飞机液压能源系统管道脉动分析.pdf

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1、飞机液压能源系统管道脉动分析罗文俊，袁朝晖，杨佳强(西北工业大学自动化学院，陕西西安71O129)PulseAnalysisinPipelineofAircraftHydraulicEnergySystemLUOWen—jun，YUANZhao—hui，YANGJia—qiang(CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)摘要：基于某型飞机液压系统元件及管路，建立管壁破裂，从而导致严重的事故_3]。随着飞机液压了系统压力脉动瞬态模型，使用特征线法对系统

2、管系统向高压、大流量和大功率方向发展，液压系统的路中压力脉动进行仿真，为研究系统管路中压力脉振动问题亟待解决。动传递提供理论依据及研究方法。对于泵的压力脉动输出，在系统中传递会与系关键词：液压脉动；特征线法；瞬态模型；元件及统的各个部件及管道有耦相互作用L4]。本文基于管路；脉动传递某型飞机的液压能源地面试验系统，对液压系统建中图分类号：TP271模，分析压力脉动在系统中的传递。分析系统中的文献标识码：A元件对于压力脉动的抑制作用。国外很多研究者都文章编号：1001—2257(2012)05—0017—03对压强瞬态现象进行了深入的研究，McInnis，J

3、ovicAbstract：Inthispaperpressurepulsationsys—等人对复杂管道系统中产生的压强瞬态现象做了深temtransientmodelisestablishedbasedonacer—入的研究，并分别用有限元法和有限差分法建立了taintypeofaircrafthydraulicsystemcomponents复杂管道系统中压强瞬态的计算机仿真模型[6]。andpiping，andpressurefluctuationonthepipeline但是，目前国内在工程应用中的设计与分析，大多数systemissimulate

4、dbyusingthecharacteristics仍然使用定常流动与集中参数建模，得到的仿真精method．Theseworkcansurpportthepressureof度不高，与实际系统有较大的差距。thepressurepulsationinthepipelinetransmissionsystem．l液压能源系统组成Keywords：hydraulicpulse；characteristics某型飞机液压能源地面试验系统的液压原理如method；transientmodel；componentsandpiping；图1所示。飞机单侧单套液压能源

5、系统动力源由发pressurepulsationtransmission动机带动航空斜盘式轴向柱塞变量泵提供动力，液压油泵出口经过高压软管、组合油滤后经流量压力0引言负载模拟液压子系统，然后经过散热装置后回到增压油箱。在负载模拟前有一个蓄能器和系统安全活液压系统以其功率／体积比大、响应速度快和寿门，用于消除系统压力脉动和保证系统安全性。测命长等优点，在飞机系统中有着不可替代的地位[1]。试系统测试包括泵出口管路应变、流量和压力在内但是液压系统的振动问题一直是世界性难题。飞机液压系统中的泵采用柱塞泵，其脉动式的输出使管道产生强迫振动，如果管道的固有频率与流体

6、的谐振频率相接近，或者与液压泵的脉动频率相接近，则会产生流固耦合振动[2]。流固耦合振动会降低管道及液压部件的寿命，严重时甚至会造成收稿日期：2011—12一O2图1液压系统原理《机械与电子~2012(5)·17·的整个系统实时状态，测试点分布于整个系统管路。理推导出有限差分方程为：系统中的泵口高压软管、高压油滤及蓄能器都CPi，●，●，●』‘●●●●，,s(t)=CLio-ZiQ州L(【C一。P()4)具有减小压力脉动的效果。本文应用特征线法，对一CR+zQ【lJ(￡)1～一c一于系统高压油路进行建模仿真，得出系统的压力脉其中，C和C一为液压管道沿特征线

7、族的瞬态+出f一动传播。特性差分方程。C为沿C特征线族的入射波方P程；C一为沿特征线族的反射波方程；i为第i段管2系统建模路；J为第J个节点；Z为液压管道的特征阻抗；2．1特征线法CLflJ，CRf’J为J一1，J+1个节点的特征压力，可由J一一维管道流体可用非恒定流动方程和流量连续1时刻状态参数求得：方程来描述]：cL一一1(t-At)+Q一1(￡一At)一fl，．r1f髦+PB6『y￡+，(x,t)一0(z，t-At)cAt-Dl1．J+Q(t-At)l髦3巩v0cR一p+1(一△)一QIlJ+1(f一△￡)+，+l其中，P为压力；Q为流量；p表示密度

8、；c为波速；z为位置；t为时间；A为管道截面积；f为摩阻(z，t-