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摘要：机械油门操作系统是直升机动力系统控制领域中的重要组成部分，能够通过信号接收与传递，进行直升机发动机油门开度的有效调解，以满足直升机飞行控制需求。本文以某型直升机机械油门操作系统为研究对象，根据系统设计目标与内容，进行了计算研究，以期直升机机械油门操作系统能够满足实际需求。
关键词：直升机；机械油门操作系统；计算分析
引言：
直升机机械油门操作系统是机械燃调发动机应用的前提条件，对直升机飞行质量、飞行安全与飞行稳定存在密切关联性。随着近些年电调发动机的普遍应用，关于机械油门操作系统的研究相对较少，缺乏系统研究资料与经验。因此，为满足某直升机涡轴发动机使用要求，需加强理论计算分析，为机械油门操作系统设计与改造提供信息依据，丰富同类型之后直升机机械油门操作系统设计经验。
1直升机机械油门操作系统概述
机械油门操作系统与电调控制系统是当前直升机发动机油门控制的重要手段。相对于电调控制系统而言，机械油门操作系统是直升机早期应用较为广泛的控制方式，其控制精度相对较低，且机械结构存在复杂性特征，但对电能的需求要小，抗电磁干扰能力更强。因此，虽然大多数直升机已经应用电调控制系统进行发动机油门控制，但也有部分直升机仍应用机械油门操作系统进行控制。
直8某直升机则是应用机械油门操作系统进行发动机油门控制。机械油门操作系统包括总距油门操作系统与发动机油门杆操作系统两部分。从整体层面来看，直升机机械油门操作系统主要由起动设备、总距—连接摇臂、发动机油门杆、总距—油门混合器、连杆、执行组织、弹性拉杆、旋翼转速调节装置等共同构成，如图1所示。将系统进行分层，大致可分为以下三层：一是，人工地面调整层，即对油门板尺、发动机油门摇臂、凸轮结构等进行调整，以满足总距—油门曲线设定需求；二是，飞行员操作层，即由飞行员负责，对驾驶舱顶棚油门杆以及直升机总距杆进行调整，以满足直升机实际需求；三是，直升机自动调节层，即依靠旋翼转速调节系统实现直升机油门开度的自动化调整，使其能够根据执行限定，保证油门开度在可控氛围内[1]。
2某型直升机机械油门操作系统设计
直8某直升机在升级后，传统的机械油门操作系统已经无法满足实际需求。因此，为保证直升机发动机功率与实际需求功率的相统一，保证直升机分型过程中旋翼转速的稳定，避免不爬升、超转等问题的产生，提升直升机应用的安全性与可靠性。需进行直升机机械油门操作系统的重新设计与科学调整。
2.1设计目的
在此直升机机械油门操作系统设计与调整过程中，设计的主要目的在于保证直升机发动机功率能够满足实际需求功率；改善机械油门操作系统调节能力。
2.2设计思路
要想实现设计目标，首先应对影响因素具有全面与准确的了解，包括环境温度、直升机飞行姿态、直升机飞行气压高度等。同时，需准确计算机械油门操作系统各项参数，实现调解能力设计，掌控机械加工誤差、直升机发动机性能存在的差异等。此外，在系统设计与调整过程中，需做好机械油门操作系统典型状态的选择，并在此基础上进行计算分析。
由于系统执行机构在发动机油门调节过程中，做伸缩动作，要想实现实际功率需求与发动机功率的有效匹配，可以执行机构中立状态为基准，确定总距—油门曲线，实现基准油门开度与传动比的科学计算。通常情况下，基准油门开度出现误差时将影响直升机着陆速度；传动比出现误差时，将导致大功率状态下直升机转速出现偏差，不利于直升机飞行的稳定与安全。直8某直升机可通过改变有门板尺组建的半径进行传动比调整。
由于直8某直升机是利用凸轮机构实现基准油门开度调节的，因此当理论计算不准确时，将无法保证发动机功率满足实际需求，可通过改变弹性拉杆长度进行基准油门开度调整。
3某型直升机机械油门操作系统计算分析
根据上述分析可知，直升机机械油门操作系统计算内容主要包括大功率状态下的总距—油门关系、小功率状态下的总距—油门关系、弹性拉杆长度、油门板尺半径及其调节能力、执行机构调节能力等。根据计算内容，为提升计算质量与效率，可通过原始数据拟合进行计算流程简化。
