民用飛機EHA/EBHA/EMA技術淺談

陳才

【摘 要】本文對EHA、EBHA、EMA在民用飛機上的應用，以及EHA、EBHA、EMA的架構、組成、特點進行了論述。

【關鍵詞】EHA；EBHA；EMA

0 前言

隨著多電技術在民用飛機上的大量應用，以EHA、EBHA、EMA為代表的電動作器在民用飛機上應用越來越廣泛，EHA/EBHA在空客A380和A350上的成功應用，EMA在波音787的成功應用。

EHA、EBHA、EMA最主要目的是電能系統部分取代原來的液壓驅動部分，實現功率電傳作動，從而減少了傳統液壓系統的重量和全機級的液壓管路分布。

1 概念介紹

EHA（Electrohydro-static actuation）電靜液作動器，在民用飛機領域，EHA作為備份，在正常情況下不工作，僅當在作動器液壓源失效的情況下使用。

EBHA（Electric backup hydraulic actuation） 電備份液壓作動器，EBHA具備兩種模式，正常控制由液壓驅動完成，備份模式下由電驅動完成。在民用飛機領域，EBHA作動器在正常的飛行過程中開啟工作，由液壓驅動。在失去液壓能源的情況下，改用備份模式。

EMA（Electromechanical actuation） 機電作動器，采用機電結構，電力作為驅動源，機械結構作為輸出。截止目前，民用飛機領域，僅波音787飛機上有EMA的應用，在787的左右4#及5#擾流板采用了EMA。

2 EHA

EHA是電動靜液伺服系統，EHA作動器本體由電機、電控單元、液壓泵、液壓油箱、檢測閥、油濾、釋放閥、管道和液壓作動器組成，采用電機、液壓泵一體化結構的集成設計制造。其中，電機采用無刷直流270V電機，液壓泵采用定量泵（Fixed displacement pump），泵完全封閉于液壓油箱內，全封閉式的結構有效保證了泵在理想的條件下運行，可提供長久、免維護的使用壽命。

其簡要的作動控制原理圖1所示，通過飛控計算機發動指令給電液控制單元，在電源的輸入下，通過電機驅動液壓泵工作，從而驅動作動筒作動，并反饋作動筒位置信息給飛控計算機。

其主要的特點為：1）完全采用電源作為輸入功率，不需要集中式液壓能源供應（也就是液壓能源系統）；2）自封閉箱體，其內部機理仍然為液壓傳動；3）功率密度大，重量輕、噪音低、體積小；4）由于彈性密封件易老化，因此EHA的使用時間較短，5-10年。

3 EBHA

EBHA由電機、液壓泵、作動筒、功率控制器、伺服閥和電控單元等元器件組成，它通常被作為傳統的液傳系統與備份電液系統結合成雙余度的配置，因此，EBHA含有兩個獨立的能源（傳統的集中液壓源和EHA所需的電源），任何一種能源可通過模式切換獨立地驅動同一作動筒，EHA模式作為備份，待電液作動系統出現故障時接替工作，此切換是由特制的電磁換向閥完成的。其中，電機為270V直流電機，液壓泵也采用定量泵（Fixed displacement pump） 。

EBHA可以認為是傳統的電液伺服作動器加上備份的EHA構成的雙余度配置，并集成在一個模塊內，如圖2所示。正常模式下，飛控計算機控制單元通過對伺服控制閥發送命令信號，從而調節液壓流量，驅動作動器帶動舵面工作；在備份模式下，切換至電靜液驅動模式（也就是EHA模式），通過飛控計算機發送指令給電液控制單元，按照EHA的方式工作。

EBHA的主要特點有：1）通常比雙串聯或兩個獨立的單個作動器體積小，重量輕，但結構復雜；2）滿足失去液壓系統的要求；3）通過模式切換獨立地驅動同一作動筒。

4 EMA

EMA相對EHA/EBHA而言，EHA/EBHA的內部機理屬于液壓作動，而EMA完全采用機械結構，完全取消了液壓源，直接由無刷直流電機驅動機械結構。EMA作動器本體由電動機、機械傳動鏈、控制單元、以及位置、速度、電壓和電流監控裝置等組成，其中電機采用270V直流電機。

在工作狀態下，通過飛控計算機發動指令給控制電子，通過直流電機直接驅動機械結構，轉換為輸出桿的直線位移動作，從而驅動舵面工作，并反饋位移位置等信息給飛控計算機。

EMA的主要特點：1）結構緊湊、便于安裝、工作效率高、無污染、系統可靠性高、便于維護；2）因為它沒有內部液壓系統，更小、復雜性更低、內部零件少、剛度更好；3）因為沒有液壓系統的效率問題和泄漏問題，EMA更有效率也更適合于長期貯存，壽命較長，一般10年以上，但是需要定期的潤滑。

【參考文獻】

[1]王鳿.EMA、EHA和IAP三種作動器比較[J].戰術導彈控制技術，2010，4.

[2]王占林，裘麗華，李軍.功率電傳作動系統的發展趨勢[J].

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