引证格局：关莉，廉晚祥.飞机飞控作动体系电静液作动技能研讨总述［J］.测控技能,2022,41(5):1-11.

　　介绍了电静液作动器(EHA)的优势，论说了飞机选用EHA作动技能的收益。介绍了国表里EHA的展开现状，描绘了EHA作动技能中高牢靠高速液压泵的规划和高效大功率伺服操控器规划的难点，以及高功重比电机技能、电机操控战略和EHA监控器规划的要点。终究结合现有EHA作动技能缺点以及新时期航空技能配备展开的缺乏，对EHA作动技能的未来展开趋势进行展望。

　　20世纪80年代欧美地区的一些国家进行了许多电静液作动器(Electro-Hydrostaic Actuator,EHA)作动体系原理样机试飞验证，标明EHA作动计划具有一系列长处。现在，EHA作动技能已成功运用于美国F-35战斗机与空客A380客机主控舵面的操控中。与传统液压作动技能比较，EHA作动技能具有许多优势，首要表现在以下4个方面。

　　① EHA供电体系与中心核算机衔接，供电体系发生毛病后能当即从头布局，具有容错才干，有用电少、发热少、部件磨损小、牢靠性高级作业特色。

　　② 因为简化了外部供油回路，运用EHA作动体系，在机身和机翼中无需设置杂乱的高压液压管道，不存在液压油走漏、污染等问题，飞机部分受损后生存力更强。

　　③ EHA作动体系中微处理器具有很强的机内检测才干，下降了对地上设备和保护人员的要求，能够减轻乃至撤销传统液压体系必需的比如更换油滤、从头加注液压油、液压体系排气等外场定时保护作业。

　　④ EHA作动体系按需用电，舵面负载轻时很少乃至不从机载发电机取电，减轻了飞机发动机负载和燃油耗费，极大地节省了燃油耗费，减轻起飞质量和飞机的冷却担负。选用EHA作动体系后，无需从发动机引气，前进了发动机的作业功率，使得相同推力需求的发动机体积更小、质量更轻，一起飞翔操控、刹车、冷却功用均得到改善。EHA作动体系功率高，飞机的出动架次率高，所需配备的飞机数量可削减，飞机的出产费用、展开费用和寿数期费用也将下降。

　　可见，EHA电传作动技能的运用能够彻底撤销传统飞机上的液压体系，彻底铲除飞机液压体系的“跑冒滴漏”问题，然后前进飞机整机的牢靠性。一起与传统液压作动体系比较，选用EHA驱动体系操控主舵面能够有用地完结飞机整机的能量办理，因而高功用电作动技能能够简化体系结构，优化资源配备，前进动力运用功率、功重比、牢靠性、测验性和保护性，下降全寿数本钱。别的，EHA作动技能本身具有电传作动才干，契合未来多电/全电战机的展开需求，因而其已成为未来先进飞机机载作动体系的展开方向。

　　空中客车公司相继推出了A380、A350XWB多电客机，而波音公司也研发了B787多电客机与之抗衡，这些飞机均选用了现在国际多电飞机技能研发作用，以多电、混合飞控作动功率源散布，传统FBW液压伺服操控和以EHA为主的电力作动器并存为特色，瞄准了宽体客机运用商场。

　　从20世纪90年代开端，得益于电磁技能、数字信号处理技能、大功率伺服技能的前进，电静液作动体系迎来了工程样机研发和试飞的顶峰。国外EHA作动技能的展开阅历了技能研讨探究、工程样机研发和类型执役配备3个阶段，如图1所示。

　　1996年，卢卡斯公司在爱德华美国空军基地用IAP代替C-141飞机副翼上传统的液压作动器，完结20 h的试飞，并进行了牢靠性飞翔验证。1998年，卢卡斯公司又规划了EHA在C-141副翼上完结近1000 h的飞翔实验(该集成作动器模块如图2所示)。20世纪90年代，美国EHA己挨近实践运用水平。1991年12月，Parker公司研发的EHA作动器在C-130飞机上完结了空中试飞并取得满意作用。

