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[27飞行操纵] 操作备用襟翼电门,为什么要求有15秒钟的间隔?

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发表于 2022-10-26 18:03:44 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国北京

来自飞行员的提问:

FCOM限制部分关于“备用襟翼”有这么一段文字提到了“备用襟翼马达离合器”,想知道这是什么?

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太极式答复:

这个离合器是马达的一部分,学习飞行操作的话不需要知道它是什么,只需要理解到如果不按要求操作的话会损坏这个马达。理解到这个程度就够了……

的确,好的操作手册实在不应该经不起细读。假如读者一旦仔细阅读,就会产生卡阻,那么这就不是一本好的操作手册。所以,有点想给波音公司提个建议:要不把“离合器(clutch)”这个词删了吧。要知道,同样作为“操作手册”,AMM里类似的“操作限制”就没有这个词,因此就不会让手册的使用者感到烦恼…… 请看ATA 27章的典型工卡。

瞧瞧,没有“离合器”,也就没有烦恼!

言归正传,写飞行手册的大佬也许只是在那儿埋了个彩蛋,想要激励读者们深入研究他们的产品呢。好嘞,这就来……


01

PDU=液压马达+齿轮箱+电动马达

后缘襟翼的作用,想必读者们已经熟知,我们这里关心它如何工作。正常情况下,操作指令来自驾驶舱里的“襟翼手柄”,工作动力来自于液压系统。

来到主轮舱的右侧,在后壁板上、龙骨梁的上方,你可以看到一个重要的组合式部件,名为“PDU”(动力驱动组件),它的中部是一个暗绿色的齿轮箱。齿轮箱的两侧各有一根涂着红色与黑色螺旋线的驱动轴(torque tubes)与它连接,从而把PDU转动的机械能传递出去。这个着色方案使驱动轴具有伤害能力的转动变得可见和醒目。

驱动轴以及它下游的其他机械部件(角齿轮箱、变速箱、滚珠螺杆、平衡环等)一起,将PDU的机械能传递给襟翼舵面,而PDU本身还起到了能量转换的作用。如前所述离开PDU的能量形式是机械能,而进来的能量形式可以是:在正常情况下是液压能,在备用操作时是电能。

从你的视角看,在齿轮箱的左边与它连接的是一个“液压马达”。没有写错,使用液压能作为动力的“马达”,其能量来自发动机。在轮舱里我们通过明显有别于PDU的颜色和形状等外观特征,就可以轻易找到这只马达。

俯身转入主轮舱的左侧,望向后壁板,你可以在齿轮箱的另一边看到浅绿色的“电动马达”(重量:16磅/7.3千克,尺寸:直径大约16公分、长度不足25公分),它就是手册里的“备用襟翼马达”(alternate flap motor)。

仔细比较两种马达的接口。现在你看到的电动马达的下部有电气接口,连接着比较粗的线束,用于传递电气指令和电能。顺着线束去追寻它从哪里来,你实际无法在主轮舱找到答案,因为电动马达所需要的115VDC/400Hz交流电是从电子舱分配过来的。

至此,我们初步地认识了后缘襟翼的PDU和它的两只马达,并且知道了:PDU=液压马达+齿轮箱+电动马达。

接下来,我们将要详细说明一下用于正常操作的液压马达与用于备用操作的电动马达如何相互配合相互抑制。


02

马达如何相互抑制?

下图显示:PDU的电动马达通过带有定位花键的轴(splined shaft)来嵌入齿轮箱。

即使是最有经验的航线维修大师,也几乎没有机会见到传说中的“离合器(clutch)”,这是因为它位于马达的内部。

在正常情况下,或者当控制电门在OFF位时,电动马达不通电,此时离合器是松开的;当我们决定进行备用操作时,掀开头顶板上“备用襟翼预位电门”的红色保护盖,放到ARM位,使得它右边的“备用襟翼控制电门”可以使用,这时候向上或者向下扳动控制电门,电动马达通电,离合器在一个电磁线圈的作用下啮合。

这个离合器和我们日常生活中听到的(也就是手动挡汽车上的)离合器的工作原理是类似的。当它脱开时,嵌入了PDU齿轮箱的输出轴可以被带动,但是马达内部的动力轴则与之输出轴分离,因此马达不会空转。反之,当它啮合时,马达的动力轴与输出轴连接起来,马达就可以驱动齿轮箱,从而输出机械动力。

在正常操作中,预位电门在OFF位,因此控制电门无法使用,因此电动马达不通电,因此离合器是松开的,因此电动马达无法转动。但是,正如刚才已经说明的,它不是整体静止的,如果液压马达运转,那么电动马达的输出轴可以被齿轮箱反向带动。这就是正常操作时电动马达被抑制的原理。

假如我们决定进行备用操作,那么必须首先把预位电门放在ARM位。名为FSEU(襟翼缝翼电子组件)的计算机能够时候监控预位电门的位置,一旦它被放到了ARM位,FSEU便理解到了飞行员的意图,于是给位于液压马达上游的一个“旁通活门”发出关闭指令,使液压动力无法到达液压马达。这就是备用操作时液压马达被抑制的原理。


03

是离合器,不是刹车片

那么在备用操作时,为什么要求在每两次扳动电门之间停止15秒钟呢?

这其实要从襟翼操作的特点来理解了。根据厂家手册介绍,使用电动马达来完整地放出或收起襟翼时一个完整的行程需要……长达159秒,但是额定载荷只有是小得令人惊叹的420磅寸,转速是慢得难以置信的265±25 RPM。如果要评估一下马达的工作能力,还可以看一下额定电流,9A。所以额定功率是……

作业题


请计算一下这只115V/400Hz、额定电流9A的电动马达的额定功率。有富余算力的读者再帮忙算一下它的“输出扭矩”是几个马力,和特斯拉或者比亚迪啥的比较一下……

这些数据我们礼貌地看一眼就好了,总之意思是:襟翼实在是太沉了,让一只7.3公斤的小小马达来驱动它实在是太费劲了!

实在是太费劲了!以至于,在松开了控制电门到OFF位、从而让离合器脱开以后,从PDU齿轮箱到横贯主轮舱的驱动轴、到角齿轮……一直到襟翼舵面,实际上并没有立即停止,而是还在巨大的惯性的带动下,继续运动了在肉眼难以察觉的一个行程,并且在正常润滑的情况下,这个行程不会马上结束。

这个行程在肉眼看来很小,但是体现在电动马达的输出轴上却可以是非常可观的力量,并且要花费不短的时间才能走完,厂家评估必须要有15秒才能确保真正停止。如果在这期间让离合器重新啮合,实际上就是把它当成刹车片了。正是为了避免离合器被磨损,才要求在整个襟翼机械系统已经完全静止的情况下,才允许重新接入电动马达。

写到这里,突然就感受到了辩证法的伟力。这本FCOM既不好也好,不好在于读起来处处卡阻,好在于读起来处处有彩蛋。今天又学到了好多,感觉真棒……



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