推力矢量喷管控制系统的数字仿真研究.pdf

《推力矢量喷管控制系统的数字仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010年曩36奠簟4啊V01．36No．4Aug．2010推力矢量喷管控制系统的数字仿真研究刘文兴(沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)刘文兴(1968)。男，高级工程师，从事航空发动机控制系统研究与科研管理工作。收稿日期：2010-03-291引言采用推力矢量技术将航空发动机尾喷口偏转一定角度，改变发动机推力方向，可以为飞机提供飞行控制力，亦即在尽可能保持发动机原有推力大小基本不变的条件下，按照飞行控制系统的要求，在一定的角度范围内任意改变发动机推力的方向，在为飞机提供足够的前进方向上的推进力的同时，产生包括俯仰、偏航、横

2、滚等方向上的矢量控制力，用以增强或全部取代常规飞机气动舵面产生的外部气动力来进行飞行控制。本文介绍了推力矢量控制系摘要：结合某型发动机推力矢量喷管研制的实际工作，确定了轴对称推力矢量喷管的控制方案，建立了轴对称推力矢量喷管控制系统的数学模型，对此作了数字仿真研究。仿真结果表明：某型发动机推力矢量喷管控制方案是可行的，可满足发动机的性能要求。关键词：喷管；推力矢量；控制；数字仿真DigitalSimulationResearchofControlSystemforThrustVectodngNozzleLIUWen—‘mg(Shen

3、yangAeroengineKeSearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstract：Combin咄wahthedevelopmeritofthrustvecwdngnozz如for帆e愕ine．thecontrolschemaof帆axuymmetricthrustvec幻dngnozz拓W03defi,M&Themathematwalmodelofcontrolsystemfortheaxuymmetricthrustvecwnngnozz如WOJconstruc她enddigitalsi

4、mulot幻nforthethrustvecWnngnozz如WOJpe咖rme&Theresultsshowthatthecontrolschemaofthrustvec幻nngnozz如／orane,画ne厶viab如．andcanmeettheperformancerequirementsofe，l舒，配．Keywords：nozzle；thrustvectonng；control；digitalsimulation统数学模型的建立方法，并对推力矢量喷管控制系统进行了数字仿真研究。2推力矢量喷管控制方式推力矢量喷管控制系统是

5、由电子控制器控制的电液位置伺服系统，电子控制器接受推力矢量角a信号、偏航角y信号，经过计算处理，产生A√矢量调节环作动筒位移的控制信号，在闭环回路，控制器根据位移偏差信号输出对电液伺服阀的作用量，使作动筒产生相应的位移，直至偏差信号为零。电子控制器采用经典的PID方法，通过合理调节控制参数获得满意和最优的系统性能。推力矢量喷管PID控制系统结构如图1所示。图1推力矢量喷管PID控制系统结构3计算喷管推力的算法偏转推力矢量在飞机上产生的操纵力／力矩取决于喷管推力的大小。由于飞行中不可能直接鄹文辫：推力矢墨嗵管控翩系绩昀数字仿曩砸窍测

6、量喷管的推力值，可通过测量发动机工作过程的相关参数计算喷管推力值弛丝ce+A。(Pe—PH)式中：丝长三掣，为燃气流、／乙量；ce一，‘、v／可2kn缸一缸*，为燃气流速。在如图2所示的3维空间内，r与XY平面的夹角为Ol，，与XZ平面的夹角为a，，则有rx=Tcosa

7、pCOS％瓦=TcosOtpsin％rz=TsinorPMe=TzLMa=Tsin仪PL’l^My=巧LMA=Tcos“Psin％￡砌式中：Tx为喷管推力的飞机轴向、偏航方向、俯仰方向分量；￡枷为飞机中心至喷管推力转向中心的距离；肘，、肘，分别为俯仰方向、偏航方向

8、的力矩。图2推力矢量控制原理4计算矢量喷管作动简位移的算法矢量喷管结构设计使A。调节环作动简的轴向位移对应矢量喷管出13A。的大小，A。出口截面的矢量角Ot大致为A。调节环矢量角届的2．2—2．3倍。在给定矢量喷管偏转矢量危a和航向角y的情况下，可以推出卢、y与A。调节环作动筒的位移s；的对应关系

9、sl：slo+Rsin／3sin(y+3啊r／2)S2=s加+Rsin胁inp+7r／6)S3l=S=10+Rsin胁in(y+5啊r／6)式中：S为3个矢量作动筒的位移；&均取作动筒行程的中间位置。5推力矢量控制系统数学模型5．1电子

10、控制器数学模型PID控制器的传递函数为G，(33=K，般。S+等5．2电液伺服阀数学模型根据油源泵提供的油源压力、矢量喷管作动筒尺寸及喷管偏转速率要求，选取电液伺服阀的额定流量为63L／min，其传递函数为Wv(33：—1L㈥+(箦阳l瓦)+l霄p