射流管伺服阀在航空航天领域的应用

0  前言

　　射流管伺服阀因其前置级为射流管式放大器而得名，它与一般双喷挡型伺服阀相比具有极强的抗污染性。射流管伺服阀的设计原则强调可靠性。其先导级最小开口处允许先导级可通过的污染颗粒尺寸几乎比挡板阀大一个数量级，一般情况下使用喷嘴挡板阀的油液清洁度要求达到NAS6级，并要在阀的进油口前设置过滤精度小于10µm的滤器。而在使用射流管阀的场合下，用NAS8级已经足够，且滤器用25µm也够了。另外其使用大直径的阀芯用以对阀芯产生大的驱动力，以增加抗污染能力；采用大行程使腐蚀减小到最小，同时提高零位特性。故由于其具有抗污染能力强、可靠性高的优点，国内外在航天、航空领域的应用较为广泛。

1  射流管伺服阀原理

　　射流管电液伺服阀是力反馈两级流量控制阀，其结构原理见图1。力矩马达采用永磁结构，弹簧管支承着衔铁射流管组件，并使马达与液压部分隔离，所以力矩马达是干式的。前置级为射流放大器，它由射流管与接受器组成。当马达线圈输入控制电流，在衔铁上生成的控制磁通与永磁磁通相互作用，于是衔铁上产生一个力矩，促使衔铁、弹簧管、喷嘴组件偏转一个正比于力矩的小角度。经过喷嘴高速射流的偏转，使得接受器一腔压力升高，另一腔压力降低，连接这两腔的阀芯两端形成压差，阀芯运动直到反馈组件产生的力矩与马达力矩相平衡，使喷嘴又回到两接受器的中间位置为止。这样阀芯的位移与控制电流的大小成正比，阀的输出流量就比例于控制电流了[1]。

　　图1  CSDY型伺服阀结构原理图

2  射流管伺服阀特点

　　2.1  抗污染性

　　射流管伺服阀是靠射流喷嘴喷射工作液，将压力能变成动能，控制两个接受孔获得能量的比例来进行力的控制。这种方式的阀射流喷嘴大，由污粒等工作液中杂物引起的危害小，抗污染能力强。且射流管式液压放大器的压力效率及容积效率高，一般为７０％以上，有时也可达到９０％以上的高效率，输出控制力（滑阀驱动力）大，提高了抗污染能力。其次由于射流管式先导级比喷嘴挡板式的控制力大，所以射流管式伺服阀阀芯的直径和行程，比喷嘴挡板式的大而长，故其驱动力也越大，即使有一点杂物和污粒，滑阀级也能顺利工作，进一步提高了抗污染能力。

　　2.2  可靠性

　　由于射流管是在喷嘴的下游进行力控制，当喷嘴被杂物完全堵死时，因两个接受孔均无能量输入，滑阀阀芯的两端面也没有油压的作用，反馈弹簧的弯曲变形力会使阀芯回到零位上，伺服阀可避免过大的流量输出，具有“失效对中”能力，并不会发生所谓的“满舵”现象。另外其先导级在工作时会产生磨蚀，但射流管式与喷嘴挡板式比较，其磨蚀的产生与性能变化的程度低于喷嘴挡板阀，其接受器的尖边即使经高压油长期冲刷凹陷下去，但仍有分水岭的作用，只要其与喷嘴的距离不大于喷嘴直径的3.5倍，对伺服阀性能的影响非常小。射流管式伺服阀的力矩马达零件全部采用压配及焊接结合成一体，并经严格的时效处理消除内应力，结构牢固稳定，零位漂移小，更能承受强冲击及振动。根据上述，说明其具有较高得稳定性、可靠性。高于双喷嘴挡板阀。[2]