飞机气动活门类附件的特点与分析

mec蔚龙 · 发表于 2010-10-2 17:33:33

飞机气动活门类附件的特点与分析

简介

　　共有六个部分：
　　1、概述：
　　气动活门是飞机气动附件里种类最多、数量最大、拆换率最高的。
　　通过对空客和波音系列主要机型AMM手册和气动活门CMM手册，尝试进行一些理论分析。
　　2、基本构造：
　　1）气动活门的构造按其结构可以分为两大部分：电组件和气组件
　　2）气动活门的构造按其功能也可以分为两大部分：控制组件和执行组件
　　3）气动活门的基本构造分类
　　3、基本类型：
　　1）气动活门的类型按其工作性质可以分为两种基本类型：关断型活门和调节型活门。
　　2）气动活门的类型按其工作特点还可以分为三种基本类型：电控-气动型、气控-气动型、电控-电动型。
　　3）气动活门的基本类型分类
　　4、部件分析：
　　1）控制类电组件工作特点
　　2）执行类电组件工作特点
　　3）控制类气组件工作特点
　　4）执行类气组件工作特点
　　5、工作特点：
　　1）作动筒组件驱动的气动活门（气动型活门）
　　2）齿轮箱组件驱动的气动活门（电动型活门）
　　3）气动活门的部件特点分析
　　6、总结：
　　1）气动活门故障拆换率较高的原因分析
　　2）气动活门的修理特点
　　3）完善理论指导

飞机气动活门类附件的特点与分析

　　1、概述：
　　飞机的气动附件广泛的使用在发动机起动、引气、防冰防雨、飞机空调、增压、APU辅助动力装置等系统中，包括气动活门、起动机、涡轮冷却器、散热器类等。其中气动活门是飞机气动附件里种类最多、数量最大、拆换率最高的，是其中最主要的修理附件。
　　通过对空客和波音系列主要机型的AMM手册的相关资料和气动活门类附件的CMM手册，进行了如下的理论分析，希望能起到一些抛砖引玉的作用。
　　2、基本构造：
　　1）气动活门的构造按其结构可以分为两大部分：电组件和气组件。
　　电组件是指依靠电能来直接或间接工作的部件。其主要部件包括有电磁阀、电马达、电磁扭矩阀、位置信号或限位电门组件以及齿轮箱组件等。
　　气组件是指依靠气压来直接或间接工作的部件。其主要部件包括有压力调节器、伺服调节器、反馈伺服调节器、压力或反馈压力限制器、放气组件、节流阀组件、单向或换向阀组件、人工超控、作动筒组件、流量通道和蝶形盘等。
　　在气动活门里以气组件的数量最多，电组件数量较少。
　　2）气动活门的构造按其功能也可以分为两大部分：控制组件和执行组件。
　　控制组件是指在一定的条件下按照设定的方式进行工作的组件，是气动活门的核心工作部件，也是最复杂的、最易出现故障的部分。
　　执行组件是指按照控制组件给定的方式进行驱动工作的组件，是气动活门最后完成工作的部件。该组件种类较少，其中，作动筒组件和齿轮箱组件，是驱动执行组件，流量通道和蝶形盘是完成执行组件。
　　气动活门的工作目的，是为了控制通过该气动活门的气体在一定的压力范围或流量范围内。驱动并且最后完成这个目的部件可称为执行组件，为这个目的所服务的其它部件，就属于控制组件。
　　3）气动活门的构造分类：
　　气动活门的种类有很多，结构复杂的以流量控制活门类为代表，例如PN：396432-3 CMM：215123，其构造涉及很多种气动控制组件方式；结构简单的以单向活门类为代表，例如PN：2290B020000 CMM：361104，其构造只有流量通道和蝶形盘。
　　为了更加清晰的描述气动活门的构造组成，这两种分类按照其相应的关系，又可以分成控制类电组件和控制类气组件，执行类电组件和执行类气组件，共四种分类。
　　按其关系，其部件的主要组成，按列表形式如下：

	电组件	气组件
控制组件	电磁阀、电马达、电磁扭矩阀、位置信号或限位电门组件等	压力调节器、伺服调节器、反馈伺服调节器、压力或反馈压力限制器、放气组件、节流阀组件、单向或换向阀组件、人工超控等
执行组件	齿轮箱组件	作动筒组件、流量通道和蝶形盘

