某型航空发动机落压比调节器性能及故障分析

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1、第37卷第4期航空发动机V01．37No．42011年8月AeroengineAug．2011某型航空发动机落压比调节器性能及故障分析苏志善，王大迪(西安航空动力控制有限公司，西安710077)摘要：根据某型航空发动机落压比调节器的控制原理，建立压力比敏感元件的数学模型，分析了落压比调节器的滞环误差、不敏感区、灵敏度等影响参数。分析结果表明：7r值偏离故障是由薄膜灵敏度太差和反馈弹簧力值偏小造成的。关键词：落压比；灵敏度；滞环误差；液压机械调节器；故障分析；航空发动机PerformanceandFailureAnalysisofanAeroengineN

2、ozzlePressureRatioRegulatorSUZhi—shan，WANGDa—di(xianAviationPowerControlCo．，Ltd，Xian710077，China)苏志善(1984)，男，从事航空发动机Abstract：Basedonthecontrolprincipleofanaeroenginenozzlepressureratio控制系统设计和研发。regulator，amathematicalmodelofpressureratiosensorwasestablished．Theparameters收稿日期：2011

3、-05—20includinghysteresiserror，insensitiveregionandsensitivityofnozzlepressureratioregulatorwereanalyzed．Theanalysisresultsindicatethatthefailureof仃Tdepa~ureresultfrombadfilmsensitivityandsmallspringforcevalueKeywords：nozzlepressureratio；sensitivity；hysteresiserror；hydro-mechanic

4、alregulator；failureanalysis；aeroengine利用分析结果准确找到某台喷口加力调节器的故障0引言原因，成功地排除了故障。作为控制系统研制的顶层要求，航空发动机控制1落压比调节器计划对控制系统设计具有决定性意义。该计划的基本目标：(1)在给定的工作状态下，使发动机获得最佳的某型喷口加力调节器的发动机落压比仃调节系推力特性和经济性；(2)在给定的过渡过程时间内，保统是指发动机在中问及最大状态下按给定程序调节持给定的工作状态不变和实现发动机工作状态转换；涡轮的总落压比(PJ尸6，其中P2是发动机高压压气机(3)限制稳态和过渡态发动

5、机元件上的机械负载和热后的空气压力、是低压涡轮后的燃气压力)的变丌T负载，以保持发动机工作过程的稳定性和结构强度。值调节系统。根据不同的发动机进气总温来实现近代加力式涡扇发动机有2种喷口控制计划：(1)保该温度下的丌T控制，其换算关系为持风扇出口气流速度按一定规律变化的；(2)保持涡7r叶6Tl一c(1)轮落压比按一定规律变化的。上述2种喷口控制计划式中：口、b、c为常数。已分别用于美、俄大中推力级涡扇发动机。该控制系统是1个闭环控制系统，通过喷口临界某型航空发动机是中国自行设计研制的新一代截面面积的调节实现落压比的控制，其功能如图l所加力式双轴涡轮风扇

6、发动机，其喷口控制计划采用保示，结构原理如图2所示。持涡轮落压比按一定规律变化的。实现该计划的某型27TIT调节系统调节精度和影响因素分析喷口加力调节器是集加力燃油控制和喷口控制于一身，具有完善的发动机状态控制功能的液压一机械式为了分析落压比调节器的滞环误差、不敏感区和控制系统。本文分析了该落压比调节器的各项性能，灵敏度，对件l0杠杆进行受力分析，(如图3所示)。杠38航空发动机第37卷图3件10杠杆受力挡板开度增大，由文献【4】可知，挡板负载为=++PQ(3)式中：为喷嘴液体动负载；为静压力负载；d、Q、分别为喷嘴直径、流量和压力。喷嘴挡板的开度微增大

7、后，喷嘴流量Q增加，图1丌T调节器功能增大；但是喷嘴腔压力减小，减小，经计算挡板负载力的变化量极小，本文将其忽略不计。而系统阻尼是1个固有力，薄膜微量上移△L其变化也极小，本文也忽略不计。本文只考虑3个弹簧力的变化，所以杠杆的力矩平衡方程为CE3+DF：=BFt2+A【l+S(2-P~)-F,J(4)(开喷口)作动筒尤杆腔￡中。：。+×AL．，：+×△，J，，喷r】源砂来作动筒有杆腔(关闭喷口)=+KB×AL1(5)墨§自定压活门燃油喷口关闭信号瞄蠲从控制腔燃油固自喷口油泵的高丘燃油哪从喷口加力调节器到关闭尾喷u的燃油匠盈燃油压力式中：。、KK．。均为弹

8、簧刚度。田从喷[]加力调节器到打开尾喷口的燃油口燃油增压泵进门燃油将式(5)代入