公式1：直升机油门开度=-0.000004139x2+0.033603988x+14.385824144（x代表三台发动机功率）[2]。该关系式为直升机油门开度与海平面标况下三体发动机台架功率之间存在的关系。
公式2：油门开度=0.00654x-130.5（x代表发动机转速，单位为：rpm）。改关系式为直升机油门开度与发动机转速之间的关系。
根据设计思路，在本文计算中存在以下控制条件：（1）计算海平面标况（Hp=0m OAT=15℃）悬停状态；（2）操作系统执行机构中立；（3）调节结构位于中立位置；（4）小功率状态安装损失与超黄蜂直升机一致；大功率转台安装损失为百分之七。
依据控制条件，根据公式1可得到y=29.788x2-52.2x+562.67（公式3），确定直升机功率需求。根据公式3与公式2可得到小功率状态下的油门开度为2，即y=-0.0013x2+5.5844x+23318，其中需求公路为512kw，Ng=25836rpm。由于大功率安装损失为7%，根据公式3可得到不同总距下发动机台架功率，从而得出发动机油门开度。并根据DMU分析，确定总距—油门连接摇臂半径，得到弹性拉杆调解能力与油门板尺调节能力。
结论：
直升机机械油门操作系统的计算研究是机械油门操作系统设计与改造过程中不可或缺的环节，对提升机械油门操作系统设计与应用质量、效果、安全存在重要影。本文通过分析某直升机机械油门操作系统计算问题，为其设计提供理论支持，并进行实践指导，提升设计方案的科学性与完善性。
参考文献：
[1]庄培，张翔宇，谢凯，李忠新，蔡红明.六旋翼无人机飞行控制系统研究[J].江苏航空，2018（03）：20-23.
[2]王青松.某型直升机机械油门操作系统的计算分析[J].中国科技信息，2018（14）：22-24+13.
作者简介：
陈腾，男，汉族，河南长垣，1991年12月，研究方向：航空机械方向（直升机）.
王付涛，男，汉族，山东德州，1991年02月，研究方向：航空机械方向（直升机）.
赵健，男，汉族，山东东营，1988年10月，研究方向：航空机械方向（直升机）.
关键词：直升机；机械油门操作系统；计算分析
引言：
直升机机械油门操作系统是机械燃调发动机应用的前提条件，对直升机飞行质量、飞行安全与飞行稳定存在密切关联性。随着近些年电调发动机的普遍应用，关于机械油门操作系统的研究相对较少，缺乏系统研究资料与经验。因此，为满足某直升机涡轴发动机使用要求，需加强理论计算分析，为机械油门操作系统设计与改造提供信息依据，丰富同类型之后直升机机械油门操作系统设计经验。
1直升机机械油门操作系统概述
机械油门操作系统与电调控制系统是当前直升机发动机油门控制的重要手段。相对于电调控制系统而言，机械油门操作系统是直升机早期应用较为广泛的控制方式，其控制精度相对较低，且机械结构存在复杂性特征，但对电能的需求要小，抗电磁干扰能力更强。因此，虽然大多数直升机已经应用电调控制系统进行发动机油门控制，但也有部分直升机仍应用机械油门操作系统进行控制。
直8某直升机则是应用机械油门操作系统进行发动机油门控制。机械油门操作系统包括总距油门操作系统与发动机油门杆操作系统两部分。从整体层面来看，直升机机械油门操作系统主要由起动设备、总距—连接摇臂、发动机油门杆、总距—油门混合器、连杆、执行组织、弹性拉杆、旋翼转速调节装置等共同构成，如图1所示。将系统进行分层，大致可分为以下三层：一是，人工地面调整层，即对油门板尺、发动机油门摇臂、凸轮结构等进行调整，以满足总距—油门曲线设定需求；二是，飞行员操作层，即由飞行员负责，对驾驶舱顶棚油门杆以及直升机总距杆进行调整，以满足直升机实际需求；三是，直升机自动调节层，即依靠旋翼转速调节系统实现直升机油门开度的自动化调整，使其能够根据执行限定，保证油门开度在可控氛围内[1]。
2某型直升机机械油门操作系统设计
