生活方式的变迁，得益于技术的跃迁K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。从蒸汽时代到电气时代K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，再到信息时代，科技巨轮裹挟着时代滚滚向前，民用飞机作为“工业皇冠”、现代生活的标志，它身上的一切也折射着时代的进步。

　　民用飞机飞控作动系统是飞机的“肌肉”，负责飞机机翼、尾翼活动面的运动，为飞机三轴运动提供铰链力矩。本文以作动器为切面，浅谈“飞机肌肉”是如何一步步“上科技”的。

　　民用飞机的主舵面一般指副翼K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网、升降舵、方向舵K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，分别用于实现飞机的滚转、俯仰和偏航。扰流板作为次级舵面，可用于空中减速和地面破升以及配合副翼辅助滚转。

　　顾名思义，作动系统是让这些舵面绕着舵面铰链点或上下、或左右“动作”的系统。作动系统的执行终端一般为作动器。为驱动舵面偏转，作动器需要有一个可随指令伸缩的操纵接头；为克服高速飞行时施加在舵面上的气动载荷，作动器需要从能源系统获得足够的功率输出。

　　最早的民用飞机作动系统没有作动器K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，或者说K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，飞行员有力的手臂就是飞机的“作动器”。飞机从杆到舵采用纯机械传动，飞行员在驾驶舱里操作控制杆，通过连杆、钢索的传动组合驱动舵面发生运动K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。这种飞机是真正的“人机一体”，飞行员直接驱动舵面K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，舵面上的气动载荷也直接反馈到飞行员的手上K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。

　　显然，这样的传动方式只适合于早期飞行速度较慢的小飞机。随着飞机越做越大，速度越来越快，飞行员的“人力”终有穷尽时。但别急，液压时代还没来临，“作动器”尚未登场。20世纪早期的工程师们，将滑轮曲柄组加入了机械传动系统，通过摇臂长度的设计放大了飞行员施加在舵面上的力K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。在第一次世界大战中K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，SE 5A复翼飞机就采用了这种设计。

　　然而，这还不是机械设计的终章。工程师们还想到了利用舵面气动载荷来放大操纵力的方式。设计师在飞机的舵面上设计了伺服片，这样飞行员只需要较小的力去直接控制伺服片，伺服片发生偏转后将在主舵面上产生较大的气动载荷，从而实现间接驱动主舵面的效果。这种设计在40年后的波音737飞机上进行了应用，作为液压系统失效后的备份措施。

　　到了第二次世界大战前后的工程技术大发展的时期K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，当代作动系统也不意外地迎来了它真正的起点——机械-液压作动系统。通过引入液压助力器K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，进一步放大了作用在舵面上的输出力。飞行员对控制杆的操作通过钢索连杆机构传递给控制阀，于是控制阀的阀门打开，引入高压力的液压油进入助力器活塞缸驱动输出轴输出。控制杆发生的位移越大，助力器的阀门开度越大，助力越多。相较传统的纯机械作动系统，其输出力放大效率提升约6倍。波音公司707原型机是首先应用此类作动系统的民用飞机，但此时助力器还是名副其实的只“助一臂之力”K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，仍需通过下游的连杆机构实现舵面的运动K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。

　　20世纪40年代初期，以洛克希德星座飞机为代表的飞机开始应用助力器，其液压油压力约为1500psi。到了50年代，液压压力体制提升至3000psi。波音737飞机在60年代推出，使这项技术在民机应用上逐渐走向成熟。

　　1988年，空客公司带着A320坐到牌桌旁K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，一同带来的还有电传飞控系统以及电液伺服作动器（EHSV）K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。

　　如果说液压助力器是从能源端带来的革命，那么电液伺服作动器就是信号端的革命。电传飞控系统用计算机和线缆代替了原来的机械传动系统，飞行员对控制杆的操纵由计算机接收解算K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，对舵面的偏转指令以电信号的形式传递给终端作动器K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。作动器接收电信号后K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，通过力矩马达将电信号转化为微小的机械信号，再通过液压功率放大，实现了作动筒的线性输出和舵面的偏转运动。

　　电液伺服作动器一般由壳体和作动筒组成，具体可见《大飞机》杂志66页配图，它呈现了空客A380的4号扰流板电液伺服作动器K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。

　　可以说，3000psi压力体制的电液伺服作动器是作动器界的“主流经典款”，国产飞机ARJ21和C919上装配的也是此类作动器。但人类追求卓越的步伐永不停止，就像波音空客追求技术霸权的脚步不会停K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网。两大巨头相继向“更高压”“更多电”迈进。

　　更高压：2007年，空客推出A380飞机K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，率先采用了更高的5000psi压力体制的液压系统，接着波音787也采用了该压力体制。对于作动器而言K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，在更高的压力体制下，满足相同的输出力需求可以将尺寸设计得更小，但也意味着需要采用更新的材料（钛合金代替铝合金）、密封件和制造工艺。

　　更多电：“多电飞机”的概念由F35引入，在A350上发扬壮大。正如同电传飞控带来了电液伺服作动器，功率电传带来的是新一代多电作动器，由功率电代替液压能成为了作动器的能量来源。

　　目前多电作动器主要有EHA（电静液作动器）和EMA（机电作动器）两种。EHA接收功率电驱动内部的液压泵工作，仍然利用液压油为介质进行后端的伺服作动。EMA则彻底告别了液压油，直接由电机通过传动系控制作动器作动。

　　让我们回到最初的比喻，作动系统是飞机的“肌肉”，最初靠飞行员的“肌力”（Muscle power），后来靠“液压力”（Hydraulic power），最后靠“电力”（Electric power），既要更强大，也要更小巧，还要更智能。电传飞控方兴未艾，功率电传已在路上K8凯发旗舰厅AG发财(中国)官网，时代变迁，激励着技术跃迁，左右着主制造商的沉浮更迭。我们仰望星空的同时，更要记得星夜兼程地赶路。

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