　　试飞验证的成功证明了以EHA为代表的电作动体系已能满意现代类型主控舵面电作动的运用需求，对EHA作动体系在现代飞机上进行许多研发和配备的年代现已到来。传统液压作动器研发厂商纷繁参加EHA的研发队伍，美国的Parker、Moog公司，欧洲的Lucas、Liebherr、Goodrich研发了不同的EHA并在飞机上完结了试飞验证，并前进本身EHA技能老练度，为类型大批量运用奠定了根底。Parker公司承当了JSF飞机的方向舵、襟副翼EHA的研发使命，选用电气三余度、机械液压双余度配备，运用正弦波直流无刷电机和定量泵驱动双腔串列作动筒的技能计划，作动器最大输出力15.5 t;Parker公司终究承当了F-35主飞翔操控舵面EHA的研发使命。Moog公司先后在F-15飞机平尾、F-18飞机平尾配备其研发的EHA进行试飞，也运用了正弦波电机+定量泵的EHA计划;试飞的成功前进了Moog公司的技能老练度，使Moog公司与Parker公司一起承当了F-35飞机主控舵面EHA的研发作业。欧洲的Liebherr公司在2001年就自行研发了大飞机用EHA样机，并终究在欧洲主导研发的A380飞机、A400M飞机上承当了EHA的研发使命。

　　进入21世纪后，空客公司首先推出了A380多电客机，选用EHA与传统液压作动器一起驱动飞控主控舵面，在A380技能根底上，相继推出了A400M军用运输机、A350XWB多电宽体客机，投入配备运营。

　　A380飞机选用了一种双体系结构的飞翔操控体系，即把用于备份体系的EHA作动器与自动操控的惯例电传液压伺服作动器结合起来，构成4套独立的主飞翔操控体系。其间2套体系选用传统的以液压为动力的作动体系，别的2套以电为动力，配备用于操作面的EHA作动体系。这是经典的2H/2E飞控动力配备结构，理论上这4套体系中的任何一套都能够用来对飞机进行操控，这使A380飞机的飞翔操控在体系独立性和余度上都到达了史无前例的水平。

　　A380飞机在副翼运用4台EHA，升降舵运用4台EHA与传统液压作动器构成非类似余度。方向舵、扰流板别离运用4台电备份液压作动器（EBHA）驱动，运用电作动构成应急备份操作。缝翼、水平安靖面运用电驱动的伺服电机与液压驱动的液压马达归纳后驱动舵面运动。A380两边的水平安靖面上各有2个独立的升降舵。各升降舵都有1个液压作动器和1个EHA。同样地，还有2个独立的方向舵，每个方向舵运用2个EBHA。空客A380升降舵EHA与传统液压作动器如图3所示。EBHA在正常办法下是以液压为动力，在备份办法下以电力为动力。A380每个机翼有3个副翼，各副翼经过2个作动器来偏转。内侧和中心的副翼选用1个液压作动器和1个EHA作动器，而外侧副翼选用2个液压作动器。扰流板（每个机翼有8个）作动器是以液压为动力的。但是，各侧机翼上均有2个扰流板作动器，均是以电力作为备份动力的EBHA。

　　空客A380 配备的EHA首要功用方针如表1所示，副翼EHA、升降舵EHA与传统液压作动器首要功用方针一起，方向舵、扰流板EBHA除速度外，其他方针与传统液压作动器一起。

　　电静液作动器中2个背对背单向阀答应蓄能器弥补液压管路中的液流丢失。2个减压安全阀保护作动筒、装置结构、舵面等，防止因反常而发生过压或变形。模态转化阀可阻隔作动筒与泵的衔接，在体系毛病时，可将作动器切换至阻尼旁通作业办法。作动筒内部装置LVDT传感器，丈量作动筒位移。电机内部装有RVDT，丈量电机转子的角位移和速度。电机绕组内部集成温度传感器，对电机绕组作业温度进行实时监控。EHA集成作动筒两腔压差传感器，对作动器作业压力进行监控。规划补油电磁阀经过机载液压体系对EHA内部关闭的液压油进行弥补，满意民机超长执役期对EHA液压走漏的严苛要求。模态转化阀直接驱动电磁阀，一起集成LVDT对模态转化阀作业状况进行监控，确保作动器作业模态切换。

　　当作动器正常作业时，模态转化电磁阀（Solenoid Value,SOV）通电，推进模态挑选阀至正常作业模态。飞控核算机的舵机操控信号经大功率操控器伺服扩大，驱动正弦波直流无刷伺服电机带动液压泵滚动，液压泵分配负载流量，经过模态挑选阀，作用于作动筒的两腔，推进作动筒运动。在伺服电机及作动筒上别离装有旋转变压器、LVDT，构成表里回路的闭环操控。

　　当EHA作动体系发生毛病，SOV断电，模态挑选阀将进行转化，使得作动器在阻尼旁通模态下作业。

　　EBHA正常作业时与传统液压作动器彻底相同。机载油源供应的液压油经过电液伺服阀（EHSV）操控后，经过液压模态转化阀驱动液压作动筒运动。液压体系毛病后，EBHA切换至EHA作业模态，伺服电机通电作业，带动液压泵作业，液压泵输出的高压油经由电气模态转化阀分配至液压作动筒。与其他舵面驱动作动器相同，EBHA也可在阻尼旁通模态下作业。

