某型渦軸發(fā)動機轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)建模仿真研究-論文.pdf

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1、第14卷第17期2014年6月科學技術(shù)與工程Vo1．14No．17Jun．20141671—1815(2014)17—0303—04ScienceTechnologyandEn~neefing⑥2014Sci．Tech．Engrg．航空航天某型渦軸發(fā)動機轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)建模仿真研究傅強(中國民航飛行學院飛行技術(shù)學院，廣漢618307)摘要針對某型渦軸發(fā)動機燃油調(diào)節(jié)器的工作特點，對其中的重要部件——轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)進行了建模仿真研究。通過對其結(jié)構(gòu)及工作原理的深入分析，得出其動、靜態(tài)條件下具體的數(shù)學模型。為驗證模型的正確性，在AMESim軟件中搭建了轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)組件的模型；并對其進行了仿真驗證。仿真結(jié)果表

2、明，轉(zhuǎn)速伺服活塞可以很好地隨著頂桿位移的變化而變化，和噴嘴擋板的流通面積基本一致，滿足了系統(tǒng)性能要求指標，對渦軸發(fā)動機的設計具有實用價值。關(guān)鍵詞渦軸發(fā)動機轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)數(shù)學模型AMESim中圖法分類號V233．71；文獻標志碼A某型渦軸發(fā)動機為帶自由渦輪的渦輪軸發(fā)動制造技術(shù)要求低；靈敏度高，動態(tài)響應快；沒有滑閥機。其燃油系統(tǒng)由機械液壓調(diào)節(jié)器(以下簡稱為調(diào)與襯套相對滑動的表面，對工作介質(zhì)的污染不敏感，節(jié)器)提供燃油增壓、燃油流量計算、燃油計量和燃工作可靠，引。油切斷等功能。它對發(fā)動機燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)速進行控制；并實現(xiàn)壓氣機可變幾何形狀調(diào)節(jié)計劃，作動并操縱防冰和放氣活門。轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)是燃油計量系統(tǒng)的重要

3、組成部分。正常工作期間，功率軸給定燃氣發(fā)生器最大轉(zhuǎn)速。動力渦輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)期間，如果動力渦輪轉(zhuǎn)速高于設定值，通過調(diào)整電液伺服閥電流，使伺服系統(tǒng)中的伺服活塞移動，關(guān)小燃油計量活門周向開口大小。計量活門流通面積減小，供油量減小，發(fā)動機燃氣發(fā)生器轉(zhuǎn)速下降，自由渦輪做功能力降低，直到獲得要求的動力渦輪調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為止。伺服活塞移動的同時，反映伺服活塞位置的位移傳感器輸出信號反饋到燃油調(diào)節(jié)器l4J。1轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)數(shù)學模型建立圖1轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)由噴嘴擋板、節(jié)流孔、彈簧和活塞Fig．1Schematicdiagramofspeedservosystem等組成，如圖1所示。活塞上端為定壓油，下端為伺

4、服油，伺服油壓由噴嘴擋板的開度確定，Y為伺服活1．1噴嘴擋板工作原理塞的移動方向。當頂桿向下移動，使噴嘴擋板的開噴嘴擋板由固定節(jié)流嘴、噴嘴和擋板組成。壓度增加，伺服油壓變小。在油壓力差的作用下，活塞力為P的工作介質(zhì)經(jīng)過固定節(jié)流嘴后，一部分進入向下移動，同時帶動噴嘴向下移動，使噴嘴擋板的開活塞工作腔，另一部分經(jīng)過噴嘴與擋板之間的環(huán)形度變小，從而使伺服油壓壓力升高。當伺服油壓壓面積流入壓力為P的低壓腔。固定節(jié)流嘴后的壓力與定壓油壓力相等時，活塞停止移動，穩(wěn)定在某一力為P。噴嘴與擋板之間的環(huán)形面積為A=相應位置，從而實現(xiàn)活塞位移對頂桿位移的跟隨。,rrd：(h。一Y)，其中，d：為噴嘴直徑，Y為擋板

5、位移，h。與滑閥相比，噴嘴一擋板閥的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，為的計算基準，(h。一Y)為擋板與噴嘴之間的距離，稱為擋板開度。擋板開度變化時，環(huán)形面積A變2o13年7月19日收到國家自然科學基金(61179073)資助化，通過環(huán)形面積的工作介質(zhì)流量和噴嘴前壓力P。作者簡介：傅強(1974一)，男，滿族，遼寧丹東人，副教授，碩士生導師。均變化，所以環(huán)形面積為一可變的節(jié)流面積。它的研究方向：航空推進系統(tǒng)控制等。E-mail：~a311f@163．eom。作用與滑閥凸臺控制的襯套窗口面積的作用相同，304科學技術(shù)與工程14卷通過改變擋板開度來改變環(huán)形流通面積，以控制通gv，Lqv，1一qv，2往活塞腔的壓力。

6、當擋板開度增大到使環(huán)形面積大A11＼一2A2＼=于噴嘴節(jié)流孔面積時，節(jié)流面積為噴嘴節(jié)流孔面積，節(jié)流面積不再變化。。-tl,2'rrd2h㈩1．2壓力面積比特性噴嘴擋板的壓力面積比特性是假定活塞位置不2基于AMESim的轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)建模變時，固定節(jié)流嘴之后壓力與噴嘴擋板有效環(huán)形節(jié)流面積A和固定節(jié)流嘴有效節(jié)流面積A之比AMESim(advancedmodelingenvironmentforper—(簡稱面積比)的關(guān)系。若a表示面積比，則P=formingsimulationofengineeringsystems)是法國P。(0)，其中Imagine公司于1995年推出的基于功率鍵合圖的液壓／機

7、械系統(tǒng)建模、仿真及動力學分析軟件。AMESim口一：：]：K(h。一y)：觸為用戶提供了一個時域仿真建模環(huán)境，可使用已有模型和(或)建立新的子模型元件，構(gòu)建優(yōu)化設計所需(1)的實際原型，采用易于識別的標準ISO圖標和簡單直式(1)中，K：4~2d2，為環(huán)形節(jié)流面積的流量系觀的多端口框圖，方便用戶建立復雜系統(tǒng)及用戶所需的特定應用實例，可修改模型和仿真參數(shù)，進行穩(wěn)態(tài)數(shù)；為固定節(jié)流嘴節(jié)流面積流量系數(shù)；d