某型航空发动机主燃油控制系统频率特性研究

为研究某型航空发动机数控系统主燃油控制系统频率特性,基于力平衡方程和流量连续方程建立元件和系统的动态数学模型。在其稳态工作点附近采用小偏离线性化建立等压差模块、主燃油计量模块、停车控制模块和整个系统的传递函数,并通过Fluent流场仿真重点研究了关键元件的稳态液动力及影响因素。在此基础上建立了主燃油控制系统的Simulink仿真模型,研究了控制系统的频率特性和关键活门固有频率。结果表明:主燃油控制系统的频率特性与实际工程经验一致,稳定裕度较高;系统的固有频率与系统中固有频率最低的元件基本一致;当元件结构确定时,稳态液动力对固有频率的影响较大。研究结果为燃油控制系统频率域优化设计提供了理论支持。

基于AMESim的主燃油控制系统仿真与频域分析

为确定某型航空发动机数控系统中主燃油控制系统特性,采用力平衡和流量连续方程方程,并结合AMESim软件建立主燃油计量模块、等压差模块、停车控制模块和整个系统的仿真模型。与试验结果对比,通过模型部件调试和模块优化确定高精度仿真模型;并利用AMESim线性分析和模态分析工具对主燃油控制系统的频域特性和固有频率进行了计算。结果表明:所建主燃油控制系统仿真模型特性与试验结果比较误差小于5%,系统固有频率与实测结果一致,可为主燃油控制装置系统的优化设计提供理论依据。

主燃油控制装置泵选择模块稳定性设计仿真研究

某型主燃油控制装置泵选择模块切换过程存在不稳定问题,在共同供油段存在移动停滞现象。为提高主燃油控制装置泵选择模块可靠性,将弹簧腔燃油由系统回油改为2 MPa定压油,改进活门的驱动力与共同供油段。利用AMESim软件建立主燃油控制装置数学模型,对泵选择模块功能进行仿真。仿真结果表明,较大驱动力、较小共同供油段的泵选择模块切换过程引起的燃油波动都能在较短时间内恢复,组件稳定性得到提升。

新型高可靠性主燃油控制装置设计仿真研究

为了提高主燃油控制装置的可靠性,在设计方案中增加了泵转换单元和计量转换活门。泵转换单元连接燃油计量子系统和导叶作动子系统,计量转换活门连接主燃油电液伺服阀与热计量电液伺服阀,实现了泵源备份和计量控制备份功能。通过AMESim建立的主燃油控制装置的数学模型对两个新增备份转换装置及功能进行了性能仿真,重点分析了备份切换过程中压力、流量等参数的波动情况。仿真结果表明:泵备份切换和计量备份切换过程引起的燃油波动都能在较短时间内恢复,分别为0.3s和1s。主燃油控制装置在单泵源状态工作时,导叶作动子系统工作正常,对计量燃油子系统的影响极小。

射流泵在主燃油控制系统中的应用及优化设计

结构简单、可靠性高的射流泵应用于主燃油控制系统中,用以提高齿轮泵入口压力,降低齿轮泵提取功率,从而达到降低系统燃油温度的目的。基于主燃油控制系统的工作原理,建立了某型主燃油系统AMESim仿真模型。通过试验验证与系统仿真结果的对比,确认了射流泵的实际温升控制效果及系统仿真模型的置信度,为射流泵的优化提供了指导和设计依据。优化结果表明:射流泵喷嘴直径是决定射流泵效率及系统控制品质的关键参数;优化后的射流泵温升控制效果更佳且能保证优良的系统控制品质。

涡扇发动机主燃油波动分析

针对涡扇发动机试车过程中出现的主燃油波动现象,以主燃油控制原理为基础,开展主燃油控制回路机理分析。利用故障树分析方法,建立覆盖主燃油控制回路的故障树,综合考虑各个环节发生故障的概率,以及排故的难易程度,定位主要影响因素,制定合理有效的排故方案。结果表明:主燃油控制电液伺服阀故障,导致主燃油计量活门的控制产生波动,引起主燃油周期性波动,最终导致发动机转速波动。通过本次排故经验,提出了成附件设计的改进措施,对后续控制系统设计具有借鉴意义。

某型发动机高空小表速中间及加力状态下的转速摆动控制

针对某型发动机在高空小表速飞行时出现的转速摆动现象,在从机理上对其进行分析的基础上,结合国产综合电子调节器和改型的俄制综合电子调节器的n1转速通道占空比控制率S1n1,采用减小开环增益的方法,单独修改n1转速通道S1占空比控制率.试飞结果表明:该措施不仅有效地解决了转摆问题,而且提高了空中加力接通的可靠性.

基于AMESim模型的实时化简

针对航空发动机主燃油液压机械系统搭建的高保真模型无法进行实时仿真的问题,提出用活性能量指数配合线性频域分析的方法,分析化简已有的液压机械系统模型。通过计算模型中各个子元件的能量活性指数并结合线性频域分析,判断出其中能量活性指数低且固有频率远高于控制系统关注频带的子模型,并对其删除或修改,实现对原有模型的化简,以满足实时仿真需求。利用航空发动机实时仿真平台试验仿真结果表明,修改后的模型在保证精度的前提下,不仅缩短了仿真的时间而且满足了实时仿真的要求。

基于Simscape模型的航空发动机系统安全性分析方法

针对航空发动机系统安全性分析中的耦合情况,研究基于Simscape模型的航空发动机耦合故障建模和安全性分析问题。在基于模型的安全性分析(MBSA)故障拓展一般特点的基础上,分析了Simscape环境下进行故障外部拓展和建模语言内部故障拓展两种方式,以建立耦合故障模型。以全权限数字式发动机控制(FADEC)主燃油控制子系统为研究示例,进行独立和耦合故障形式化系统安全性分析。结果表明:航空发动机系统安全分析Simscape模型基于系统设计环境,可直接成为系统设计和安全性分析共同的工具,便于保证设计和安全性分析的一致性;该模型拓展方法和建模语言,从故障数学原理出发,对实际系统不同物理域的组件独立和耦合故障特性具有灵活和定量描述能力;由此拓展的故障模型下的安全性分析具有形式化、直观性和客观性的优势。