　　空客在飞控作动体系中坚持自动/备用作动器布局为根底的原则，A380挑选的多电结构运用EHA作为备用作动器，自动作动器仍然选用惯例的液压伺服操控。这种布局办法使A380飞机具有以下长处：① 非类似功率源供应舵面动力。② 前进了使命牢靠性(生存力)，有4个动力供应体系，而不是3个；从3个动力体系对副翼和升降舵供电，对每个EBHA独立供电，当发生液压体系毛病时不会构成悉数失效。③ 整机能耗下降。④ 简化机上动力布局。但与普通电液伺服作动器（EHSA）比较，EHA、EBHA作动器的结构更为杂乱。

　　A350XWB飞机沿袭传统液压作动器与电静液作动器集合运用的组合办法，在升降舵运用2台EHSA、2台EHA，方向舵运用2台EHSA、1台EHA，扰流板运用8台EHSA、4台EBHA，内侧副翼运用2台EHSA、2台EHA，外侧副翼运用4台EHSA，配备电机驱动的水平安靖面作动器。缝翼选用电机驱动，翼尖选用减速板电驱动。多电架构的选用，使A350XWB飞控体系减轻了质量，取得了高牢靠性和低保护本钱，竞争力显着前进。

　　波音公司2004年发动了波音787飞机的研发,初次运用机电作动器（Elect-Mechanical Actuator,EMA）进行飞翔操控，使飞机取得了空前的功用。

　　波音787作动体系选用传统液压作动器与机电作动器组合驱动，包含用于副翼、襟副翼，内、外阻流板，升降舵和方向舵的带长途闭环电子设备的传统液压作动器，水平安靖面、中心扰流板选用的机电伺服作动器。波音787在DC±270 V电源转化部件、EMA伺服电机操控器中运用液冷进行散热，前进了作动器的功率重量比。

　　空客A380、A350XWB和波音787是国际多电客机的代表，其技能水平引领了国际多电客机及其选用的飞控电作动技能的展开，具有以下展开趋势。

　　多电客机技能老练，多电飞机研发遍及化。实践上20世纪90年代欧美在军机、民机范畴展开的多轮飞控电作动技能验证，为其运用堆集了丰厚的工程阅历，处理了束缚飞控电作动体系运用的高效发电、配电网络，EHA/EMA高速伺服电机、高牢靠大功率操控器规划等要害技能，前进了要害部件的技能老练度，带来了新世纪国外多电飞机技能的遍及运用，从军机到民机的许多运用也证明了现在飞控电作动技能已能满意飞控体系的严苛要求，电作动体系许多装机运用的年代现已到来。

　　EHA/EMA在飞控体系中的占比越来越大。现在A380、A350XWB运用的EHA、EBHA完结了一半的飞控舵面操作使命，军机F035更是悉数主控舵面运用EHA完结操作，赛峰集团提出了Electric Wing的验证计划，完结A320飞机悉数主控舵面EMA操作的飞翔验证。在飞控作动范畴，现在正处在传统液压作动被电作动集合运用逐渐代替的阶段，跟着规划技能及运用阅历的堆集，EHA/EMA悉数替换掉传统液压作动器的机遇行将到来。

　　机载电源体系、液压体系体系已完结升级换代。机载电源体系已从传统的115 V/400 Hz定频发电过渡到了230 V变频发电，撤销了传动的操控体系规划部件，前进了电源体系的功率重量比，发电功率更是从A380飞机的600 kW前进到了B787的1 MW；液压体系遍及选用35 MPa的压力体系，摒弃了21 MPa、28 MPa的传统液压供压体系。

　　飞控电作动体系技能计划底子确认。EHA配备在副翼、升降舵、方向舵等主操控舵面，与传统液压作动器合作一起驱动飞机气动舵面。EMA大多配备在襟翼、缝翼、扰流板等辅佐操作舵面和起落架收放、推力矢量操控、刹车制动器等短时作业的机载操作部件上。EHA详细完结计划底子固化，纷繁运用伺服电机+定量泵的技能计划，运用伺服电机的速度操控完结液压作动筒的速度操控，伺服电机的换向完结液压作动筒的换向，电机选用反电势为正弦波的永磁同步电机，液压泵多选用高速微型定量柱塞泵。

