某型涡轴发动机转速伺服系统建模仿真研究-论文.pdf

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1、第14卷第17期2014年6月科学技术与工程Vo1．14No．17Jun．20141671—1815(2014)17—0303—04ScienceTechnologyandEn~neefing⑥2014Sci．Tech．Engrg．航空航天某型涡轴发动机转速伺服系统建模仿真研究傅强(中国民航飞行学院飞行技术学院，广汉618307)摘要针对某型涡轴发动机燃油调节器的工作特点，对其中的重要部件——转速伺服系统进行了建模仿真研究。通过对其结构及工作原理的深入分析，得出其动、静态条件下具体的数学模型。为验证模型的正确性，在AMESim软件中搭建了转速伺服系统组件的模型；并对其进行了仿真验证。仿真结果表

2、明，转速伺服活塞可以很好地随着顶杆位移的变化而变化，和喷嘴挡板的流通面积基本一致，满足了系统性能要求指标，对涡轴发动机的设计具有实用价值。关键词涡轴发动机转速伺服系统数学模型AMESim中图法分类号V233．71；文献标志码A某型涡轴发动机为带自由涡轮的涡轮轴发动制造技术要求低；灵敏度高，动态响应快；没有滑阀机。其燃油系统由机械液压调节器(以下简称为调与衬套相对滑动的表面，对工作介质的污染不敏感，节器)提供燃油增压、燃油流量计算、燃油计量和燃工作可靠，引。油切断等功能。它对发动机燃气发生器转速进行控制；并实现压气机可变几何形状调节计划，作动并操纵防冰和放气活门。转速伺服系统是燃油计量系统的重要

3、组成部分。正常工作期间，功率轴给定燃气发生器最大转速。动力涡轮转速调节期间，如果动力涡轮转速高于设定值，通过调整电液伺服阀电流，使伺服系统中的伺服活塞移动，关小燃油计量活门周向开口大小。计量活门流通面积减小，供油量减小，发动机燃气发生器转速下降，自由涡轮做功能力降低，直到获得要求的动力涡轮调节转速为止。伺服活塞移动的同时，反映伺服活塞位置的位移传感器输出信号反馈到燃油调节器l4J。1转速伺服系统数学模型建立图1转速伺服系统结构简图转速伺服系统由喷嘴挡板、节流孔、弹簧和活塞Fig．1Schematicdiagramofspeedservosystem等组成，如图1所示。活塞上端为定压油，下端为伺

4、服油，伺服油压由喷嘴挡板的开度确定，Y为伺服活1．1喷嘴挡板工作原理塞的移动方向。当顶杆向下移动，使喷嘴挡板的开喷嘴挡板由固定节流嘴、喷嘴和挡板组成。压度增加，伺服油压变小。在油压力差的作用下，活塞力为P的工作介质经过固定节流嘴后，一部分进入向下移动，同时带动喷嘴向下移动，使喷嘴挡板的开活塞工作腔，另一部分经过喷嘴与挡板之间的环形度变小，从而使伺服油压压力升高。当伺服油压压面积流入压力为P的低压腔。固定节流嘴后的压力与定压油压力相等时，活塞停止移动，稳定在某一力为P。喷嘴与挡板之间的环形面积为A=相应位置，从而实现活塞位移对顶杆位移的跟随。,rrd：(h。一Y)，其中，d：为喷嘴直径，Y为挡板

5、位移，h。与滑阀相比，喷嘴一挡板阀的优点是结构简单，为的计算基准，(h。一Y)为挡板与喷嘴之间的距离，称为挡板开度。挡板开度变化时，环形面积A变2o13年7月19日收到国家自然科学基金(61179073)资助化，通过环形面积的工作介质流量和喷嘴前压力P。作者简介：傅强(1974一)，男，满族，辽宁丹东人，副教授，硕士生导师。均变化，所以环形面积为一可变的节流面积。它的研究方向：航空推进系统控制等。E-mail：~a311f@163．eom。作用与滑阀凸台控制的衬套窗口面积的作用相同，304科学技术与工程14卷通过改变挡板开度来改变环形流通面积，以控制通gv，Lqv，1一qv，2往活塞腔的压力。

6、当挡板开度增大到使环形面积大A11＼一2A2＼=于喷嘴节流孔面积时，节流面积为喷嘴节流孔面积，节流面积不再变化。。-tl,2'rrd2h㈩1．2压力面积比特性喷嘴挡板的压力面积比特性是假定活塞位置不2基于AMESim的转速伺服系统建模变时，固定节流嘴之后压力与喷嘴挡板有效环形节流面积A和固定节流嘴有效节流面积A之比AMESim(advancedmodelingenvironmentforper—(简称面积比)的关系。若a表示面积比，则P=formingsimulationofengineeringsystems)是法国P。(0)，其中Imagine公司于1995年推出的基于功率键合图的液压／机

7、械系统建模、仿真及动力学分析软件。AMESim口一：：]：K(h。一y)：触为用户提供了一个时域仿真建模环境，可使用已有模型和(或)建立新的子模型元件，构建优化设计所需(1)的实际原型，采用易于识别的标准ISO图标和简单直式(1)中，K：4~2d2，为环形节流面积的流量系观的多端口框图，方便用户建立复杂系统及用户所需的特定应用实例，可修改模型和仿真参数，进行稳态数；为固定节流嘴节流面积流量系数；d