燃油计量装置回油型面特性分析

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1、2010缶鞭36董第6期V01．36No．6Dec．2010己己／己3燃油计量装置回油型面特性分析曾德堂1,2W王曦1。覃道亮1。徐敏1(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．西安航空动力控制有限公司，西安710077)曾德堂(1976)。男。在读博士研究生，从事航空发动机控制、设计与建模仿真研究。收稿El期：2010-03-191引言关于燃油计量装置回油型面的研究开展较广，但鲜有论文发表；另由于试验周期、条件以及成本因素等使得试验不可避免存在一定局限性，虽然试验法适合工程应用，但对全面研究与分析回油型面特性规律仍有不足之

2、处，相对于试验法来说，采用等面积分析理论，有助于深化对回油型面设计认识及理解，有利于消化一吸收以及掌握型面对装置动稳态影响机理。国内涉及型面设计、分析文献较少，已有的研究也仅局限摘要：回油型面会影响活门动、稳态特性．体现活门回油能力，决定活门流量、压力增益及流量一压力系数等特性。提出了等面积法分析回油型面理论，研+究了三角形、矩形、圆形、锥形4种回油型面特性，探讨了型面与流量、压力增益及流量一压力系数的关系．揭示了型面特性的变化规律。关键词：回油型面；等面积分析法；流量一压力；增益FuelScavengerContourPerformanceAn

3、alysisofFuelMeteringDevicesZENGDe—tan91tWANGXil，TANDao—liang’，XUMinl(1．SchoolofJetPropulsion，BeilmguIlive玮ity，Beijing100191，China；2．Xi’anAviadonPowerControlCo．，Ltd，xi’all710077。China)Abstract：Thefu,lscavengercontourCaTSaffectedthedynamicandsteoay-statecharacteristics，reflecte

4、dthevalvescavengerabaar,decidedthecharacteristicsofthevalveflow，pressuregainandflow-pressurecoe2Ttcient．Thefuetscavengertheoryofequal-areaanalytics11)a$proposed．Thef^肌g如，rectangle，circles，呷e．，沁Zscavengercharacteristicswerestudied．Therelationsamongthecontourandflow，pressureg越瑚

5、，伽办andpressurecoefficientswerediscussed．Thevariationlawofthecontourcharacteristicst‘，∞revealed．Keywords：fuelscavengecontour；equal-areaanalytics；flow—-pressure；gain在型面设计尺寸，并未进行型面设计及特性分析【L习；而其他研究对型面设计多采用仿制与试验相结合的方法。本文借鉴已有研究成果，并对其不足，采用等面积分析法研究了三角形、矩形、圆形及锥形等回油型面特性机理，揭示了各型面对装置动稳态特

6、性、‘计量精度及调节时间的影响。2回油型面及特性方程航空发动机控制系统广泛采用液压型面结构，特别是燃油计量装置，如计量活门型面、回油活门型面结构等。燃油计量装置结构如图1所示，该装置由齿轮泵、压差活门及计量活门等组成，其2010年鬟36翟纂6■V01．36No．6Dec．2010回油型面集于压差活门中。压差活门通过自调功能，保持前后压差恒定，实现计量流量与流通面积成线性关系。而回油活门则保证多余燃油回流，回油型面决定活门回油能力，并影响装置动稳态特性、计量精度及调节时间。发动机复杂多变的工况，使得工作时所需燃油变化量大，为保证装置可靠回油，满足动

7、稳态性能要求，因而分析回油型面特性是必要的。图1燃油计量装置结构2．1回油型面在工程应用中，活门回油型面不管多复杂，一般都由三角形、矩形、圆形及锥形等型面构成。如图2所示。图2某计量装置回油型面结构流量增益、压力增益及流量一压力系数构成了型面特性，其中流量增益表示负载压降一定时，阀单位位移所引起负载流量变化的大小，流量增益影响装置开环增益，进而影响装置的响应时间、稳定性及稳态误差等，而压力增益表示阀控执行元件组合起动承载负载能力，流量一压力系数则影响控制执行元件阻尼比和速度刚度圈。2．2特性方程2．2．1三角形特性方程三角形型面结构如图3所示，特

8、性方程如下。流通面积'A_-ytg口(1)式中：Y为位移；口为角度。流量图3三角形Q=cd，喀卢、／争(2)式中：cd为流量系数；△p为