　　国内机载电作动体系理论研讨方面以北京航空航天大学最为活泼，其在电作动器的计划剖析、操控理论研讨、余度规划、直流无刷电机和电机操控器规划等方面做了许多理论及开端实验作业。工程技能实践方面，西安飞翔自动操控研讨所、南京液压机电中心、西安庆安集团有限公司和航天运载火箭技能研讨院第18研讨所都进行了许多的原理研发及实验作业。

　　北航的沙南生等依据文献并结合本身研讨现状提出了电作动体系的研讨方针：对飞翔操控舵面，战斗机的每个作动器最大功率为35～50 kW，民用飞机舵面的典型功率为3 kW。其间，电机转速应高达10000 r/min，其输出力矩应满意在1000 r/min时为50 N·m；若选用电静液作动器，液压泵转速应到达10000 r/min，其排量为1～10 mL/r，电源为DC 270 V。就动态方针而言，电作动器应满意负载为0.5%～5%时，呼应频率为5～30 Hz，别的空载速度、负载速度等方针有必要满意当时液压作动体系作动筒能到达的方针。

　　西安飞翔自动操控研讨所完结了大功率EHA/EMA从无到有，从实验研讨到工程试飞的打破，取得了较快的展开。阅历了技能探究阶段、原理样机研发阶段、工程样机研发阶段。2005年完结了首台EHA原理样机的研发，完结了EHA工程样机从无到有；2008年研发了首台EBHA工程样机，验证了EBHA操控办法；2009年进行了首台机械液压双余度EHA原理样机的研发，堆集了余度EHA规划阅历；2013年完结了某项目EHA伺服作动体系的研发，并随载机首飞成功；2014年完结了电气四余度EHA原理样机的研发，堆集了EHA余度办理规划阅历；同年研发出28 kW大功率EHA原理样机。经过十多年的不断探究，构成从单通道到双余度、四余度，从定量泵到自适应变量泵，从EHA到EBHA较为完好的产品谱系，可供应电静液伺服作动体系整套处理计划，并处于国内领先地位。

　　2015年西安飞翔自动操控研讨所针对大型民机飞控体系电功率作动的需求，展开大功率电静液作动器研讨，完结副翼电作动器原型样机规划、出产和测验作业，进行长途操控单元、电机操控器和电功率作动器的集成，完结大型民机电作动体系架构权衡研讨，为EHA作动技能在大型民机类型上的运用供应支撑。大型民机副翼EHA作动器如图4所示。

　　受长期测绘拷贝、体系机制、工业根底等多方面要素影响束缚，国内的电作动体系技能一直在低水平徜徉，许多要害技能没有彻底把握。我国关于EHA作动器的研发，虽在前期进行了许多作业，但仅在单个问题上有所打破，还没有构成完好多电飞机所需的EHA作动体系工程处理计划和工程产品，无法满意现在发动的多电宽体客机、多电中型四代机等类型的研发需求，以EHA作动技能为代表的电作动体系技能已成为束缚我国多电飞机技能展开的瓶颈。

　　电作动体系技能是继直接驱动阀式作动技能之后的要害作动技能。但是，第五代战机隐身、高速等特征要求机载体系具有更强的散热才干，定向能兵器的选用要求机载体系能够供应更高的能量。长途作战飞机、无人机作战飞机和高明声速飞翔器对机载作动体系的功重比提出了更高的要求。长航时无人机、长途作战飞机要求机载体系牢靠性大幅度前进。大型运输机对机载体系安全性、通用性和牢靠性等提出了跨越式要求。一起，这些配备一起的要求还包含机载体系具有更高的体系功率和更强的保护确保才干。以上配备功用需求均对EHA作动技能的运用与展开提出了更高要求，因而需进一步改善EHA作动体系结构，并前进其牢靠性、功重比、运动精度、效能、温控功用以及毛病容错才干，成为束缚EHA作动技能展开的首要技能难点。而环绕上述技能瓶颈，EHA功率电传作动体系需求打破的要害技能包含以下几点内容。

　　现在，大功率电机的功率驱动级拓扑结构底子都选用三相逆变桥，可用于该拓扑结构的功率元件大概有两大类：驱动芯片+逆变桥、智能功率模块IPM。前者硬件拓扑结构略为杂乱，硬件开支大，而且布局布线对信号质量及驱动功用有较大影响；后者集成度高、牢靠性高，但温度规模为-25~85 ℃，不能进行工程化运用。且两类拓扑架构的元器材都需求凭仗国外元器材厂商，国内暂无厂家能供应满意要求的元器材。

