EHA 电液作动器介绍
民用飞机液压系统技术现状及趋势研究
工 程 技 术69科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 随着经济的发展和社会的繁荣,我国民航产业每年都以超过10%的增速快速增长,现已成为世界第二大民用航空市场。
但作为航空大国,我国在大型民用飞机液压系统的研制方面却是刚刚起步,从元件级到系统级基本由国外供应商垄断,国内市场的供给量与巨大的需求极不匹配。
研制高效可靠的大型民用飞机液压系统,不仅可以在产品层级上为飞机减轻重量,提高安全性和效率,还可带动诸如新材料、电子、能源、精密制造等一系列相关的高新技术产业的发展,关系到整个国家航空系统集成能力的提高。
1 液压系统的定义及组成按照ATA100(航空产品技术资料编写规范)的定义,民机液压系统是指使液压油在压力下供至公共点以便再行分配到其它规定系统的部件和零件。
民用飞机液压系统按功能可分为液压能源系统和工作回路两个部分。
液压能源系统为飞机上所有使用液压驱动的活动部位提供液压能源,并保证卸荷与散热等方面的要求。
液压能源系统主要由泵源、能量转换装置、油箱、控制阀、管路及指示系统等组成。
2 典型民机液压系统技术现状波音和空客是目前世界民航市场上两大巨头,均有多款产品在市场上获得巨大成功,具有极高的研究价值。
2.1 波音飞机液压系统的特点波音公司的发展基本涵盖了整个民航发展历史,期间推出的多款机型均可代表不同时期民机液压系统的设计理念和先进技术。
表1展示了波音各机型液压系统泵源配置的变化历程。
该文选取其主流机型波音737和先进机型波音787进行详细分析。
2.1.1 波音737液压系统波音737是波音公司研制的中短程客机,是世界航空史上最成功的民航客机。
B737飞机拥有A、B和备份3套独立的液压系统,工作压力为3000psi。
其中A、B系统为常规系统,在飞行过程中总是处于工作状态,为飞控、襟/缝翼、起落架和机轮刹车等提供动力,备用系统只在必要时才启用,仅为方向舵、反推和前缘装置提供动力。
电静液作动器eha的主要参数
电静液作动器EHAs（Electro-hydrostatic Actuator）是一种新型的航空航天工业中常用的作动器，通过控制液压系统和电子控制系统实现对飞机的各种动作控制。
EHAs的主要参数对于飞机的性能和安全具有重要影响，以下是EHAs的主要参数及其意义的详细介绍。
1. 最大输出力：EHAs最大输出力是指作动器在最大工作负载下能够输出的力的大小。
这一参数直接关系到EHAs在实际使用中能否承受飞机的各种负载，因此对于EHAs的设计和选用具有重要意义。
2. 响应时间：EHAs的响应时间是指作动器在接收到控制信号后完成相应动作所需要的时间。
对于飞机的操控来说，响应时间直接关系到飞机的敏捷性和操纵的灵活性，因此响应时间也是EHAs的一个重要参数。
3. 控制精度：EHAs的控制精度是指作动器在执行控制指令时能够达到的精度。
对于飞机的控制来说，控制精度直接关系到飞机的飞行稳定性和姿态控制的准确性，因此EHAs的控制精度是需要特别关注的参数。
4. 工作温度范围：EHAs的工作温度范围是指作动器在能够正常工作的温度范围。
由于飞机的飞行环境会受到高温和低温的影响，因此EHAs需要能够在各种温度下正常工作，这一参数对于EHAs的稳定性和可靠性有着重要影响。
5. 质量：EHAs的质量是指作动器本身的重量。
飞机作为一种空中运载工具，对于整机的质量也有严格的要求，因此EHAs的质量需要在满足性能要求的基础上尽量减轻。
6. 故障诊断能力：EHAs的故障诊断能力是指作动器在发生故障时能够准确诊断故障原因和位置。
对于飞机的安全来说，EHAs在发生故障时能够及时准确地进行故障诊断具有重要意义。
7. 寿命：EHAs的寿命是指作动器能够正常工作的时间。
由于飞机在飞行中需要长时间的工作，因此EHAs的寿命也是一个需要特别关注的参数。
EHAs的主要参数对于飞机的性能和安全具有重要的影响。
针对不同的应用场景，需要对EHAs的参数进行合理选择和设计，以确保EHAs能够满足飞机的各项需求。
一种新型电静液作动飞机刹车系统
收稿日期：2011－06－08基金项目：博士学科点专项科研基金资助项目（20106102110032）作者简介：张谦（1968—），男，陕西韩城人，博士研究生，主要研究方向为飞机刹车技术、液压伺服技术等；李兵强（1982—），男，河北石家庄人，博士后，主要研究方向为智能自动化装置、交流电机调速等。
一种新型电静液作动飞机刹车系统张谦，李兵强（西北工业大学自动化学院，陕西西安710129）摘要：多电飞机已成为现代飞机的发展趋势，其刹车系统不再采用传统的液压刹车。
