

1.一种主动热控分布式电液伺服舵机，其特征在于，包括伺服电机（1）、双旋向液压泵（2）、溢流阀、舵面（4）、作动筒（5）、蒸发器、压缩机（7）、膨胀阀（8）和冷凝器（9）；
所述的双旋向液压泵（2）由伺服电机（1）驱动，通过伺服电机（1）的转速控制双旋向液压泵（2）的输出流量，双旋向液压泵（2）控制作动筒（5）活塞杆的速度，活塞杆连接舵面（4），控制舵面（4）偏转速率；
所述双旋向液压泵（2）的输出油口分别布置蒸发器A（6-1）和蒸发器B（6-2），低压、气态的制冷剂在其内部流通时蒸发吸热，带走双旋向液压泵（2）吸排油口的热量；制冷剂在流经蒸发器A（6-1）和蒸发器B（6-2）后进入压缩机（7），形成高压气体，然后经过冷凝器（9）将热量传递给冷源流体，并冷凝为高压液体；制冷剂最后通过膨胀阀（8）变为低温气体再进入蒸发器；
双旋向液压泵（2）与作动筒（5）之间设置溢流阀A（3-1）和溢流阀B（3-2）作为安全阀使用，保证系统不超压；
所述的压缩机（7）、膨胀阀（8）、冷凝器（9）与其它部件之间设置有隔热层，保证冷凝器（9）向外部散热，双旋向液压泵（2）与作动筒（5）保持低温；冷凝器（9）连接到舵机舱温控制系统或者飞机蒙皮，将传输出来的热量进行排散。
2.根据权利要求1所述的一种主动热控分布式电液伺服舵机，其特征在于，蒸发器A（6-1）和蒸发器B（6-2）集成在双旋向液压泵（2）或者作动筒（5）内部，换热的同时具有更高的集成度。
3.根据权利要求1所述的一种主动热控分布式电液伺服舵机，其特征在于，所述的压缩机（7）由伺服电机（1）驱动，以提高整个系统的集成度。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4273304A (en) * 1979-01-31 1981-06-16 Frosch Robert A Cooling system for high speed aircraft
EP2163414A1 (de) * 2008-09-16 2010-03-17 Liebherr-Werk Ehingen GmbH Verfahrbares Arbeitsgerät, insbesondere Mobilkran
FR2937304A1 (fr) * 2008-10-16 2010-04-23 Airbus France Actionneur de gouverne d'aeronef a refroidissement statique.
CN202851527U (zh) * 2012-08-28 2013-04-03 天津市第二机床有限公司 一种数字式伺服液压马达冷却装置
CN107135629A (zh) * 2016-02-29 2017-09-05 波音公司 用于航空航天交通工具的结构集成的热管理系统
CN111516858A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 庆安集团有限公司 一种电动伺服作动器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0523570D0 (en) * 2005-11-18 2005-12-28 Airbus Uk Ltd Aircraft cooling duct
US9016633B2 (en) * 2011-06-13 2015-04-28 The Boeing Company Electromechanical actuator (EMA) heat sink integrated de-icing system
FR2978728B1 (fr) * 2011-08-03 2014-07-04 Eads Europ Aeronautic Defence Architecture de propulsion d'aeronef integrant un systeme de recuperation d'energie

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4273304A (en) * 1979-01-31 1981-06-16 Frosch Robert A Cooling system for high speed aircraft
EP2163414A1 (de) * 2008-09-16 2010-03-17 Liebherr-Werk Ehingen GmbH Verfahrbares Arbeitsgerät, insbesondere Mobilkran
FR2937304A1 (fr) * 2008-10-16 2010-04-23 Airbus France Actionneur de gouverne d'aeronef a refroidissement statique.
CN202851527U (zh) * 2012-08-28 2013-04-03 天津市第二机床有限公司 一种数字式伺服液压马达冷却装置
CN107135629A (zh) * 2016-02-29 2017-09-05 波音公司 用于航空航天交通工具的结构集成的热管理系统
CN111516858A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 庆安集团有限公司 一种电动伺服作动器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高超声速飞行器舵轴热控方案设计;李芳勇等;《战术导弹技术》;20180715(第04期);12-18 *

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