　　其部件零件的主要组成，按列表形式如下：

	电组件	气组件
控制组件	电磁关断或调节阀、弹簧片、凸轮、触点电门、位置传感器或感应器等	膜片、封圈、封严垫、封块、阀芯、阀座、弹簧、气流喷嘴及挡板、平衡杆、节流孔等
执行组件	齿轮、连杆、凸轮等	膜片、封圈、封垫、封严片、碳环、尼龙环、连杆等

　　3、基本类型：
　　1）气动活门的类型按其工作性质可以分为关断型活门和调节型活门两种基本类型。
　　关断型活门，是指其流量通道内的蝶形盘只能停留在两个工作位置的气动活门，即有两个工作状态：打开状态和关闭状态。
　　调节型活门，是指其流量通道内的蝶形盘可以停留在任意一个位置的气动活门，即有三个工作状态：打开状态、关闭状态和中间状态。
　　由于蝶形盘在非工作状态下的初始静态位置也有两个状态，即常开状态和常闭状态，为了清楚的描述，也可以再分成下述四种：

类型	蝶形盘初始位置	典型活门件号之一
关断型活门	常开	引气超压活门 PN:978692-1 CMM:361210
关断型活门	常关	高压引气活门PN:979146-4 CMM:361111
调节型活门	常开	APU防喘活门 PN:3290050-4 CMM:495087
调节型活门	常关	压力调节活门 PN: B17CA1042 CMM:214353

　　2）气动活门的类型按其工作特点还可以分为电控-气动型、电控-电动型、气控-气动型三种基本类型，其中电控-气动类
　　型的气动活门数量最多。
　　电控气动型活门，是指活门的工作由电组件控制，气组件来驱动并完成工作的气动活门。
　　气控气动型活门，是指活门的工作由气组件控制，气组件来驱动并完成工作的气动活门。
　　电控电动型活门，是指活门的工作由电组件控制，电组件来驱动并完成工作的气动活门。

类型	典型活门件号之一	典型活门件号之二
电控-气动型活门	APU引气活门 PN:979786-2 CMM:495065	防冰活门PN:3289834-4 CMM:302105
气控-气动型活门	过压活门 PN: 6740F010000 CMM361153	引气超压活门 PN:978692-1 CMM:361210
电控-电动型活门	隔离活门PN:4063-16082 CMM:361022	热空气配平活门 PN：600700-00-500 CMM:214302

　　在实际工作中，也有不少气动活门的控制模式是电气混合控制的，一般常见于气动型活门（气组件来驱动）。
　　例如：发动机高压活门PN:979146-4，其执行的驱动部件是作动筒组件，属于气动型活门。其控制部件主要是由两个电磁阀和低压、高压限压调节器来共同完成，但电磁阀是该活门进入工作状态的先决条件，故属于电控-气动型活门的类型。
　　例如：发动机引气活门PN:3214886-1，其执行的驱动部件是作动筒组件，属于气动型活门。其控制部件主要是由基准压力调节器、伺服压力调节器和反流关断调节器共同完成，只要进口达到或超过最小工作压力，就能进入工作状态，其电磁阀只是用来紧急关断供气，使其处于非工作状态，故属于气控-气动型活门。
　　对于控制模式是电控类型的活门，一般也都是电动型活门（电组件来驱动）。
　　例如：隔离活门PN:4063-16082，其执行的驱动部件是齿轮箱组件，属于电动型活门。其控制部件主要是由两个电马达和凸轮及弹簧片结构的触电转换和信号电门组件，给电马达供电就能进入工作状态，故属于电控-电动型活门的类型。
　　3）按照上述的两种分类，综合起来就可以对气动活门进行基本的类型分析：
　　这两种分类按照其相应的关系，可以分成电控-气动类关断型活门、电控-气动类调节型活门、气控-气动类关断型活门、气控-气动类调节型活门、电控-电动类关断型活门和电控-电动类调节型活门。例如：
　　发动机高压引气活门PN:978690-9，可称为电控-气动类关断型活门；
　　隔离活门PN:4063-16082，可称为电控-电动类调节型活门；
　　各种单向活门，都可属于气控-气动类关断型活门。
　　气动活门类型分析，可参见下表：

