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國際空間站的液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)對航天飛機(jī)至關(guān)重要，但在零重力空間站環(huán)境中維持的挑戰(zhàn)尚未解決?？臻g中的溫度變化使得在液壓系統(tǒng)中保持恒定的流體狀態(tài)幾乎不可能?？雌饋砗孟窨茖W(xué)家需要找到比長期使用的空間站液壓系統(tǒng)更可行的選擇。

液壓系統(tǒng)廣泛用于飛機(jī)控制起落架，襟翼，方向舵和制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)。使用液壓系統(tǒng)背后的原因是它有能力提供極高的力量和準(zhǔn)確的控制。尺寸是飛機(jī)和液壓系統(tǒng)提供最大功率和尺寸比的關(guān)鍵因素。這就是說，在太空中使用液壓系統(tǒng)來控制航天飛機(jī)和空間站的操作是一個(gè)明顯的選擇。與飛機(jī)一樣，太空穿梭機(jī)在主要作業(yè)中使用液壓系統(tǒng)，然而，空間站中的液壓系統(tǒng)并非單一系統(tǒng)。

在空間使用液壓的挑戰(zhàn)

設(shè)計(jì)太空應(yīng)用系統(tǒng)具有挑戰(zhàn)性，主要是因?yàn)檎婵?，巨大的溫度變化和缺乏重力?strong>液體系統(tǒng)也很危險(xiǎn)，以防液體顆粒流出系統(tǒng)，因?yàn)樗赡芪廴竟鈱W(xué)儀器和電子儀器。液體很難被捕獲，因?yàn)樗鼤?huì)漂浮在真空中，并且空間溫度的變化非常劇烈。當(dāng)太空站面對太陽時(shí)，溫度可能高達(dá)1200°C，而在陰影中，溫度下降約1500°C。隨著溫度的變化，液體的體積模量，粘度和潤滑/磨損等性能將隨著溫度而變化。電加熱器（加熱液體）和伺服控制反饋回路需要精確控制執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)。

成本不是問題，這完全取決于技術(shù)

雖然這些對成本敏感，但技術(shù)上可克服的問題，當(dāng)涉及到空間技術(shù)成本是世界最不關(guān)心的事情。真正的挑戰(zhàn)是有效利用太陽能電池板的有限功率。與直流伺服電機(jī)相比，液壓系統(tǒng)的效率非常低，并且在液壓系統(tǒng)中消耗了額外的能量以將液體保持在其工作溫度范圍內(nèi)。電動(dòng)機(jī)可以根據(jù)功率要求通過離合器接合和分離，而在液壓系統(tǒng)中，泵總是連接并且多余的液體將從泄壓閥返回，導(dǎo)致高功率消耗。

航天飛機(jī)液壓系統(tǒng)是唯一的選擇

然而，沒有液壓系統(tǒng)，航天飛機(jī)就無法運(yùn)行。Space Shuttle使用三種不同的獨(dú)立液壓系統(tǒng)作為備用發(fā)電機(jī)。這些系統(tǒng)以這種方式相互連接，即使在一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，其余兩個(gè)系統(tǒng)也可以以50％的功率運(yùn)行所有執(zhí)行器。這些液壓系統(tǒng)用于航天飛機(jī)上，以精確控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，以便：

三個(gè)航天飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī)的推力矢量控制主發(fā)動(dòng)機(jī)上各種閥門的推進(jìn)劑控制，主要和前起落架部署，主起落架制動(dòng)器和防滑＆鼻子轉(zhuǎn)向器

控制發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向（最終是航天飛機(jī)的方向）所需的力是巨大的（1850千牛），只有液壓系統(tǒng)能夠處理如此大的力量。同樣，起落架的部署，液壓制動(dòng)器和前輪轉(zhuǎn)向在大型電動(dòng)機(jī)無法安裝的偏遠(yuǎn)地區(qū)需要較大的作用力。為了處理這種應(yīng)用，液壓系統(tǒng)是唯一可用的選項(xiàng)。航天飛機(jī)上使用的液壓系統(tǒng)僅重80磅，能夠產(chǎn)生140馬力，而普通的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)重約350磅，產(chǎn)生135-150馬力的動(dòng)力。