提出一种用于多电飞机刹车系统的泵控和阀控相结合的电静液刹车系统。
首先分析了电静液作动器的工作原理和数学模型，对电静液机构进行了单独的控制仿真；接着对飞机刹车系统进行数学建模，并将这种电静液作动飞机刹车系统进行控制仿真。
仿真结果表明，基于电静液作动器的刹车系统具有良好的刹车性能，适用于多电飞机刹车系统。
关键词：电静液作动器；飞机刹车系统；多电飞机中图分类号：TH137文献标识码：A 文章编号：1000－8829（2011）07－0079－04A Novel Electro-Hydrostatic Actuator for Aircraft Braking SystemZHANG Qian，LI Bing-qiang(School of Automation，Northwestern Polytechnical University，Xi an 710129，China)Abstract:More-electric aircraft is a new technical trend for modern aircraft，which does not need hydraulic braking system as traditional．A novel electro-hydrostatic actuator(EHA)based on pump and valve cooperatingcontrolled for aircraft braking system is proposed．The principles and mathematic model are described．The sim-ulation results for EHA and aircraft braking system show that the EHA and braking system have higher dynam-ic performance and it can meet the requirements of the more-electric aircraft braking system．Key words:electro-hydrostatic actuator;aircraft braking system;more-electric aircraft 多电飞机技术已成为现代飞机的一个新兴发展方向。
基于EHA的多轮系飞机刹车系统的建模与仿真
2011 年第 3 期·航空制造技术85学术论文RESEARCH[摘要] 介绍了一种采用电动静液作动器（EHA ）代替原有液压作动机构的飞机多轮系防滑刹车系统，在重点分析EHA 的系统组成原理和工作特性的基础上，建立了EHA 及多轮系飞机刹车系统的数学模型，采用Matlab/Simulink 对其进行仿真。
仿真结果表明：所建立的模型基本正确，结果与真实刹车基本吻合；采用EHA 代替液压系统能极大改善飞机刹车性能。
关键词： EHA 飞机刹车系统 多轮系 建模与仿真[ABSTRACT] An electric hydrostatic actuator for aircraft anti-skid braking system instead of hydraulic pres-sure system is introduced. The system components prin-ciple of EHA and the features of work are described, and the mathematical models of multi-gear braking system and EHA are built up and simulated by Matlab/Simulink. Char-acteristic curves of simulation show that the whole simula-tion model is basically right,and the results are basically consistent with the real brake. The braking performance of aircraft can be greatly improved by using EHA instead of hydraulic pressure system.Keywords: EHA Aircraft braking system Multi-gear Modeling and simulation随着军用和民用航空工业的进步和发展，飞机机载作动系统将可能使用新型功率电传作动器,主要包括电动静液作动器( Electro-Hydrostatic Actuator，EHA) 和机电作动器 ( Electro- Mechanical Actuator，EMA ) 两种。
