驾云而上

液压飞行控制执行机构虽然简单可靠，但因其油管容易发生泄漏，维护费用高昂，并且贯穿整个飞机的充满液体的管线自重较重，急需一个替代方案来解决高成本和频繁维护的问题。

 

在当今的客机上，许多小型电机已经代替以前的机械和液压机构来完成执行动作。电磁技术的进步使电动执行器的结构更紧凑、功率更大，从而大幅降低了部件的维护成本和重量。

 

“近年来，随着现代工业对产品的质量要求不断提高，电机设备的可靠性也在不断提高，”电机制造商maxon的航空航天部项目经理Robin Phillips表示“现在，工业电机已经足够可靠了，只需要做一些小的改动，就可以在飞机上使用。这意味着飞机制造商不需要专门去找航空航天零部件供应商。这对他们的成本控制而言意义非凡，也是我们的优势所在。”

 

自2010年以来，maxon公司一直在跟进一些航天航空领域的特殊项目，比如将其电机驱动器引入到安全阀等系统中，用以在紧急情况下切断燃油供应。随着maxon公司航空业务的不断成熟扩大——每年为波音787Dreamliner客机提供近1万个电机驱动器——该公司已经培养出自己的质量专家人才。

 

“我们为员工提供了非常具有针对性的培训课程，比如焊接技术培训，”Phillips补充道，“与此同时，我们将自动化高质量生产标准的相关工具应用到现有的生产工艺流程中，从而保证了大批量产品的保质保量按时交付。”

 

现在，每一架长途客机上都安装有数百套的驱动系统，maxon电机控制单元的应用范围跨越了驾驶、起落、机上洗手间和机载网络等各个系统设备。

 

满足高要求

 

执行器和阀门必须满足各种不同的要求。例如，在–55℃至855℃的宽温度范围内，电机需要可靠地完成数千次工作循环。对电机的最重要要求包括：最佳的体积/性能比、低功耗、耐温变、长寿命、抗振动冲击以及高耐腐蚀性。maxon公司出品的DC电机中配有强大的永磁体，其核心是旋转的无铁芯绕组。这种轻质转子具有惯性小而加速度大的特点。没有磁棘爪结构，因此转子可以在任意位置停止。

 

自2012年以来，maxon公司内部实验室就通过了ISO EN9100航空航天标准的认证，可以完成包括振动、冲击、冷热冲击和真空性能在内的一系列电机测试。最近，他们还改善了电机的焊接检查流程。“我们采用了激光焊接技术，也就是使用激光光束将金属件的连接部位烧熔，从而将两者结合在一起，”Robin Philliips解释说。“焊接部位的质量检查是一个相对复杂的流程，其目的在于确定焊缝是否存在裂纹，着色探伤是判断裂纹情况的有效方法。您可以挑选一批零件中最早一个和最晚一个生产出来的零件，将它们切开以检查焊缝横截面是否合乎标准。如果最早和最晚出品的零件都没有问题，基本可以推断这一批零件都是合格的。”

 

 

自动飞行系统

 

当飞行员将飞机开到跑道上后，他们将推力杆向前推动让飞机升空。控制操纵杆中会使用小型电机作为力反馈系统的一部分，好让飞行员实时了解机翼的状况。当飞机到达巡航高度时，飞行员会将飞行转换成自动驾驶模式，此时油门杆会自动移动（自动油门），其移动由直流电机控制。

 

在增压机舱中，飞机的空调系统会确保乘客在10,000m高空保持舒适状态。系统中有许多的小型阀门和执行器，其中大多数是无刷扁平电机，它们起着控制温度，氧气和空气的作用。例如，波音Dreamliner客机的空调系统中，装载了近40个maxonEC45扁平电机。

 

在飞机洗手间里，后台的电机驱动系统通过调节冲洗供水压力来保障清洁过程的顺利执行。将来，会有越来越多的非接触功能被引入进来，让清洁过程更加便利。

 

网络连接

 

在经济舱中，座椅上方的屏幕会自动伸出以播放安全演示或电影。越来越多的客机上配备有通信天线，天线装置会自动调节角度以捕捉最佳的卫星网络信号。每根天线需要三个EC-4极电机驱动，并配有HD齿轮箱。

 

飞机起飞后开始爬升，此时起落架应该收回。为保持起落架处于收回状态，一个由DCX22电机和GP32HD齿轮箱组合而成的装置，会起到锁定作用。

 

与液压系统相比，电气系统的重量更轻，将其应用于航空航天领域，会带来更多的成本和环保效益。飞机电动发动机目前还没有开发出来，而空运流量每年以5％的速度在持续增长。为了防止污染也以同样的速度增加，工程师们正在努力，让未来的飞机更快，更安静，更环保。

 

 

 

本文译自 Aerospace Manufacturing and Design 杂志