类型1	类型2	蝶形盘初始位置	蝶形盘工作位置	控制组件	执行组件	典型活门件号之一
电控-气动型	关断型活门	常开	全关	电组件	气组件	防冰活门PN:3289834-4
	关断型活门	常关	全开	电组件	气组件	APU引气活门 PN:979786-2
	调节型活门	常开	任意	电组件	气组件	APU防喘活门 PN:3290050-4
	调节型活门	常关	任意	电组件	气组件	压力调节活门 PN: B17CA1042
气控-气动型	关断型活门	常开	全关	气组件	气组件	引气超压活门 PN:978692-1
	关断型活门	常关	全开	气组件	气组件	单向活门 PN:FRH22034V
	调节型活门	常开	任意	气组件	气组件	减压及释压活门 PN:HTE510010-1
	调节型活门	常关	任意	气组件	气组件	发动机引气活门 PN:3214886-1
电控-电动型	调节型活门	常开	任意	电组件	电组件	/
电控-电动型	调节型活门	常关	任意	电组件	电组件	隔离活门PN:4063-16082

　　下面列举两个气动活门的原理图，简单的说明。

　　其部件组成参见下表：

气控-气动类调节型活门（发动机引气活门CMM361213）			电控-电动类调节型活门（引气交输活门AMM361200）
	电组件	气组件		电组件	气组件
控制组件	电磁阀、位置信号电门组件	基准压力调节器、伺服调节器、反流关断调节器、安全阀、人工超控等	控制组件	电马达、限制电门和位置电门等	/
执行组件	/	作动筒组件、流量通道和蝶形盘等	执行组件	减速齿轮箱、差动齿轮等	流量通道和蝶形盘

　　4、部件分析：
　　以下按照气动活门构造的四种分类来分别论述。
　　1）控制类电组件：
　　指在一定的条件下按照设定的方式进行工作的，依靠电能来直接或间接工作的部件。包括电磁阀、电马达、电磁扭矩阀、位置信号或限位电门组件等。
　　电磁阀，属于关断阀，在控制气路里起接通或断开供气的作用。
　　电磁扭矩阀，属于调节阀，在控制气路里起调节供气压力大小的作用。
　　电马达，属于驱动阀，在控制电路里通过齿轮箱组件带动输出轴转动，提供动力。
　　位置信号或限位电门组件，多数属于弹簧片或凸轮式，少数属于电子传感式的，是为了反馈气动活门的位置信号或者是到达预定位置的部件，多数是提供打开位和关闭位的位置信号。
　　控制类电组件分类表：

名称	类型	零件类型	作用	寿命
电磁阀	关断阀	电线圈	控制气路里起接通或断开供气	不易损坏
电磁扭矩阀	调节阀	电线圈	控制气路里起调节供气压力大小	较易损坏
电马达	驱动阀	电线圈	通过齿轮箱组件带动输出轴转动，提供动力	不易损坏
位置信号触电组件	触点开关	机械触点或电子传感器	反馈气动活门蝶形盘的位置信号	较易损坏
限位触电组件	触点开关	机械触点或电子传感器	反馈气动活门的蝶形盘到达预定位置	较易损坏

　　2）执行类电组件：
　　按照控制系统给定的方式，依靠电能来直接或间接驱动的部件，包括减速齿轮、差动齿轮、手轮等组成的齿轮箱组件。
　　齿轮箱组件受电马达的直接驱动，一般是通过减速获得较大的扭矩，通过连杆带动蝶形盘移动，可以停留在流量通道内的任意一个位置。
　　3）控制类气组件：
　　指在一定的条件下按照设定的方式进行工作的，依靠气压来直接或间接工作的部件。包括压力调节器、伺服调节器、反馈伺服调节器、压力或反馈压力限制器、放气装置、节流阀组件、人工超控等，是零件种类最多和最复杂的组件。
　　控制类气组件的核心是各种气体压力调节器或限制器组件，包括压力控制部件、压力操作部件和封严部件。压力控制部件基本上都是以膜片或膜片组件为核心构成的部件，对压力变化反应迅速，精度较高。压力操作部件主要是以阀芯和阀座类的形式，金属材料为主构成的部件，刚性好，不易变形；封严部件主要以封圈、封垫、封块、封严片等构成的部件，有弹性，密封性好。其中，封圈、封垫、封块以及膜片和膜片组件大多数是以专用橡胶为基质生产出来的，其使用寿命相对较短，容易挤压变形和破损，属易损件，但由于其良好的工作特性和经济实用性并易于加工成所需要的形状，因而在飞机的气动附件中得到了大量的应用。
　　压力调节器，属于气体膜片式减压器，用来给气路控制系统提供较恒定的控制压力，主要由膜片、阀芯、阀座、弹簧、封圈等组成。其中，多数压力调节器按其功能属性应称为基准压力调节器，在气动活门里被大量的使用；没有采用的，其气体压力的来源一般都已经是被调节过的。
　　压力或反馈压力限制器组件，属于气体膜片式作动器，根据预先的设定，用来释放作动筒工作腔内的气体，从而使作动筒改变工作状态，通过连杆控制蝶形盘的移动方向。主要由膜片、弹簧、阀芯、阀座、封圈等组成。
　　伺服调节器和反馈伺服调节器，属于气体膜片式压力比较作动器，根据预先的设定及气体压力比较的结果，用来释放及调整作动筒工作腔内的气体，从而调节作动筒工作腔内的压力大小，包括和弹簧进行的压力比较，从而通过连杆控制蝶形盘的移动方向。主要由一个或多个膜片、弹簧、平衡杆、阀芯、阀座、封圈等组成。
　　放气组件，主要指压力释放阀，一般有两种形式：膜片式作动器和弹簧式作动器，用来释放多余的气体或超过设定压力的气体。主要由阀芯、阀座、膜片、封严环、弹簧、密封垫等组成。
　　节流阀组件，主要指可调或不可调节流孔，用来限制控制气体的流量，从而达到比较精确或延迟压力比较的控制目的。
　　单向或换向阀组件，使控制气体限制在所规定的方向流动。
　　人工超控，用人工手动的方法强行打开或关闭蝶形盘。
　　气滤组件，用来过滤进入控制系统的压力气体的洁净度，防止由于杂物引起的故障。
　　下面列举了两个典型的零件图：

