抗荷阀-抗荷服系统动态模型结构研究

 通过理论分析和系统辨识方法研究了 4种不同型式抗荷阀—抗荷服系统的动态响应特性 ,分别建立了机械式、混合式和电磁式抗荷阀—抗荷服系统的动态模型 ,并说明了三者模型结构之间的内在联系。     

飞行员抗荷系统动态特性数学模型

研究建立了飞行员抗荷系统动态模型,包括过载—眼动脉血压子模型、人体正加压呼吸子模型、抗荷阀—抗荷服子模型、面罩子模型、后倾座椅子模型、抗荷动作子模型、抗荷服压力—主动脉输出压子模型等部分。该模型可计算不同过载谱、不同抗荷装备条件下的飞行员过载耐限和耐受时间。研究结果表明,在GOR、ROR、SACM等不同过载谱条件下人体过载耐限值的计算结果与实验数据符合良好。     

国内外抗荷装备的研究进展

随着高性能战斗机的不断发展,高持续+Gz加速度的防护问题显得更加重要。为提高飞行员的抗过载能力,各国学者在抗荷装备方面进行了大量研究工作,并取得了很大进展。国外的研究进展1.抗荷服囊式抗荷服出现在40年代初。美空军二战时广泛使用的是在其基础上改进的五囊式抗荷     

基于液晶光阀的动态红外场景仿真研究

介绍了基于液晶光阀的动态红外场景仿真系统构成,分析了液晶光阀的波长变换和空间调制机理。对反映红外场景仿真效果主要因素(光谱输出特性、时间响应特性和空间分辨力)进行了理论分析和研究。利用优化设计液晶光阀参数构建的动态红外场景仿真样机,测量其光谱输出特性、时间响应特性和空间分辨力,结果表明,仿真系统的输出光谱可覆盖中波和长波红外波段,可实现帧频70Hz,系统空间分辨力优于10 lp/mm(受红外光学系统和红外热像仪分辨力限制)。     

囊式代偿抗荷服的热负荷分析及对策

本世纪70年代末至80年代初,航空生理学家实验证明,采用代偿服施加对抗压力,协调面罩内余压加压呼吸与抗荷服联合作用时,可以显著提高飞行员的g耐力.从此开始,在高空飞行中代偿服便与抗荷服合在一起使用,称为代偿抗荷服.目前,我国航空医学和航空工程专家们对研制和发展囊式代偿抗荷服的必要性已取得了共识,或许可以说,这就是我国飞行员高空防护救生装备的发展方向.的确,囊式与现行侧管式代偿抗荷眼相比较,具有呼吸省力、发挥作用快、减轻呼吸疲劳、抗g性能好等优点.但是采用囊式代偿抗荷服,必然要增大体表覆盖面积,不仅使人体活动受限制,而且将显著增加     

加力燃油计量装置的AMESim 仿真研究

为获得加力燃油系统数字化仿真与性能验证平台,采用功能划分的方法分析了典型计量装置的功能模块,确定了伺服阀-随动活塞、计量活门-等压差活门是决定计量装置动态特性的主要组成部分,对其进行了数学建模。鉴于获得的数学模型描述系统特性时缺乏相关元件特性参数的设计依据,建立了由计量活门、等压差活门、电液伺服单元等组成计量装置的AMESim模型,计算主要结构参数后仿真分析了其稳态和动态特性。结果表明:基于控制系统构成的加力燃油计量装置功能划分与数学建模可为仿真研究与参数设计提供指导,AMESim可用于动态过程仿真与性能预测。     