　　三相逆变桥拓扑的功率驱动电路怎么工程化完结并进行高牢靠的作业，是现在需求研讨的要害技能之一。而完结宽温度规模下高压大功率驱动电路规划，需求点打破如下内容。

　　EHA作动体系在全工况、大负载作用状况下，需完结正向电动、正向制动、反向电动和反向制动4个状况。在制动状况下，大功率电机为发电状况，会发生泵升电压，叠加在直流母线上，会对直流母线侧的元器材构成高压损坏的要挟，一起有或许污染电网。将泵升能量快速有用地经过泄放通道泄放掉是前进驱动电路功用的要害，应在电路拓扑结构规划中要点考虑。

　　逆变技能便是将直流电转变为沟通电，逆变电路分为无源逆变和有源逆变两类。将直流电转变为沟通电，直接向非电源负载供电的逆变电路称为无源逆变电路；将直流电转变为沟通电，向沟通电源反应能量的逆变电路称为有源逆变电路。无源逆变电路和有源逆变电路的底子差异在于其进行DC/AC改换的意图不同，无源逆变电路的改换意图是给负载供应沟通电源，有源逆变电路的改换意图是将直流电源的能量反应至沟通电源。而为了给大功率电机供电，应要点打破依据无源逆变电路的高牢靠大功率驱动逆变技能。

　　操控器在驱动大功率作动器作业时，本身的热损耗也比较严峻，将引起操控器内部温度上升。因为高温对大多数电子元器材会发生严峻的影响，会导致电子元器材失效，然后引起整个设备的失效。过应力（即电、热或机械应力）简略使元器材过早失效。因而，需依据热剖析、热核算手法，完结操控器元器材选用，完结机上冷板传导散热、箱体散热、导热板传热等散热计划规划。

　　关于越来越多的散布式大功率伺服操控器和作动器长途操控架构，需求对伺服操控器进行小型化规划。但针对大功率EHA操控，较大的作业电流和发热损耗将带来散热要求和小型化规划的对立。需研讨怎么前进操控器的作业功率和散热才干，完结必定程度上的小型化规划。

　　DC 270 V的高作业电压和不低于50 kW的输出功率必将发生强电磁搅扰。在这种环境下，数字伺服操控电路简略遭到电磁搅扰而呈现体系作业不安稳、不牢靠的状况，一起对强电信号也需求经过阻隔检测、收集后进行闭环反应。

　　大功率、高功率/重量比电机是电作动体系的驱动部件，电机的功率重量比以及输出特性直接影响电作动体系的全体效能。因而大功率高重量比直流无刷电机的电磁结构的优化计划，高功用绕组成型计划，高功用新资料的运用，电磁和流体的稳态与暂态热场的剖析，电机铁耗、机损、磁钢内涡流损耗剖析和低电感驱动操控技能都是研讨要点。

　　高功重比电机高功用的表现在于电磁、流体、热以及功用、体积、质量等归纳权衡后所需求到达的最优成果，因而在规划时需求进行以下5个方面的技能研讨。

　　进行更高磁能积的硬磁资料运用以及更低损耗的软磁资料运用研讨，以前进电机全体功用、下降损耗、前进功率和功重比。

　　研讨依据Halbach电磁架构下电机理论和数学模型的构建。这种构型无法从现有商业化规划软件中找寻，需求从最底子的麦克斯韦电磁场理论动身，推导出新式电磁结构下功用的解析核算办法。

　　在奠定电机理论核算模型后，需求进行电磁仿真以验证电机理论核算的正确性。而关于该磁场结构，无法进行平面化仿真，因而要进行精确的模仿仿真，有必要要构建正确的立体场仿真模型。在此模型下，进行电机电磁场的模仿仿真，验证解析核算的正确性，一起进一步辅导电机结构的优化规划。

　　在上述研讨的根底上，进行电机磁、热、机械结构一体化电机规划研讨。高功率密度电机内部电磁场能量密度很高，电机漏磁、齿槽效应、磁滞涡流效应、饱满效应、温升问题等特别杰出,而且跟着中频逆变电源的选用,逆变器输出谐波重量的存在使得电机内部电磁场散布愈加杂乱,这些要素都影响着电机的功用质量。因而有必要重视热发生机理，在此根底上要点研讨其剖析办法，终究辅导电磁机的结构规划。别的对机械功用输出影响要素进行剖析，证明电感电阻等电气方针、磁密散布的电磁方针、磁结构尺度方针等，防止呈现大功率电动机机械特性偏软的现象，终究到达高功用、小体积、小质量的方针。

　　对有限空间内接受更高电负荷的绕线办法进行探究。为了使电负荷到达高效能，绕组所能占用的空间非常有限，特别是需求参加电磁感应的有用绕组部分，其体积巨细更是遭到严厉束缚，而在这狭小的空间内，需求探究最佳的绕线排布办法使得其能接受的电负荷最大，一起使得其产热散布愈加均匀，防止热累积。

