Глобальный сдвиг в сторону самолеты с преимущественно электрическим приводом поставила электромеханические приводы в центр современного аэрокосмического проектирования. А линейный привод для авиационной техники преобразует электрическую энергию в точное линейное движение для управления поверхностями, выдвижения шасси и управления системами жизнеобеспечения. Между тем, электроцилиндр самолета — вариант с высоким усилием и сервоуправлением — всё чаще заменяет традиционные гидравлические цилиндры в системах первичного и вторичного управления полётом. В совокупности эти устройства позволяют снизить вес, избавиться от гидравлических трубопроводов и повысить удобство технического обслуживания на коммерческих, военных и космических платформах.

1. Основные и вспомогательные органы управления полётом

В настоящее время электромеханические приводы управляют элеронами, элеваторами, триммерами руля направления и спойлерами как на пилотируемых, так и на беспилотных летательных аппаратах. Такие компании, как Crouzet Aerospace и ITT Aerospace Controls поставляют компактные линейные приводы, которые управляют триммерами и заслонками капота с помощью приводных систем на винтовых передачах и долговечных двигателей постоянного тока с постоянными магнитами. Эти линейный привод для авиационной техники Устройства сертифицированы по стандарту RTCA-DO-160, что означает их устойчивость к экстремальным температурам, ударам и вибрации.

Рисунок 1 — Электромеханические приводы, размещенные по всему корпусу коммерческого самолета и предназначенные для управления полётом, шасси и вспомогательных систем.

На более крупных платформах, Parker Hannifin производит электромеханические приводы системы управления полётом, обеспечивающие управление выставлением спойлеров и закрылков. В самолётах Airbus A380 и Lockheed Martin F-35 используются Электрогидростатические приводы (EHA) — гибридная архитектура, в которой электродвигатель приводит в действие локальный гидравлический насос, соединенный с цилиндром. Это позволяет отказаться от многомильных гидравлических трубопроводов, сохранив при этом преимущества высокого усилие, характерные для электроцилиндр самолета.

2. Выдвижение и уборка шасси

Управление шасси — одна из самых сложных задач для электроцилиндр самолета поскольку он должен создавать усилие в тысячи ньютонов, при этом помещаясь в узкие полости крыла. Сафран В 2022 году компания представила полностью электрический привод передней стойки шасси, в котором традиционный гидравлический домкрат был заменен бесщеточным двигателем постоянного тока и шарико-винтовым механизмом. Система оснащена механизмом аварийного сброса в режиме свободного падения и встроенной системой обратной связи по положению.

Рисунок 2 — Испытание электрического привода передней стойки шасси компании «Safran».

Рисунок 3 — Разборный вид привода шасси с шарико-винтовым механизмом, включающего двигатель, зубчатую передачу и нагреватель.

CIRCOR Aerospace также разрабатывает приводы дверей основного и переднего шасси для коммерческих самолетов, используя резервированные электромеханические архитектуры, требуемые ВВС США. Эти линейный привод для авиационной техники В этих системах тяжелые гидравлические магистрали заменяются источниками питания на 28 В постоянного тока или 270 В постоянного тока, что позволяет снизить общий вес системы на 20 %.

3. Управление вектором тяги и космические двигатели

В космической отрасли, Ultra Motion поставляет высокопроизводительные линейные приводы для управления вектором тяги (TVC). Два привода Ultra Motion обеспечивают карданную подвеску двигателя второй ступени Ракета «Prime» от Orbex, обеспечивая высокую мощность в компактном корпусе. Компания также оказала поддержку Masten Space в ходе испытательных полётов по отработке технологий посадки на Марсе, где решающее значение имело быстрое и точное позиционирование сопла.

Рисунок 4 — Поперечное сечение электромеханического привода (EMA) с бесщеточным двигателем, планетарным редуктором и шарико-винтовым приводом — основными компонентами современного авиационного электроцилиндра.

Стартап в сфере гиперзвуковых технологий Хермеус использует сервоцилиндры Ultra Motion A2 — один из видов электроцилиндр самолета — для управления заслонками сопла во время испытаний с реальным зажиганием. Встроенная электроника BLDC и датчик абсолютного положения Phase Index обеспечивают надежную обратную связь в условиях сильной вибрации и термических нагрузок, превышающих 100 °C.

4. Использование беспилотных летательных аппаратов, конвертопланов и спутников

Беспилотные платформы являются пионерами в области полностью электрических приводов. Moog Линейные сервоприводы модели 974 обеспечивают позиционирование гондол на беспилотном летательном аппарате с наклонными роторами во время перехода в другой режим полета, работая в экстремальных условиях окружающей среды и в режиме длительной эксплуатации. На орбитальных аппаратах миниатюрные линейные приводы разворачивают солнечные батареи, антенные стрелы и крышки приборов — в таких задачах важен каждый грамм.

Рисунок 6 — Электромеханический привод системы управления полётом компании Parker с двумя дублирующими каналами.

5. Системы климат-контроля и инженерные системы

Помимо поверхностей, критически важных для полёта, линейный привод для авиационной техники Эти устройства управляют поддержанием давления в салоне, топливными клапанами и дроссельными заслонками воздуховодов. Sitec Aerospace Приводы, оснащенные бесщеточными двигателями maxon, используются в системах подачи воды, кислорода, гидравлической жидкости, топлива и воздуха. Компания ITT Aerospace Controls предлагает низкопрофильные приводы с двумя двигателями для систем климат-контроля (ECS), в которых резервирование имеет решающее значение для безопасности.

В системах обеспечения комфорта пассажиров электрические приводы регулируют клапаны увлажнения и расход охлаждающей жидкости, проходящей через радиаторы отопителя — это бесшумный, гигиеничный и точно регулируемый процесс по сравнению с пневматическими аналогами.

6. Электроцилиндр для авиационной техники и линейный привод для авиационной техники

Хотя эти термины иногда используются как синонимы, электроцилиндр самолета обычно под этим понимается установка с шариковым или роликовым винтом, приводимая в действие сервомотором и рассчитанная на высокие усилия, способная выдерживать основные лётные нагрузки (часто >5 кН). А линейный привод для авиационной техники Как правило, под этим термином подразумеваются компактные устройства с меньшим усилием, предназначенные для регулировки, выполнения вспомогательных функций и управления вторичными системами. Оба устройства имеют одинаковую электромеханическую основу: бесщеточный двигатель постоянного тока, редуктор, датчик положения и электронный блок управления приводом, однако цилиндр дополнительно оснащен жестким корпусом, фиксатором от вращения и встроенными тензодатчиками для управления усилием в режиме замкнутого контура.

От элеронов пассажирского самолёта до сопел с векторным управлением тягой орбитальной ракеты, линейный привод для авиационной техники и электроцилиндр самолета стали незаменимыми компонентами, обеспечивающими реализацию концепции «более электрифицированных» самолетов. Благодаря проверенным на практике решениям компаний Safran, Parker, Moog, Ultra Motion и ITT электромеханические приводы обеспечивают точность, надежность и снижение веса, которые необходимы для аэрокосмических платформ нового поколения. По мере перехода отрасли к полностью электрическим архитектурам роль этих приводов будет только расти — они сделают небо чище, космические аппараты легче, а техническое обслуживание проще.