第二十一章液动执行机构
第二十一章液动执行机构第一节概述电-液伺服执行机构简称EH,它是火电厂DEH控制系统的重要组成部分之一，从国内投产的汽轮发电机组容量来分有1000、900、800、600、500、300、350、200、125、100、50MW等，但从其汽轮机控制系统的执行机构来看，其工作原理均是一致的。
汽门开启由抗燃油压力来驱动，而关闭是靠操纵座上的弹簧力。
这种阀门执行机构的油缸，属单侧进油的油缸。
液压油缸与一个控制块连接，在这个控制块上装有截止阀、快速卸荷阀和止回阀等。
加上不同的附加组件，可组成二种基本形式的执行机构，即开关型和控制型执行机构。
在引进型600MW汽轮机液压控制系统中，按执行机构的控制对象一般可分为高压主汽阀执行机构(共2套)，高压调节汽阀执行机构(共4套)，中压调节汽阀执行机构(共4套)以及中压主汽阀执行机构(共2套)。
除中压主汽阀执行机构为开关型执行机构外，其余均为伺服(控制)型执行机构。
在引进型300MW汽轮机液压控制系统中，按执行机构的控制对象一般可分为高压主汽阀执行机构(共2套)，高压调节汽阀执行机构(共6套)，中压调节汽阀执行机构(共2套)以及中压主汽阀执行机构(共2套)。
除中压主汽阀执行机构为开关型执行机构外，其余均为伺服(控制)型执行机构。
在国产型300MW汽轮机(东汽型／上汽型)液压控制系统中，按执行机构的控制对象一般可分为高压主汽阀执行机构(共2套／2套)，高压调节汽阀执行机构(共4套／8套)，中压调节汽阀执行机构(共2套／4套)以及中压主汽阀执行机构(共2套／4套)。
除中压主汽阀执行机构为开关型执行机构外，其余均为伺服(控制)型执行机构。
在国产型200MW汽轮机液压控制系统中，按执行机构的控制对象可分为高压主汽阀执行机构(共2套)和中压主汽阀执行机构(共2套)，这两种执行机构为开关型执行机构。
另外还有高压调节汽阀执行机构(共4套)和中压调节汽阀执行机构(共4套)，这两种执行机构为伺服(控制)型执行机构。
EH油系统讲解
EH油系统EH油系统按其功能分为三大部分:EH供油系统，执行机构部分，危急遮断部分.一、EH供油系统EH供油系统的功能是提供高压抗燃油，并由它驱动各执行机构，同时保持液压油的正常理化特性和运行特性.这种抗燃油是一种三芳基磷酸脂,它具有良好的抗燃性和液体的稳定性。
EH供油系统主要由EH油箱、EH油泵、出入口门、滤网、控制块、溢流阀、蓄能器、EH供回油管、冷油器以及一套自循环滤油系统和自循环冷却系统组成。
EH油从油箱经油泵入口门、入口滤网、EH油泵(高压变量柱塞泵）、EH油控制块（包括出口滤网、逆止阀、出口门、溢流阀）后，经高压蓄能器和高压供油母管HP送至各执行机构和危急遮断系统,系统执行机构的回油经有压回油母管DP、回油滤网、回油冷却器回到油箱；危急遮断系统的回油经无压回油母管DV1、DV2回油箱。
机组正常运行时无压回油母管中的回油为AST危急遮断控制块内危急遮断油经两个节流孔后的排油，在两个节流孔之间安装有两个压力开关，用来监视、试验AST电磁阀工作、动作情况。
1、设备介绍1)油箱：油箱板上装有液位开关、磁性滤油器、空气滤清器、控制块，另外油箱底部外侧装有电加热器,间接对EH油加热。
2)EH油泵:出口压力整定在14。
5±0.5Mpa，油泵启动后，油泵以全流量向系统供油，同时也向高压蓄能器供油, 当系统压力达油泵整定压力时,高压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油量相等时,泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油量时，油泵会自动改变输出流量，维持系统油压,当系统瞬间用油量很大时蓄能器将参与供油。
正常运行时一台油泵足以满足系统所需油量，偶尔在系统调节时间较长（如甩负荷）,或部分高压蓄能器损坏使系统油压降低的情况下，备用油泵可能投入.3)EH油控制块：安装于油箱顶部其包括：油泵出口滤网、油泵出口逆止阀、油泵出口门、溢流阀4)溢流阀:是防止EH油系统油压过高而设置的，当油泵上的控制阀失灵，系统油压＞17±0。
EH油系统组成及工作原理
汽机EH油系统
DEH（Digital Electro-Hydraulic）最基本的功能： 并网前，控制汽机转速 并网后，控制功率和主蒸汽压力
EH油系统功能：为DEH系统提供液压油。 EH油（抗燃油）：随着汽轮发电机组容量的不断增大，蒸
汽压力、温度不断提高，控制系统为了提高动态响应而采用 高压控制油，在这样情况下，为防止火灾而不能采用传统的 透平油作为控制系统的介质。所以EH系统国产化设计的液 压油为磷酸酯型抗燃油。其正常工作温度为20－60℃。