　　对绕组定型灌封资料和工艺的研讨。在绕组成型工艺完结后，绕组的定型至关重要。绕组在接受各品种型电磁力的一起还需求接受热量的冲击，因而灌封资料有必要兼具良导热、高强度、强绝缘等特性，这对资料提出了较高的要求。为此，需求对绕组定型资料和工艺进行探索研讨，为未来电机功率密度的进一步前进供应支撑。

　　功率电传作动器需求具有高动态、高功重比、高空载速度等特色，为了最大极限地前进电作动器的功用，操控战略方面将要点研讨永磁同步电机电流环无差拍操控技能、最大转矩电流比操控战略和弱磁增速操控战略。为了满意功率电传作动器的高牢靠需求，对永磁同步电机重要信息进行毛病监控与容错操控战略研讨。

　　在永磁同步电机数字操控体系中，电流操控环的首要作用是在确保安稳的前提下，前进体系的动静态功用，使电机的实践电流矢量能够跟从参阅电流矢量。与传统的PI调理器生成参阅电压的办法不同，依据电流猜测操控的首要思想为：在第k个载波周期［kTs,(k+1)Ts］开端时间kTs，依据采样得到的实践电流矢量I(k)，得到电流误差矢量猜测值ΔI(k)，依据ΔI(k)和参阅电压输出U*(k)，核算得到需求的参阅电压矢量U(k)，然后运用SVPWM办法组成这一输出电压矢量，使得在(k+1)Ts时间的实践电流矢量能够盯梢参阅电流矢量，即ΔI(k+1)=0。

　　无差拍操控能够最大极限地前进永磁同步电机电流环的动态功用，但是该办法前进动态功用的一起却献身了体系的安稳裕度，因而选用无差拍操控战略后，对体系安稳裕度的剖析势在必行。经过改善无差拍操控的战略，寻觅一种新式的无差拍操控办法，献身操控体系的少量动态功用，前进体系的安稳裕度，然后使伺服体系一起满意动态功用要求和安稳裕度方针。电机电阻会随电机作业温度的改变而改变，电机定子电感会随电机绕组电流的改变而改变。而无差拍操控是一种依据模型的操控办法，参数的改变必然对体系的操控精度和安稳性带来严峻影响，研讨一种消除参数改变对无差拍操控战略的影响的办法势在必行。查找表法是一种简略、有用的办法，但是怎么精确取得电机电阻随温度的改变曲线，定子dq轴电感随dq轴电流改变的曲线，即电机离线参数丈量也是研讨的要害问题之一。

　　跟着电机转速不断升高，当转速到达额外转速时，电机端电压到达逆变器所供应的极限电压，电机将无法持续升高转速。为进一步前进电机转速，只要经过调理定子电流，即添加直轴电流重量，一起减小交轴电流重量来完结弱磁升速。为最大极限地运用逆变器容量，在弱磁区操控电流矢量时需沿着电流极限圆逆时针向下旋转。弱磁操控技能能够充分运用操控器和电机的容量，拓展电机空载和轻载时的转速规模，为满意电作动器最大空载速度和高动态呼应的要求供应有力支撑。

　　弱磁操控算法首要分为以下几类：公式核算法弱磁操控、查表法弱磁操控、梯度下降法弱磁操控和负直轴电流补偿法弱磁操控等。公式核算法原理简略，但该办法是一种依据模型的弱磁操控算法，因而其对电机参数改变较为灵敏，电机参数的改变或许会导致电流环操控器积分饱满，然后使电机操控失控；而且弱磁操控的最大电压不能超过逆变器输出正六边形电压鸿沟内切圆，因而逆变器的直流母线电压没有被充分运用。直轴负电流补偿法是在最大转矩电流比（Maximum Torque Per Ampere,MTPA）操控战略的根底上添加电压闭环，最大电压矢量和逆变器指令电压矢量的差值经PI操控器调理发生电流矢量角补偿量，经过调整电流矢量角完结电机的弱磁操控。该办法运用MTPA操控的战略得到电流矢量角，在必定程度上削弱了电机参数的改变对弱磁操控的影响，但是最大电压也只能设置在逆变器输出电压鸿沟正六边形内切圆内，与公式核算法比较，直流电压运用率并没有得到前进。该办法存在电压外环，不会呈现电流环操控器积分饱满导致电机失控的现象，因而其安稳裕度较高。梯度下降法弱磁操控同样是在MTPA操控的根底大将逆变器实践输出电压与逆变器实践电压作差，然后将该差值依照最速梯度下降的原则求解电流矢量角的补偿量，经过调整电流矢量角完结电机的弱磁操控。该办法的优势在于可充分运用逆变器的直流母线电压，但是需求额外设置电压传感器以检测逆变器的输出电压值。不同的弱磁操控办法具有不同的优势，怎么依据该项意图技能方针规划一种既简略又便于完结，对电机参数改变不灵敏，安稳裕度大，一起能满意项目对电机最大速度要求的办法是该部分的研讨要点。