气动阀门颤振的局部稳定与全局稳定特性

基于修正的库仑摩擦力模型,理论分析了气动阀门的非线性稳定特性,提出了阀门颤振的不稳定、局部稳定及全局稳定区域,定性解释了阀门在局部稳定区域颤振的必然性与偶然性;并针对某型号用保险阀,构建了基于AMESim的保险阀系统仿真模型,通过线性及非线性稳定性仿真分析,获得了该保险阀系统的局部稳定、全局稳定特性及库仑摩擦力对稳定性的影响特性,在此基础上,开展了不同摩擦力条件、扰动条件下的保险阀系统非线性稳定特性的试验研究,结果表明:对于非线性阀门系统,在局部稳定区域会存在小扰动稳定、大扰动不稳定的状态,从仿真角度解释了该保险阀系统在通气试验保持稳定而在通气振动试验中却发生明显颤振的现象;同时,库仑摩擦力增加可有效提升保险阀的系统稳定性及抗扰动能力,试验结果验证了保险阀非线性稳定性分析结果的有效性。      

直驱阀控制系统设计及验证

为提高直驱阀系统的动态特性和稳定性,设计了1种位置环加电流环的直驱阀双闭环控制系统,其中位置环采用比例积分控制加相位超前校正,电流环采用比例积分控制。在MATLAB平台上,开展了电流环仿真、位置环的参数辨识以及仿真;在由DSP和FPGA构成的验证平台上,开展了试验验证,电流环与位置环的控制效果与仿真模型均一致,获得了400 Hz以上的电流控制带宽和25 Hz以上的位置控制带宽。研究结果表明:此控制器设计及校正方法可有效提高直驱阀系统的动态特性和稳定性。     

先进囊式抗荷系统与侧管式抗荷系统抗荷性能的比较

对先进囊式抗荷系统的抗荷性能进行了离心机评价,并与侧管式抗荷系统进行比较。研究结果证实了先进囊式抗荷系统的抗荷性能明显高于侧管式抗荷系统,其配套方案是可行的。     

小球式旋转直驱压力伺服阀动态特性分析优化

针对在研的小球式旋转直驱压力伺服阀（Ball-type Rotary Direct Drive Pressure Servo Valve,BRDDPSV）阶跃响应超调量大、调整时间长等不稳定现象,建立了数学模型,分析了结构参数和电控方法对整阀动态特性的影响。理论分析表明：结构参数方面,减小阀芯直径、减小滑阀负遮盖量或将小球-柱形孔运动副改为小过盈配合均可提高整阀响应的稳定性;控制方法方面,在原有PI控制的基础上,采用积分分离可有效抑制控制压力动态响应的超调量,增加动压反馈校正可有效缩短控制压力动态响应的调整时间。优化选取结构参数和电控方法后,进行样机试验,整阀控制压力阶跃响应的超调量小于0.5 MPa（系统压力21 MPa）,调整时间约30 ms,能够满足飞机刹车压力伺服阀的使用需求。     

基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化研究

电磁阀是组成航空发动机数字电子控制系统的重要部件,其响应的快速性是制约航空发动机数字电子控制系统性能的重要因素。根据某型航空电磁阀的设计原理构建了一种电磁阀数学模型,并使用设计参数及实际的试验、试车数据对所建成的航空电磁阀数学模型进行了验证。验证结果显示,所设计的电磁阀数学模型具有较高的动静态的精度,在此基础上,设计了一种基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化方法,并对电磁阀的线圈匝数、阀芯质量、工作气隙的宽度和模型管直径等4个重要参数进行了优化。研究结果证实,相比于原设计方案,参数优化后的电磁阀开启响应时间缩短了50%,关闭响应时间缩短了45.4%。     

Coupling behavior between adhesive and abrasive wear mechanism of aero-hydraulic spool valves

Leakage due to wear is one of the main failure modes of aero-hydraulic spool valves. This paper established a practical coupling wear model for aero-hydraulic spool valves based on dynamic system modelling theory. Firstly, the experiment for wear mechanism verification proved that adhesive wear and abrasive wear did coexist during the working process of spool valves. Sec-ondly coupling behavior of each wear mechanism was characterized by analyzing actual time-variation of model parameters during wear evolution process. Meanwhile, Archard model and three-body abrasive wear model were utilized for adhesive wear and abrasive wear, respectively. Furthermore, their coupling wear model was established by calculating the actual wear volume. Finally, from the result of formal test, all the required parameters for our model were obtained. The relative error between model prediction and data of pre-test was also presented to verify the accuracy of model, which demonstrated that our model was useful for providing accurate prediction of spool valve’s wear life.     