油压，当油压高于整定值时，将油送回油箱，确保系统正 常地工作。 d. 两个截止阀，正常全开，装在单向阀之后的高压管路上， 手动关闭其中的一个阀门，只隔离双泵系统中的一路，不 影响机组的运行，以便对该路的滤油器、单向阀以及泵等 进行在线维修或更换。
一、供油装置
其他附件 自循环滤油系统：在机组正常运行时，系统的流量较小故
一、供油装置
油箱
该油箱的容量设计满足1台大机和2台 50％给水泵小机的 正常控制用油。考虑抗燃油内少量水份对碳钢有腐蚀作用， 设计中油管路全部采用不锈钢材料，其他部件尽可能采用 不锈钢材料。油箱板上有液位开关、磁性滤油器、控制块 组件等液压元件。另外，油箱的底部安装有一个加热器， 在油温低于20℃时应给加热器通电，提高EH油温。
滤油效率较低。为了保证油系统的清洁度，使系统长期可 靠运行，在供油装置中增设独立自循环滤油系统。油泵从 油箱内吸入EH油，经过过滤器回油箱。 自循环冷却系统： 供油系统除正常的系统回油冷却外， 还增设一个独立的自循环冷却系统，以确保在非正常工况 （例如：环境温度过高）下工作时，油箱油温能控制在正 常的工作温度范围之内。 磁性过滤器：一组永久磁钢组成的磁性过滤器，以吸取EH 油中的铁金属垃圾，同时整套滤器可拿出来清洗及维护。 冷油器: 冷却水在管内流过，而系统中的油在冷油器外壳 内环绕管束流动。冷却水由冷油器循环冷却水的出口处的 电磁水阀控制。 电器箱: 电器箱内装有接线端子排及压力开关组件。
民用飞机EHAEBHAEMA技术浅谈[Word文档]
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民用飞机EHA/EBHA/EMA技术浅谈关键字：民用飞机EHA/EBHA/EMA技术浅谈本文为Word文档，感谢你的关注！【摘要】本文对EHA、EBHA、EMA在民用飞机上的应用，以及EHA、EBHA、EMA的架构、组成、特点进行了论述。
【关键词】EHA；EBHA；EMA0 前言�S着多电技术在民用飞机上的大量应用，以EHA、EBHA、EMA为代表的电动作器在民用飞机上应用越来越广泛，EHA/EBHA在空客A380和A350上的成功应用，EMA在波音787的成功应用。
EHA、EBHA、EMA最主要目的是电能系统部分取代原来的液压驱动部分，实现功率电传作动，从而减少了传统液压系统的重量和全机级的液压管路分布。
1 概念介绍EHA（Electrohydro-static actuation）电静液作动器，在民用飞机领域，EHA作为备份，在正常情况下不工作，仅当在作动器液压源失效的情况下使用。
EBHA（Electric backup hydraulic actuation）电备份液压作动器，EBHA具备两种模式，正常控制由液压驱动完成，备份模式下由电驱动完成。
在民用飞机领域，EBHA作动器在正常的飞行过程中开启工作，由液压驱动。
在失去液压能源的情况下，改用备份模式。
EMA（Electromechanical actuation）机电作动器，采用机电结构，电力作为驱动源，机械结构作为输出。
截止目前，民用飞机领域，仅波音787飞机上有EMA的应用，在787的左右4#及5#扰流板采用了EMA。
2 EHAEHA是电动静液伺服系统，EHA作动器本体由电机、电控单元、液压泵、液压油箱、检测阀、油滤、释放阀、管道和液压作动器组成，采用电机、液压泵一体化结构的集成设计制造。
其中，电机采用无刷直流270V电机，液压泵采用定量泵（Fixed displacement pump），泵完全封闭于液压油箱内，全封闭式的结构有效保证了泵在理想的条件下运行，可提供长久、免维护的使用寿命。
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Simple Mountings
简易的安装 • Installing a Integrated EHA could not be quicker – or easier, just like
Integrated EHA
Features and Benefits 功能和优点
1. Motor 电机 2. Pump 泵 3. Cylinder 缸 4. sensor传感器 5. Mounting type 安装方式6. Valves assembly阀组 7. Reservoir 油箱
5 Micro-Hydraulic System
Truck & All Terrain/Utility Vehicle 卡车和全地形/多用途车
• Tailgate locks 尾板锁定 • Utility vehicle attachments 多用途运载车附属装置 • Cart/trailer bed lifts 车/拖车床升降机