　　液压泵是电静液作动器的要害部件，好像“心脏”一般为作动器供应液压压力、流量，驱动作动筒及负载运动。跟着战机高速大机动的作战需求的前进以及舵机的输出力和速度方针的不断前进，液压泵只要向高速、高压、长寿数方向展开，才干前进EHA的功重比、牢靠性和动态功用，满意工程运用要求。现在航空液压泵压力多为21 MPa/28 MPa，转速在万转以下。为了前进功重比，液压柱塞泵将完结额外压力35 MPa，转速在万转以上，而且做到小型化插装式规划，这给液压泵的密封、耐压、耐磨等特性以及精细加工制作提出了很大应战。一起为了削减体积、质量，双体系EHA中有一个体系选用了非对称腔作动筒，为了匹配不同的流量需求，该体系有必要研发专用非对称排量的高速液压泵。

　　面对上述要害技能及难点，需展开液压泵高速冲突副油膜特性的研讨、高速冲突副的油膜光滑和冲突磨损机理研讨以及非对称泵配流规划研讨，打破插装泵一体化结构规划、非对称流量泵配流规划、中心零件合作副的高精加工/成型、高速重载冲突副的配对资料挑选、冲突副油膜光滑特性剖析和宽温规模全功用实验验证等要害技能。

　　EHA作动器与传统的液压作动器存在较大差异，因而监控器的品种也与液压作动器存在本质差异。EHA作动器的监控器首要包含：① 电压监控器：首要用于监控操控器的一次侧和二次侧电压，包含操控器28 V输入电压，15 V、-15 V、3.3 V、7 V 1.8 kHz沟通激磁电压，7V 10 kHz沟通激磁电压等。② 母线电压监控：首要监测操控器直流母线电压是否毛病。③ 作动器指令表决监控：监控3个通道的指令是否一起。④ 指令电流比较监控：当两个液压体系均正常作业时，在作动器力均衡操控战略的作用下，两个电机的输出扭矩底子适当，该监控器用于监控作动器各自通道的电流指令是否毛病。⑤ 旋转变压器监控：用于监控电机测速链路内是否发生毛病。⑥ 绝缘栅双极晶体管（IGBT）基极驱动电路监控：用于监控IGBT基极驱动电路是否存在欠压等毛病。⑦ 电机相电流监控：用于监控电机电流传感器是否发生毛病。⑧ 电机温度监控：检测电机作业温度。⑨ 油液温度监控：监控作动器油液温度，油液温度过低，作动器的黏滞阻尼过大，会影响作动器正常作业。⑩ 在线电流监控：用于监控电机的电流环是否处在闭环状况，电机是否可控。⑪SOV电流模型监控：监控SOV的作业状况是否正常。⑫作动器速度转化模型监控：首要用于监控电机—泵—液压油—作动筒之间的传递联系是否正常，该监控器在压力传感器正常作业的状况下，也能监控出作动器的过载问题。⑬电机泵模型监控：首要监控电机和液压泵的状况是否正常，当电机或柱塞泵存在较为严峻的机械卡阻状况，该监控器将报故。⑭压力传感器监控：监控压力传感器是否正常作业。⑮蓄能器液位方位监控：测验蓄能器的液位，当蓄能器内的液位过低或许过高时，该监控器报毛病。

　　上述EHA作动体系要害技能首要对标现有战机的技能要求，而关于新时期的空战配备，特别是新一代（第六代）战机，现在各国给出的计划均为无尾翼或小尾翼的机身一体的超扁平结构，一起具有超高音速飞翔、超远距离巡航、超高灵活机动、无人化自主作战、高智能化程度等全新才干，这对EHA作动技能的展开又提出了全新要求，首要表现在以下几个方面。

　　下一代战机翼的机身一体的扁平化结构特色，以及飞机在超高速、长距离巡航过程中对能耗的束缚，要求EHA作动体系具有小型化、轻量化、结构紧凑、高功重比等特色，这对EHA作动体系结构规划提出了较高的应战。经过挑选轻量化资料，依据最小包络原则，展开电液伺服阀、功用阀、壳体、筒体、电机与泵的一体化规划；并在满意作业才干要求的状况下简化传统结构；一起结合3D打印作动器规划技能以及大流量、小体积、快速呼应2D伺服阀技能等；完结EHA作动体系轻量化、小型化，以及作业效能及功重比的前进，以满意新一代战机的结构特色与飞翔要求。