考虑电涡流效应的射流管伺服阀建模及频率特性

针对射流管伺服阀在电-磁-力-位移转换过程中的响应滞后问题,建立了考虑电涡流效应的力矩电动机数学模型,获取了力矩电动机的频率特性。以某型射流管伺服阀为例,建立了考虑电涡流效应的射流管伺服阀数学模型,得到了主要性能参数对伺服阀频率特性的影响规律。结果表明:气隙长度、气隙磁导率的增加以及气隙有效面积的减小会导致伺服阀响应变慢,控制线圈匝数不影响伺服阀的频率特性,导磁材料电导率的减小能提高伺服阀的响应速度。对伺服阀进行试验研究,理论值和试验值之间的差值约为5%,验证了所建模型的正确性和有效性。     

A seventh-order model for dynamic response of an electro-hydraulic servo valve

In this paper, taking two degrees of freedom on the armature–flapper assembly into account, a seventh-order model is deduced and proposed for the dynamic response of a two-stage electro-hydraulic servo valve from nonlinear equations. These deductions are based on fundamental laws of electromagnetism, fluid, and general mechanics. The coefficients of the proposed seventhorder model are derived in terms of servo valve physical parameters and fluid properties explicitly.For validating the results of the proposed model, an AMESim simulation model based on physical laws and the existing low-order models validated by other researchers through experiments are used to compare with the seventh-order model. The results show that the seventh-order model can reflect the physical behavior of the servo valve more explicitly than the existing low-order models and it could provide guidance more easily for a linear control design approach and sensitivity analysis than the AMESim simulation model.     

民机液压系统安全阀下游回油管路动态压力分析

针对民机液压系统中液压泵持续大流量输出导致安全阀开启后瞬时向回油管路泄压这种回油管路压力较高的典型场景,基于AMESim软件平台建立了安全阀下游回油管路动态压力分析模型,对一些可能影响安全阀下游回油管路动态压力的液压系统元件及参数进行了分析.仿真结果分析表明:液压系统中元件的液容和液阻效应可以降低回油管路动态压力峰值;...     

不同背角的+G作用对跟踪效率的影响

 本文在大型人体离心机上,在不同座椅背角超重条件下,利用补偿跟踪方法对人的跟踪操作效率进行了研究,观察到伴随超重值的改交,被试者的跟踪误差、手控操作动态参数和心理一生理负荷发生了变化。增大座椅背角和使用侧管式抗荷服,对被试者的工作效率有改善作用。这一结果,从人的工作效率的角度,为高性能歼击机超重防护方案的选择提供了客观依据。     

弹射式导弹发射时载机动力学响应研究

建立了载机自然飞行时的动力学模型,并验证了该模型的有效性。同时为其设计了一套弹射式发射架,分析了在不同弹射力、不同弹射架位置参数条件下载机的动力学响应。研究结果表明,弹射力是保证载机与导弹安全分离的重要因素,对导弹的出舱速度影响较大,且弹射架沿载机纵向位置的改变对载机纵向运动影响明显,沿载机展向位置的改变对载机横航向运动影响显著。     

叶片丢失激励下整机力学行为及其动力特性

针对叶片丢失激励下航空发动机整机动力响应问题,分析了机匣、转子-支承系统以及安装节在内的整机结构系统的物理过程和力学行为。基于大涵道比涡扇发动机结构和力学特征,建立了转子系统动力学分析模型,并对其进行了数值仿真分析。结果表明:叶片丢失导致转子系统变为具有非对称时变参数特性的转子系统,其减速停车过程会对转子系统产生附加激振力,使转子系统的振动响应特征产生变化。为恶劣载荷激励下转子-支承结构安全性设计和结构动力学一体化设计提供理论基础。