　　控制类气组件分类表：

名称	类型	零件类型	系统	作用
基准压力调节器	气体膜片式减压器	由膜片、阀芯、阀座、弹簧、封圈等	气路	给气路控制系统提供较恒定的控制压力
压力限制器	气体膜片式作动器	由膜片、阀芯、阀座、弹簧、封圈等	气路	根据预先的设定，用来释放作动筒工作腔内的气体
反馈压力限制器	气体膜片式作动器	由膜片、阀芯、阀座、弹簧、封圈等	气路	根据预先的设定，用来释放作动筒工作腔内的气体
伺服调节器	气体膜片式压力比较作动器	一个或多个膜片、弹簧、平衡杆、阀芯、阀座、封严、封圈等	气路	根据预先的设定和压力比较的结果，用来释放及调整作动筒工作腔内的气体
反馈伺服调节器	气体膜片式压力比较作动器	一个或多个膜片、弹簧、平衡杆、阀芯、阀座、封严、封圈等	气路	根据预先的设定和压力比较的结果，用来释放及调整作动筒工作腔内的气体
放气组件	膜片式作动器和弹簧式作动器	阀芯、阀座、弹簧、密封垫等	气路	释放多余的气体或超过设定压力的气体
节流阀组件	可调或不可调节流孔	阀芯、阀座等	气路	用来限制控制气体的流量
单向或换向阀	瓣阀或球阀	钢珠、穿梭片等	气路	使控制气体限制在所规定的方向流动
人工超控	关断阀或止动销	阀芯、阀座、钢珠、凸轮等	气路	用手动的方法强行打开或关闭蝶形盘。

　　4）执行类气组件：
　　按照控制系统给定的方式，依靠气能来直接或间接驱动的部件，包括作动筒组件、流量通道和蝶形盘。
　　作动筒组件，是气动型活门的驱动组件，可以由膜片、碳封严环或尼龙封严环等将作动筒分成一个或多个的工作压力腔和通气腔，多数作动筒内都装有关闭或打开位置弹簧，弹簧的张力和压缩是固定的，通过改变作动筒工作腔内气体压力的大小，从而改变蝶形盘移动的方向，来达到控制目的。
　　流量通道和蝶形盘，是气动活门被控制的气体流动的管路和阀门，是最后的完成执行组件。其中蝶形盘也受齿轮箱组件的驱动，使通过该气动活门的气体控制在一定的压力范围或流量范围内。
　　5、工作特点：
　　从气动活门的功能作用来分析，所有的调节器类组件、电磁阀类组件和触电类组件都是控制类组件；作动筒组件、齿轮箱组件以及流量通道和蝶形盘是执行类组件。其中，作动筒和齿轮箱组件，是驱动执行部件；流量通道和蝶形盘是完成执行组件。
　　1）作动筒组件驱动的气动活门（气动型活门）：
　　其工作主要取决于控制气体在作动筒腔内的压力变化，以及包括和作动筒腔内的弹簧进行的压力比较结果。作动筒腔内的最终屈服方向，通过连杆部件就带动着与之相连的蝶形盘朝着打开或关闭方向移动。一般情况下，该类活门既有关断型活门也有调节型活门。
　　对于关断型活门，作动筒的工作主要取决于压力调节器部件、压力或反馈压力限制器部件和电磁阀、放气部件等之间的协调工作，其蝶形盘则只能停留在打开或关闭的位置上。
　　对于调节型活门，作动筒的工作则主要取决于压力调节器部件、伺服或反馈伺服调节部件和电磁阀或电磁扭矩阀、放气部件等之间的协调工作，其蝶形盘会停留在流量通道内的任意一个位置。
　　2）齿轮箱组件驱动的气动活门（电动型活门）：
　　其工作主要取决于电马达对齿轮箱组件的驱动，而电马达的工作则取决于飞机上与其相关联的装置供给的电流大小和方向的变化，通过齿轮箱组件就带动着与之相连的蝶形盘朝着打开或关闭方向移动。一般情况下，该种活门都属于调节型活门，其蝶形盘可以停留在流量通道内的任意一个位置。
　　该类调节型活门，一般都有带有位置电门和电门转换部件或者电传感位置角度部件。
　　3）气动活门的部件特点分析，参见下表：