Miated EHA
Features and Benefits 功能和优点
Motor 电机
• A choice of 12VDC, 24VDC, 36VDC, 220VDC and 110VAC、220VAC、 380VAC motor makes it easy to match customer‘s power supply. 有12VDC至220VDC，以及110VAC、220VAC、380VAC多款电机可供选 择，可以很容易地匹配客户的电源供应。
Pump 泵
• The pump is fully enclosed within the fluid reservoir. The fully sealed hydraulic system ensures that the pump operates under ideal conditions, guaranteeing a long, maintenance-free service life. 泵完全封闭于液压油箱内，全密封式的液压系统保证了泵在理想的条件下 运行，可提供长久、免维护的使用寿命。
installing a cylinder or motor, and then connecting the flying leads to your power supply. In minutes, your Integrated EHA is ready for service. EHA的安装不能再快捷了，就像安装一个油缸或马达，然后将电缆端子接 到电源上，就这样，只用几分钟，电液作动器就可以使用了。
Medical/patient handling 医疗/病人设备
• Stretchers & beds 担架和医疗床 • Ambulance cots 救护床 • Wheelchair access ramps 轮椅进入坡道 • Kneeling handicap vans 下跪式残疾车
Micro-Hydraulic System
8 Micro-Hydraulic System
Integrated EHA
Features and Benefits 功能和优点
Robust One-Piece Housing
坚固可靠的一体式结构 • EHA features a tough, lightweight monobloc housing with
Integrated EHA
Application 应用
Military/Security 军事/安全 • Door opening 开门装置 • Cab lifts 驾驶室升降 • Armoured vehicle attachments 装甲车附属装置 • Hydraulic lift roadblocks 液压升降路障
Renewable Energy 新能源
• Solar panel positioning 太阳能电池板定位 • Wind turbine rotor locks 风力发电机转子锁定
4
Agriculture 农业
• Chute positioners 滑槽定位 • Sprayer arm lifts 喷雾器臂升降
• Integrated EHA combines high power density and integrates all the traditional function components – electric motor, reversing pump, special designed valves, reservoir, and double-acting hydraulic cylinder or hydraulic motor with light weight, low noise and a small envelope. 电液作动器集成了常规功能的液压元件——电机，双向泵， 特殊设计的阀组，油箱和双作用液压缸或液压马达，其特征 是功率密度大、重量轻、噪音低和体积小。
Group 组别
Seal Materials 密封材料
Fluid Medium 油液
Temperature Range 温度范围
Nitrile (NBR), PTFE,
N
Polyamide, enhanced polyurethane (AU)
Mineral Oil
矿物油
丁腈橡胶、聚四氟乙
-40°C to +80°C
Hydraulic Motor 液压马达
Motor type Gear Motor， Cycloid Motor 马达类型 齿轮马达、摆线马达
