مشغل كهروهيدروليكي

تستبدل المشغلات الكهروهيدروليكية ( EHAs ) الأنظمة الهيدروليكية بمشغلات مستقلة تعمل بالطاقة الكهربائية فقط . وتُغني هذه المشغلات عن الحاجة إلى مضخات وأنابيب هيدروليكية منفصلة ، ​​لاحتوائها على مضخة خاصة بها، ^{[ 1 ]} مما يُبسط بنية النظام ويُحسّن السلامة والموثوقية. طُوّرت هذه التقنية في الأصل لصناعة الطيران، لكنها توسعت منذ ذلك الحين لتشمل العديد من الصناعات الأخرى التي تستخدم الطاقة الهيدروليكية بشكل شائع.

كانت الطائرات تُتحكم في الأصل بواسطة أسطح ديناميكية هوائية صغيرة تُشغل بواسطة كابلات متصلة بأذرع تُضخّم حركة الطيار، مستفيدةً من الميزة الميكانيكية . ومع ازدياد حجم الطائرات وتحسن أدائها، ازدادت القوى الديناميكية الهوائية المؤثرة على هذه الأسطح إلى درجةٍ لم يعد بإمكان الطيار معها التحكم بها يدويًا عبر نطاق واسع من السرعات - فالتحكم الذي يوفر ميزة كافية للتحكم بالطائرة عند السرعات العالية، يُفقدها السيطرة بشكل كبير عند السرعات المنخفضة عندما تقل القوى الديناميكية الهوائية. وقد عانت العديد من الطائرات في المراحل الأولى من الحرب العالمية الثانية من هذه المشاكل، ولا سيما طائرتي ميتسوبيشي زيرو وبي -38 لايتنينغ .

ابتداءً من أربعينيات القرن العشرين، استُخدمت الأنظمة الهيدروليكية لمعالجة هذه المشاكل. في بداياتها، كانت المضخات الهيدروليكية المتصلة بالمحركات تُغذي أسطح التحكم المختلفة بزيت عالي الضغط عبر أنابيب. في هذه الحالة، كانت صمامات صغيرة تُركّب على كابلات التحكم الأصلية، للتحكم في تدفق الزيت إلى مشغل متصل بسطح التحكم. من أوائل تطبيقات نظام التعزيز الهيدروليكي تركيبه على الجنيحات في طرازات P-38L المتأخرة من الحرب، مما ألغى الحاجة إلى جهد بشري كبير لتحقيق معدل دوران أعلى. ^{[ 2 ]}

تطورت الأنظمة، فاستبدلت الوصلات الميكانيكية للصمامات بضوابط كهربائية، مما أدى إلى ظهور تصميم "التحكم الإلكتروني " ^{[ 3 ]} ، ومؤخرًا، أنظمة الشبكات الضوئية المعروفة باسم " التحكم الضوئي ". تتطلب جميع هذه الأنظمة ثلاثة مكونات منفصلة: نظام الإمداد الهيدروليكي، والصمامات وشبكة التحكم المرتبطة بها، والمشغلات. ونظرًا لاحتمالية تعطل أي من هذه الأنظمة وتعطيل الطائرة، فإن وجود أنظمة احتياطية ضروري، مما يزيد من تعقيد النظام بشكل كبير. إضافةً إلى ذلك، يُعد الحفاظ على ضغط الزيت الهيدروليكي استنزافًا مستمرًا للطاقة.

كان من أوائل استخداماتها في قاذفة القنابل أفرو فولكان وطائرة الركاب فيكرز VC10، والمعروفة باسم وحدات التحكم في الطيران الآلية. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

كان التطور الأساسي الذي أدى إلى إمكانية استخدام المحركات الكهروميكانيكية هو المحرك التقليدي ذو التحكم الدقيق بالتغذية الراجعة، أو محرك الخطوة عالي القدرة . ^{[ 7 ]} صُممت محركات الخطوة لتتحرك بزاوية ثابتة مع كل نبضة تيار، وتفعل ذلك بشكل متكرر وبدقة متناهية. وقد استُخدم كلا النوعين من محركات القيادة لسنوات، لتشغيل أنظمة التحكم في الحركة وأدوات التحكم الرقمي ، على سبيل المثال.

في نظام EHA، تُستخدم نسخ عالية القدرة من هذه المحركات لتشغيل مضخة عكسية، موصولة بأسطوانة هيدروليكية. تقوم المضخة بضغط سائل التشغيل، عادةً ما يكون زيتًا هيدروليكيًا، مما يرفع الضغط داخل الأسطوانة مباشرةً، ويؤدي إلى تحريكها. يتكون النظام بأكمله، من المضخة والأسطوانة وخزان السائل الهيدروليكي، من وحدة واحدة متكاملة.

بدلاً من تزويد الطاقة اللازمة لتحريك أدوات التحكم من مصدر هيدروليكي خارجي، يتم تزويدها عبر أسلاك كهربائية عادية، وإن كانت أسلاكًا أكبر من تلك المستخدمة في نظام التحكم الإلكتروني. ويتم التحكم في سرعة الحركة باستخدام تعديل رمز النبض . والنتيجة هي نظام "التحكم الإلكتروني بالطاقة"، حيث يتم إرسال كل من التحكم والطاقة عبر مجموعة واحدة من الأسلاك. ^{[ 8 ]}

وبالتالي، يمكن توفير التكرار باستخدام وحدتين من هذا النوع لكل سطح، ومجموعتين من الأسلاك الكهربائية. وهذا أبسط بكثير من الأنظمة المماثلة التي تستخدم مصدرًا هيدروليكيًا خارجيًا. إضافةً إلى ذلك، يتميز نظام التزويد الهيدروليكي الكهربائي (EHA) بأنه لا يستهلك الطاقة إلا عند تحريكه، ويُحافظ على الضغط داخليًا عند توقف المحرك. وهذا بدوره يُقلل من استهلاك الطاقة في الطائرة عن طريق إلغاء السحب المستمر للمضخات الهيدروليكية. كما يُساهم نظام التزويد الهيدروليكي الكهربائي في تقليل الوزن، وتحسين انسيابية التصميم بفضل تقليل مسارات الأنابيب الداخلية، وخفض الوزن الإجمالي لنظام التحكم. ^{[ 9 ]}

• التشغيل الكهروهيدروستاتيكي ، يونغ وفرانكلين
• التشغيل الكهروهيدروستاتيكي ، باركر