类型1	类型2	典型特征
类型1	类型2	进入工作状态	驱动方式	改变或调整工作状态	一般共同特性
电控-气动型	关断型活门	电磁阀通电；控制气压≥最低标准	作动筒	压力或反馈压力限制器	多数都有基准压力调节器和超压释放阀，没有采用的，其压力气体来源一般都已经被调节过的。一般都有膜片、封圈、弹簧、阀芯、阀座等共性零部件。
电控-气动型	调节型活门	电磁阀或电磁扭矩阀通电；控制气压≥最低标准	作动筒	伺服或反馈伺服调节器
气控-气动型	关断型活门	控制气压≥最低标准	作动筒	压力或反馈压力限制器；电磁阀通电
气控-气动型	调节型活门	控制气压≥最低标准	作动筒	伺服或反馈伺服调节器；电磁阀通电
电控-电动型	调节型活门	电马达通电	齿轮箱	改变电流的方向和大小	电马达的驱动方向就是蝶形盘的转动方向，一般都有与电马达相配套的电容、齿轮等零部件。

　　6、总结：
　　气动活门是飞机气动附件里种类最多、数量最大、拆换率最高的，是其中最主要的修理附件。
　　1）气动活门故障拆换率较高的原因分析：
　　主要原因有三个。
　　第一，气动活门的设计特点是允许部分工作的压力气体泄漏到大气中，没有气体回路装置，结构相对比较简单。这是
　　气动活门的优点，同时也是缺点，即正常的气体泄漏会混淆不应该泄漏的地方。非漏气部位由于磨损、腐蚀、封严损伤、安装不当等原因出现的漏气，漏气量小的时候不会影响气动活门的正常工作，但却不易排查。由于不正常漏气会较快的放大，直至超过一定的标准形成故障，造成气动活门在飞机上的使用时间大为缩短。
　　其次，有些气动活门工作时的高温高压的气体对目前普遍采用的橡胶类膜片、封圈的寿命影响较大。
　　第三，气动活门内部构造的细小零件比较多，也影响其结构稳定性。因而故障拆换率高。
　　2）气动活门的修理特点：
　　第一，膜片、封圈、封垫等易损件的更换是最常见也是必不可缺少的，是每次修理中都要例行的工作。
　　其次，以阀芯、阀座为代表的金属作动件的磨损和变形，也是常见的故障。
　　第三，以位置信号电门和电磁阀类为主的电组件，也是故障的主要原因之一。
　　气动活门的工作核心是控制类组件，最后完成是执行类组件。其工作性能主要取决于系统的小流量压力测试，大流量测试是用来进行综合性能的检查。
　　3）完善理论指导
　　对气动活门进行适当的分类，可根据不同类型的工作特点进行分析总结，找出其共性和区别，对整体状态的了解提供帮助，对修理和测试提供一定的理论指导。
　　目前的附件修理基本上是按照厂家提供的维修工艺，进行程序性的修理和测试，缺少足够的理论性指导。需要进行一些总结及理论分析，为进一步提高修理水平作好铺垫，有了理论性分析的指导，修理技术水平就会“有的放矢”，比较快速的提高。

帐号		自动登录	找回密码
密码			立即注册

[附件修理] 飞机气动活门类附件的特点与分析

浏览过的版块