Stroke length Max. 2000mm, Depending on Torque
2 Micro-Hydraulic System
Integrated EHA
Application 应用
Turf Care/Lawn & Garden 草坪护理/草坪和花园
• Deck lifts 甲板升降机 • Mower blade lifts 割草机刀片升降机 • Golf course sprayers/sweepers 高尔夫球场喷雾器/清扫车
Sensor 传感器
• When need, the Power-Trim can be configured magnetostrictive sensor or induction switch, achieving to control the position of cylinder.
当需要时，可以在一体式动力系统中配置磁致伸缩传感器或感应开关，
从而实现对油缸位置的控制。
7
Micro-Hydraulic System
Integrated EHA
Features and Benefits 功能和优点
Control Valves Assembly 控制阀组件
• Special designed Pressure control valve, check valve, pilot operated check valve, flow control valve, directional control valve, solenoid valve proportional valve and so on constitute valves assembly, meeting the requirement of different operating.
Marine 海事
• Container slings 集装箱吊具 • Hatches 舱口启闭 • Yacht transom actuators 游艇横梁操纵
3
Material Handling 物料搬运
• Pallet lifts 托盘升降机 • Lift tables 升降台 • Scissors tables 剪叉式升降台 • Light aircraft tugs 轻型飞机拖车
烯、聚氨酯
Fluorocarbon elastomer F (FPM),PTFE, Polyamide
Fire resistant fluids based on phosphate esters (HFD-R) Also suitable for hydraulic oil at high temperatures or in hot
-20°C to +150°C
基于磷酸酯的难燃液，及适应
氟橡胶、聚四氟乙烯
于高温环境下的液压油。
10 Micro-Hydraulic System
Integrated EHA
Performance 性能
Actuator 执行器
Cylinder 液压缸
Bore sizes 缸径规格
From 20mm to 125mm 从20mm至125mm
的整体，由铝或钢制造而成，可靠耐用。连接点的减少使潜在的泄 漏大大减少，因而EHA是清洁环境工况中的理想选择。创新的设计 使EHA的体积很小，因而无论是在新产品中选用，或是用于替代现
有产品的元件，都是非常简单的事情。
9
Micro-Hydraulic System
Integrated EHA
Seals 密封
6 Micro-Hydraulic System
Integrated EHA
Features and Benefits 功能和优点
Double-Acting Actuator
双作用执行器
• Exceptional power density distinguishes the Parker Integrated EHA from other actuation solutions. The powerful hydraulic cylinder, which can be powered in both directions, delivers up to 250kN of force – and can achieve speeds of up to 250mm per second. Reversible cycloid hydraulic motor provides over 1,300 Nm of torque and smooth low speed performance. 出色的功率密度使EHA明显区别于其他的作动器。双作用液压缸，其最大 输出力可达250kN，最大输出速度可达250mm/s。双向液压马达，可提供 高达1300Nm的扭矩，且在低速下运行平稳。