　　为前进EHA作动体系的全体牢靠性，广泛选用了机械、电气、操控余度规划原则，经过作动体系的软硬件备份完结毛病的牢靠容错。但是，剩余度通道一起作业时易发生彼此影响，例如关于具有两个彼此串联的液压缸和活塞杆的双余度作动体系，两个独立的液压体系一起供油时易发生活塞杆输出的力纷争现象，然后严峻影响作动体系的作业作用。因而，需求研讨EHA作动体系的余度办理技能，霸占发动逻辑、模态转化坚持逻辑等电作动体系特有难题，确保剩余度间协同作业。进一步，引进作动体系状况监控与毛病检测技能，实时监控作动器作业状况，并在某通道毛病后敏捷完结重构，完结毛病容错操控，确保EHA作动体系的高牢靠性。

　　功率电传EHA作动体系的首要操控办法为伺服电机操控变量或定量液压泵，经过容积调理伺服驱动作动体系。其首要特征是内嵌静液传动组织，但现在首要面对动态特性差、功率密度低、热效应严峻和余度配备困难等问题，低动态特性是束缚电静液作动器在飞翔器中广泛运用的首要要素之一。因而，需求对电静液作动器各环节固有频率特性和功率需求进行剖析，提醒电机泵组固有频率低和高频输出功率缺乏的首要决定要素，特别是解说容积伺服操控多变量输入、强非线性、动态特性与负载耦合严峻、功率匹配束缚操控等内涵机理，优化EHA作动体系的能量传输与匹配运转才干。

　　跟着多电、全电等航空技能的不断运用，促进机载飞控电子有必要向大功率方向展开，以满意现有的、未来的航空技能对飞控电子的功用功用要求，EHA作动体系也不破例。但是，大功率EHA作动体系作业时将发生许多热量，例如质量为10 kg的50 kW级以上的大功率EHA作动体系，即便逆变功率到达90%，其热功率仍然到达5 kW的量级，其功率密度高达500 W/kg，直接影响操控器与作动器的作业安全性。因而，有必要依据各种机上装置的环境条件，提出针对性的热办理计划，处理EHA操控器的散热问题，确保设备的牢靠作业。

　　跟着数字伺服技能的日益老练，智能操控战略、智能毛病检测和健康办理技能的展开，智能EHA作动体系将成为未来机载作动体系的展开方向。相对传统机载作动体系的伺服作动器，智能作动器将以余度数字伺服技能为根底，选用智能补偿算法和操控战略前进作动器的功用，下降作动器的各种固有非线性对其功用的影响。一起，因为数字操控能够选用智能毛病诊断技能完结作动器的毛病定位阻隔，选用重构等技能能够完结作动器电气通道的智能容错，因而，作动体系智能化将明显前进飞机的牢靠性、安全性及保护性，成为作动技能要点展开的方向之一。

　　为简化传统飞机的冗繁液压体系，多电/全电航空技能在近几年得到了迅猛展开，而EHA电传作动技能凭仗其高功率、低走漏、高牢靠、长寿数等一系列特色，必将在未来飞机中得到广泛运用。就调研状况来看，现在EHA作动技能首要重视功率、运转速度和毛病检测才干的前进，以满意现阶段飞机的高速灵活机动要求，因而现在国表里学者首要环绕大功率EHA作动器及其要害部组件展开研讨。而下一代战机的高明音速、远距离作战、长期巡航、高灵活机动、超高灵活机动、无人化自主作战、高智能化程度、超扁平结构等功用特色，对EHA作动体系全体结构轻量化、小型化、全体牢靠性和智能化程度前进等提出了全新技能要求，详细表现在以下5个方面。

　　信任跟着上述要害技能的不断霸占，EHA作动体系功用将不断前进，用于下一代战机也仅仅时间问题。

　　现在，在国外电传伺服作动范畴，EHA作动技能已成功运用于军机与民机中，而国内对EHA作动技能的研讨起步较晚，尚处于原理样机验证阶段，束缚其上机运用的应战来自于各个方面，特别是资料的研讨、工艺的前进、技能的立异等方面。但国内多家研讨所和高校正在不断尽力打破EHA作动体系研发中的各项要害技能。信任在不远的将来，我国的飞机也能用上自主研发的先进EHA作动技能。

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