直8某直升机在升级后，传统的机械油门操作系统已经无法满足实际需求。因此，为保证直升机发动机功率与实际需求功率的相统一，保证直升机分型过程中旋翼转速的稳定，避免不爬升、超转等问题的产生，提升直升机应用的安全性与可靠性。需进行直升机机械油门操作系统的重新设计与科学调整。
2.1设计目的
在此直升机机械油门操作系统设计与调整过程中，设计的主要目的在于保证直升机发动机功率能够满足实际需求功率；改善机械油门操作系统调节能力。
2.2设计思路
要想实现设计目标，首先应对影响因素具有全面与准确的了解，包括环境温度、直升机飞行姿态、直升机飞行气压高度等。同时，需准确计算机械油门操作系统各项参数，实现调解能力设计，掌控机械加工誤差、直升机发动机性能存在的差异等。此外，在系统设计与调整过程中，需做好机械油门操作系统典型状态的选择，并在此基础上进行计算分析。
由于系统执行机构在发动机油门调节过程中，做伸缩动作，要想实现实际功率需求与发动机功率的有效匹配，可以执行机构中立状态为基准，确定总距—油门曲线，实现基准油门开度与传动比的科学计算。通常情况下，基准油门开度出现误差时将影响直升机着陆速度；传动比出现误差时，将导致大功率状态下直升机转速出现偏差，不利于直升机飞行的稳定与安全。直8某直升机可通过改变有门板尺组建的半径进行传动比调整。
由于直8某直升机是利用凸轮机构实现基准油门开度调节的，因此当理论计算不准确时，将无法保证发动机功率满足实际需求，可通过改变弹性拉杆长度进行基准油门开度调整。
3某型直升机机械油门操作系统计算分析
根据上述分析可知，直升机机械油门操作系统计算内容主要包括大功率状态下的总距—油门关系、小功率状态下的总距—油门关系、弹性拉杆长度、油门板尺半径及其调节能力、执行机构调节能力等。根据计算内容，为提升计算质量与效率，可通过原始数据拟合进行计算流程简化。
公式1：直升机油门开度=-0.000004139x2+0.033603988x+14.385824144（x代表三台发动机功率）[2]。该关系式为直升机油门开度与海平面标况下三体发动机台架功率之间存在的关系。
公式2：油门开度=0.00654x-130.5（x代表发动机转速，单位为：rpm）。改关系式为直升机油门开度与发动机转速之间的关系。
根据设计思路，在本文计算中存在以下控制条件：（1）计算海平面标况（Hp=0m OAT=15℃）悬停状态；（2）操作系统执行机构中立；（3）调节结构位于中立位置；（4）小功率状态安装损失与超黄蜂直升机一致；大功率转台安装损失为百分之七。
依据控制条件，根据公式1可得到y=29.788x2-52.2x+562.67（公式3），确定直升机功率需求。根据公式3与公式2可得到小功率状态下的油门开度为2，即y=-0.0013x2+5.5844x+23318，其中需求公路为512kw，Ng=25836rpm。由于大功率安装损失为7%，根据公式3可得到不同总距下发动机台架功率，从而得出发动机油门开度。并根据DMU分析，确定总距—油门连接摇臂半径，得到弹性拉杆调解能力与油门板尺调节能力。
结论：
直升机机械油门操作系统的计算研究是机械油门操作系统设计与改造过程中不可或缺的环节，对提升机械油门操作系统设计与应用质量、效果、安全存在重要影。本文通过分析某直升机机械油门操作系统计算问题，为其设计提供理论支持，并进行实践指导，提升设计方案的科学性与完善性。
参考文献：
[1]庄培，张翔宇，谢凯，李忠新，蔡红明.六旋翼无人机飞行控制系统研究[J].江苏航空，2018（03）：20-23.
[2]王青松.某型直升机机械油门操作系统的计算分析[J].中国科技信息，2018（14）：22-24+13.
作者简介：
陈腾，男，汉族，河南长垣，1991年12月，研究方向：航空机械方向（直升机）.
王付涛，男，汉族，山东德州，1991年02月，研究方向：航空机械方向（直升机）.
赵健，男，汉族，山东东营，1988年10月，研究方向：航空机械方向（直升机）.