辅助动力装置负载压气机防喘控制研究

以带负载压气机的APU为对象,分析了负载压气机工作时喘振机理。根据负载压气机出口气流状态,采用可变极限流量法判别APU负载压气机喘振。根据流量平衡原理,进行负载压气机防喘放气控制,保证APU工作效率的同时,使APU负载压气机远离喘振边界稳定工作。运用硬件在回路仿真系统,通过逼喘仿真,结果表明该方法可以用来保证APU系统压气机的稳定工作。

带负载压气机APU性能试飞方法研究

结合某型APU试飞工作,总结了一种带负载压气机APU性能试飞方法,其中包括APU性能计算方法,能够用于指导后续APU性能试飞工作。利用总结的APU性能计算方法对APU试飞数据进行估算,揭示了现有APU性能特性试飞中的缺陷,为提高试飞考核办法指明了方向。

某APU负载压气机可调进口导叶失效机理研究

针对某 APU 负载压气机可调进口导叶疲劳失效故障开展了故障原因分析,采用定常与非定常方法研究了工作角度变化对导叶稳态与交变气动载荷的影响规律,并在此基础上对导叶稳态应力和振动应力进行计算分析及测试验证。结果表明:可调进口导叶执行装置的“活塞杆”与“接耳”装配不到位,导叶角度严重偏离正常值,使得气动交变载荷显著增大,振动应力过大,从而导致导叶短时间内疲劳失效;导叶角度偏离提高了叶片的稳态应力水平,加剧了导叶的失效进程。建议完善相应的装配工艺,适当增大叶根圆角,以降低叶根的应力水平。

飞机辅助动力装置引气特性计算方法

作为飞机环控系统与主发动机起动的气源,以目前广泛应用的带负载压气机结构APU(Auxiliary Power Unit)为研究对象,进行引气特性计算模型与计算方法研究。首先介绍了APU结构与引气工作特点,然后分析了建模时喘振控制阀SCV(Surge Control Valve)控制方法与APU共同工作机理,最后采用部件法建立了该类型APU引气计算数学模型。以某型APU为对象进行数值仿真并与实际试车数据比较,计算误差小于3%,表明所采用的建模方法是正确的,所建立的模型能够满足工程需求。

辅助动力装置导叶调节规律及对性能影响研究

以带负载压气机的辅助动力装置（APU）为研究对象，为实现进口导向叶片（IGV）在不同角度下引气流量与负载压气机出口流量的匹配设计，根据已有的IGV在30°，50°，75°和90°时对应的负载压气机特性，建立引气特性插值表，设计IGV开环控制规律，并在此基础上完成了引气量稳态变化、动态变化以及卸载过程数值仿真，分析了引气量改变对动力段压气机工作点和APU性能参数的影响。仿真结果表明，引气量在0.6-1.8kg/s范围内变化时，IGV开环控制规律能够根据引气量和环境大气调节IGV角度，确保负载压气机始终处于稳定、高效的工作状态。该控制规律在全包线范围内均适用，可以应用于APU引气匹配设计。

基于功率保持的辅助动力装置引气性能计算模型

以带负载压气机辅助动力装置(APU)为对象,分析了其结构特点与工作原理,针对目前工程上常用的APU引气性能计算模型的不足,建立了基于APU与空气涡轮匹配的总体性能数学模型和负载压气机变几何部件特性插值模型。在此基础上,研究了APU功率调节规律,获得了轴功率负载、APU涡轮前温度、排气温度与负载压气机进口导叶角度之间的匹配关系,进而实现了APU全包线内和全工况下的引气性能计算。利用GTCP131-9A试验数据对模型进行了验证,结果表明:引气流量计算误差小于3%,引气压力计算误差小于4%;功率保持下的APU涡轮前温度限制值仅与轴功率负载大小有关,与进气温度无关。研究结论对于带负载压气机APU总体性能计算和调节规律设计提供了参考。

辅助动力装置建模及数值仿真

为辅助APU(auxiliary power unit)的研发,以目前广泛应用的带负载压气机结构APU为研究对象,进行建模分析与研究.首先介绍了APU结构特点与调节规律,然后分析了负载压气机对APU共同工作的影响,最后采用部件法建立了该类型APU数学模型并设计仿真软件.以某型APU为对象,数值仿真与实际试车数据比较,结果表明所采用的建模方法是正确的,计算误差小于5%,所建立的模型能够满足工程需求.

辅助动力装置喘振控制方法

以带负载压气机的辅助动力装置(APU)为研究对象,分析了其引气工作特点及负载压气机喘振机理,提出采用出口换算流量小于最小稳定工作流量的方法来控制负载压气机稳定工作,当APU出口换算流量小于最小稳定工作流量2%时,通过打开喘振控制阀(SCV)防止APU喘振.设计了比例积分微分(PID)控制器控制SCV开度,试车数据与相同条件下的逼喘仿真试验结果对比表明,所提出的方法既可避免负载压气机喘振,又可保证出口压力满足引气要求.