杨 柳，谢致清，王 君，王林红

1.中航飞机研发中心，陕西汉中，723000

2.中航飞机股份有限公司汉中分公司，陕西汉中，723000

0 引言

飞机活塞发动机是飞机通用、常用发动机，滑油对发动机主要起着润滑作用，滑油温度对飞机发动机的运转具有十分重要的作用。在发动机运转中，飞机滑油温度随着发动机燃料燃烧释放而升高，飞机滑油温度中，有30%的热量转为驱动螺旋桨产生的拉力，45%的热量则分散到大气中，还有25%的热量被冷却剂带到大气中。由于大多数的轻型水平对置发动机和星形发动机经常通过迎面流过发动机的大气作为冷却的介质，没有产生内部冷却，因此，发动机滑油温度的自动调节无法完全实现。本文就基于滑油温度产生的根源所在，即对发动机外部冷却介质流量使汽缸温度保持在规定范围内的技术，即自动调节技术。飞机滑油冷却不充分和过度冷却，温度控制不达标，都会对飞机发动机造成不良影响，甚至危及飞行安全。

1 飞机滑油温度调节控制的传统方法

传统的飞机发动机散热系统主要由散热片、导风板、散热风门等组成，就要分为固定式风门和可调节式风门，可调节式的散热风门发动机性能优于固定式散热风门发动机。可调节式的散热风门是通过飞行人员人工进行调节来保持发动机及其滑油温度在规定的范围内。发动机不同的工作状态对其功率具有直接影响作用，对汽缸传导的热量也不同，影响滑油的温度也不一样，需要流过的冷却空气量也不同，风门打开度也不同。

飞机在飞行过程中，其散热的风门打开度往往需要反复多次的调节，人工操作量增加，现在的散热风门调节基本上都是机械钢索机构构成，飞行人员在操作中要时刻关注发动机温度的变化，增加了飞行人员的工作负担。因此，本文提出自动散热调节风门系统的设计思路。

2 自动散热调节风门系统

自动散热调节风门系统是在传统散热风门设计的基础上设计出自动控制器，代替飞行人员人工操作对气缸温度的闭环控制，达到自动散热调节的目标。

2.1 传感器选配

在飞机发动机中，气缸温度传感器主要有两种：电嘴垫片式和插入式。两者都是安装在试车台实验所来对发动机气缸温度最高的位置进行确认，本设计的方案所选用的传感器主要为电压式温度传感，以零电压输出的温度标准为目标温度。

2.2 电液伺服活门设置

电液伺服活门对电气信号转换起作用，主要转换为液压信号作用，由力矩马达和液压放大器组成，力矩马达采用磁式的力矩马达，输入电流信号，形成差动的直流电流，主要由前级的推挽放大器输出，设定伺服定压油压力和回油压力。如果目标温度与实际温度差值大于0 时，两个输出端口一个回油，一个进油；当目标温度与实际温度差值小于0 时，与之相反。

2.3 散热风门设计

散热风门的制动与推挽放大器的输出联系紧密，散热风门设置如图1 所示，假设推挽放大器有A 和B 两个输出端口，如图2 所示：

图1 自动散热风门控制图

根据此图所示，可以分为两种情况：第一，当A 端口进油时，B 端口回油，两岸带动的风门向打开方向移动。第二，当A 端口回油时，则B 端口进油，两岸带动风门向关闭方向移动。此时，如果伺服定压油供给或电液伺服机构发生故障，发动机的活塞和连杆就会在压缩弹簧的作用下促使散热风门完全打开，给发动机和滑油提供最大的冷却空气量，达到滑油温度调节的自动化效果。

2.4 CHT 表设计及调节

传统的CHT 表是毫安表，对顺值的刻度进行表示，在本设计中，CHT 表是一个伏特表，即毫伏表。其表盘显示零刻度和正负刻度。目标温度和实际温度没有差异值，CHT 表显示为零刻度。实际温度高于目标温度时，显示正刻度；反之显示负刻度，滑油温度调节由散热风门的自动化实现。CHT 表设有规定范围，倘若超过规定范围，就需要飞行人员改变飞机的伏态，不能长期保持这种差异状态。

2.5 发动机滑油介质

滑油在飞机发动机中不仅可以起到润滑作用，还可以变发动机矩螺旋桨的变矩介质，螺旋桨的负载力矩远远大于散热风门的负载力矩，因此，增压滑油对于本设计的自动散热风门是可行的，有效保障了伺服油压的恒定，进而减小风门线性的控制误差，尽可能的提高控制的准确性。

3 结论

传统的飞机滑油温度控制和调节需要飞行人员的人工控制来实现，不仅增加了飞行人员的工作压力和负担，还极大影响了飞行效率。针对飞机使用的活塞发动机散热系统的缺点，本文提出了一种新的温度控制设计思路，主要从目标温度和实际温度的设置上形成差异值，通过这种偏差由自动控制器来实现对气缸的自动冷却调节，保持滑油温度既不过度冷却，又不过高。同时，根据新的散热系统尽可能依据现有的机械设备，相关仪器和其他的系统等，达到良好的实施效果。

[1]马乾绰.民航发动机控制基础[M].北京：中国民航出版社，1999：100-103.

[2]David A.Lombardo，张鹏，孙淑光，杜鸣译.小型飞机的结构和使用[M].北京：国防工业出版社，2009：74-78.

[3]潘松，魏民祥，赵国柱.航空用活塞式发动机节气门自适应脉动PID控制器研究[J].机械科学与技术，2008(10)：1257-1260.

[4]梁丹亚.冷却水水温对船舶柴油机油耗的影响[J].武汉造船，1995(2)：23-26.

[5]李卫东，赵廷渝.航空活塞动力装置[M].成都：西南交通大学出版社，2004：76-77.

[6]杨逢瑜.电液伺服与电液比例控制技术[M].北京：清华大学出版社，2009：18-19.