对飞机液压助力器动态性能仿真分析

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1、2012年6月机床与液压Jun．2012第40卷第l1期MACHINETO0L&HYDRAUUCSVo1．40No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．11．034飞机液压助力器动态性能仿真分析杨家军，余震(华中科技大学机械学院，湖北武汉430074)摘要：分析液压助力器的工作原理，建立其数学模型，在Simulink环境下进行仿真，利用Matlab绘出仿真结果图形，研究结构参数及油压的变化对液压助力器动态性能的影响，为液压助力器的设计提供参考。关键词：液压助力器；数学模型；动态性能；稳态误差中图分类号：TH138文献标识码：

2、A文章编号：1001—3881(2012)11—113—3SimulationAnalysisonDynamicPerformanceofHydraulicPCUforPlaneYANGJiajun．YUZhen(SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430074，China)Abstract：TheoperatingprincipleofhydraulicPCUwasintroduced，anditsmathemat

3、icalmodelwasbuilt．SimulationwasmadeinSimulnikandthesimulationresultsweredrawnbyMatlab．Theinfluencesofstructuralparametemandoilpressondynamicper-formanceofhydraulicPCUwereresearchedtoprovidereferenceforthedesignofhydraulicPCUforplane．Keywords：HydraulicPCU；Ma~ematicalmodel；Dynamicperf

4、ormance；Steadystateerror飞机员通过液压助力器操纵平尾，因此液压助力回到垂直状态，此时节流窗口关闭，助力器工作结器的性能对飞机纵向稳定性有较大影响。严重的助力束。在操纵过程中，舵面的作用力并不传到操纵系统器抖动将引起飞机的纵向飘摆，给飞机的操纵带来严前端，飞机员只需克服助力器的滑阀摩擦力。重问题，甚至酿成事故；而轻微的助力器抖动虽然不易发现，但对高速飞机的稳定性及军用飞机操纵的准1、2-内腔确性造成影响，如在空战中使飞机员不易瞄准敌机，卜滑阀4一拉杆直接妨碍了空战的胜利J。因此液压助力器性能的5一活塞杆头部6一支座研究对飞机的设计十分重要

5、。7一作动筒作者利用Matlab／Simulink对液压助力器输出位8-活塞移进行仿真，分析助力比、阀口重叠形式、阀口形状等结构参数及油压的变化对液压助力器性能的影响，图1助力器原理图结合飞机要求尺寸质量小等特点，为飞机液压助力器2数学模型相关参数的设计提供依据。为分析主要参数的影响，假设供油压力P。稳定，1原理分析不计管道中压力损失，回油路压力为零。根据液压助图1所示为一种典型的飞机液压助力器原理图，力器的结构及工作原理，建立滑阀开口面积方程、流它包含分配机构(滑阀3)、执行机构(活塞8及活量方程、连续性方程及负载力平衡方程。塞杆头部5)和反馈机构(杆AOB

6、)3个基本部分。2．1滑阀开口面积方程的建立助力器的输入量为；，输出量为，带动平尾偏假定阀口为矩形，考虑死区存在因素，有以下方转。程：当驾驶杆有位移输入时，由于支点0的作用，(1)滑阀3向左移动，从而节流窗口打开，进油路通过阀口与作动筒的内腔2相通，而回油路则与作动筒的内e=(2)腔1相通，两腔的压力差使活塞向右运动，进而使已倾斜的杆AOB顺时针旋转。经过一段时间后，AOB收稿日期：2011—05—11作者简介：杨家军(1953一)，男，教授，博士生导师，研究方向为智能机械计算机仿真与机械振动。E—mail：6813672@qq·COmo·114·机床与液压第

7、40卷A=eb(3)可在同一坐标中画出参数不同的仿真图形，据此可分式中，为阀芯相对位移，ni为助力比，i为输入位析结构参数对助力器动态性能的影响。移，n．为反馈比，；为输出位移，e为阀口实际开度，e为阀口最大开度，e。为死区大小，A为滑阀开口面积，b为滑阀I71宽度。2．2流量方程的建立不计管道中压力损失，油液流经滑阀节流窗13的流量Q为：Q=caAe√吾△psign()(4)图2液压助力器传递函数方块图3．1助力比(反馈比)△p：(>0取一，<0取+)(5)反馈比n；指在点不动情况下，滑阀的相对开式中：C为流量系数，P为油液密度，△p为阀口压度e与输出端位移

8、之比，其数值上等于助力比1／,．。降，