某型航空发动机喷嘴试验台供油系统研究

摘要

喷嘴试验台是用于检测航空发动机滑油喷嘴流量性能的关键设备。试验台主要包括计量系统、恒温控制系统、过滤系统、抽真空系统、供油系统、电控系统、气控系统等。其中，供油系统是试验台的核心系统之一，其功能是为喷嘴提供一定过滤精度、温度和压力的滑油。供油系统性能的稳定、可靠与否与喷嘴流量计量结果的准确程度密切相关。
　　喷嘴流量计量有两个主要前提条件:滑油温度在65℃～75℃范围内和喷嘴入口压力在250±1kPa范围内。由于供油系统属于低压工作环境，所以对压力波动的敏感程度更高。由于供油系统存在流量脉动、管路振动、滑油泄漏，以及对压力波动的敏感性高等因素，对供油系统的恒压控制带来很大的困难。因此供油系统的设计成为整台设备的关键问题之一。
　　本文针对供油系统的恒压调节，构建了一个智能调压供油系统。系统由齿轮泵供油，由比例溢流阀设定系统最高压力，由蓄能器吸收流量脉动，由伺服阀调节喷嘴入口压力，在喷嘴入口处设置压力传感器，与PLC（可编程逻辑控制器）形成压力闭环控制。建立了供油系统的动态数学模型及模糊自整定PID恒压控制模型。通过MATLAB/Simulink仿真软件进行仿真分析，得到了流量泄漏、供油泵转速、蓄能器气体容积、溢流阀调定压力等不同参数，与供油系统的动态性能及喷嘴进口油压的关系。仿真结果表明，本文设计的恒压供油系统能够有效地抑制流量脉动、压力波动，具有较高的可靠性和稳定性。
　　在分析现场试验数据的基础上，利用多元线性回归模型求得了试验台喷嘴流量计量结果与其主要影响因素（喷嘴入口压力，滑油温度和气源压力）之间的关系，得到喷嘴流量计量结果的预测模型。通过对比预测模型与实测流量之间的差值，验证了预测模型的正确性。通过进一步分析，得到了三种影响因素对流量计量结果的影响程度从大到小的顺序为:喷嘴入口压力＞气源压力＞滑油温度。验证了保证喷嘴入口压力稳定以及供油系统性能的重要性。然后分别在不同供油泵转速、不同蓄能器容积和不同溢流阀调定压力的条件下，进行供油试验，得到喷嘴入口压力在不同条件下的试验结果。对比后，验证了仿真模型的正确性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题的目的和意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 选题的意义

1．2 滑油系统试验台研究现状

1．3 恒压源基本类型

1．4 论文的主要内容

2 航空发动机喷嘴试验台的构建

2．1 试验台的结构组成与基本功能

2．1．1 结构组成

2．1．2 基本功能

2．1．3 工作过程

2．2 试验台恒压供油系统组成及工作原理

2．3 供油系统元件选型

2．3．1 供油泵

2．3．2 比例溢流阀

2．3．3 直动式伺服阀

2．3．4 蓄能器

2．4 本章小结

3 试验台恒压供油系统数学建模

3．1 液压系统建模基本理论

3．1．1 液压系统的定义

3．1．2 液压系统建模方法

3．2 供油系统模型的建立

3．2．1 压力油源

3．2．2 先导式比例溢流阀数学模型

3．2．3 蓄能器数学模型

3．2．4 直动式伺服阀数学模型

3．2．5 喷嘴入口压力数学模型

3．2．6 管道集中参数数学模型

3．2．7 系统总传递框图

4 模糊控制景设计

4．1 PID控制原理

4．2 模糊自整定PID控制

4．2．1 模糊自整定PID控制原理

4．2．2 模糊自整定PID控制器构建

4．3 本章小结

5 喷嘴入口压力仿真分析

5．1 MATLAB／Simulink仿真平台概述

5．1．1 MATLAB简介

5．1．2 Simulink简介

5．2 供油系统仿真模型建立

5．2．1 仿真模型建立

5．2．2 仿真模型主要参数设置

5．3 供油系统仿真分析

5．3．1 PID控制和模糊自整定PID控制对比

5．3．2 流量干扰下喷嘴入口压力波动

5．3．3 不同供油泵转速下喷嘴入口压力响应

5．3．4 蓄能量对供油系统动态特性和喷嘴入口压力的影响

5．3．5 不同溢流阀调定压力下喷嘴入口压力响应

5．4 本章小结

6 试验研究

6．1 试验方案设计

6．1．1 试验设备

6．1．2 计量原理

6．1．3 试验内容

6．2 计量误差影响因素研究

6．2．1 多元线性回归模型的建立

6．2．2 试验结果分析

6．2．3 预测模型与试验结果对比分析

6．3 供油系统压力影响因素研究

6．3．1 试验监测点设置

6．3．2 试验结果分析

6．4 本章小结

结论

参考文献

作者简历

学位论文数据