某型航空活塞发动机排气门的对称烧蚀机理

基于统计显示某型航空活塞发动机运行中出现的大量排气门烧蚀故障案例中烧蚀位置均基本呈两点对称分布在气门头部两侧的现象。通过测量排气门密封面附近气门体的实际运行温度,获取了该型发动机上气门运行温度与排气温度（EGT）之间的对应关系,进一步结合该型发动机的结构设计和实际运行环境分析了这种气门烧蚀点对称分布的机理。研究表明:气门偏摆引起气门密封面温度周向对称性分布不均和运行中过度调贫使气门密封面温度过高是排气门对称烧蚀的主要原因。据此提出以EGT为参照限制调贫幅度的方案,经70 000飞行小时实践验证表明故障得到了完全解决。      

插装式二维(2D)伺服阀的理论分析与实验研究

针对传统伺服阀导控级和功率级平行放置而无法实现插装的问题,研究了一种新型的插装式二维（2D）伺服阀,其特点在于：先导级和功率级集成在单个具有双自由度的阀芯上;力矩马达与阀芯同轴连接,并安装在阀芯末端。通过力矩马达直接驱动阀芯转动,然后利用伺服螺旋机构放大功率并驱动阀芯直线运动,从而控制输出流量。同时可以采用直线位移传感器（LVDT）进行检测阀芯位移,实现位置闭环控制以提高阀的控制性能。为了探究其开环特性,首先建立力矩马达和2D阀的数学模型,求得其开环传递函数;然后,通过仿真了解关键参数对系统动态响应的影响;最后,进行实验研究,验证该阀设计的可行性。实验表明,在满量程输入的情况下,该阀开环时滞环为5%,分辨率≤ 1%,响应时间为10 ms,动态频响为35 Hz;闭环下性能显著提高。插装式2D伺服阀结构简单,尺寸小,质量轻,响应快和控制精度高,在航空航天及军工领域有广阔的应用前景。     

Review of cylinder block/valve plate interface in axial piston pumps: Theoretical models,experimental investigations,and optimal design

Axial piston pumps have been widely used in aircraft hydraulic systems to supply the system with pressurized fluid. The continuous improvement of the aircraft performance has put forward the demand on aviation piston pumps for high power density, safety, and reliability. The lubricating interfaces in axial piston machines are the key design issue that greatly determines the pump performance and service life. The cylinder block/valve plate interface is one of these critical lubricating interfaces and has received considerable attention from many researchers in the last half century. This study aims to review the state‐of‐the‐art literature on the cylinder block/valve plate interface comprehensively and systematically. First, we introduce various theoretical models developed to investigate the lubrication behaviors of the interface and compare them in terms of their assumptions and limitations. Second, the experimental studies on the cylinder block/valve plate interface are presented comprehensively, where the involved test rigs are divided into three types according to their fidelity levels and measurement functionality. Third, we summarize some typical approaches of structure optimization, surface shaping, and surface strengthening, which help improve the load-carrying and anti-wear capacities of the interface under severe operating conditions. Finally, the challenges and future trends of the cylinder block/valve plate interface research are discussed briefly.     

滑阀先导式高压气动减压阀结冰特性

针对自主研制的高压气动比例减压阀出现的结冰问题,结合数学仿真和流场计算进行了深入分析。结冰出现在先导阀中间腔而非温度最低的主阀排气腔说明温度并非导致结冰的唯一因素。建立了减压阀的数学模型,计算得出先导阀节流口面积比与先导阀中间腔压力以及温度的关系曲线,并得出使用2级和3级气源时先导阀中间腔结露的临界面积比分别为1.70和1.22。仿真结果表明,通过减小先导阀节流口面积比可以提高先导阀中间腔温度从而减少结冰的可能性。建立了先导阀的网格模型,用Fluent计算出阀内的流场分布,压力流场分布与理论计算符合得较好;速度流场及气流流线图表明出现结冰与气流受阀内结构阻挡有关,通过合理设计流道可有效避免结冰。     

乙醇液滴蒸发过程对压力振荡动态响应的试验研究

设计制造了一种旋转式气流换向阀,使用该换向阀能够产生较高频率、较大振幅的压力振荡,在此基础上建立了压力振荡环境下燃料液滴蒸发过程的试验系统,利用高速阴影成像系统对乙醇液滴蒸发过程对压力振荡动态响应特性进行了试验研究,试验结果表明,乙醇液滴蒸发过程对压力振荡具有快速响应的能力,压力振荡过程中,蒸发速率并不与环境压力的值成正比,蒸发速率的最大值发生在压力下降过程的后期阶段,蒸发速率的大小与压力振荡的频率、振幅有关。     

大流量气体减压器响应特性的仿真研究

针对自主研制的大流量气体减压器,建立了减压器工作过程的数学模型。采用四阶龙格一库塔法进行数值仿真,分析了减压器在下游阀门打开过程中的响应特性。仿真结果和试验结果一致。在此基础上用仿真的方法分析了主要结构参数对响应特性的影响规律。     

使用综合数据分析飞机的失速尾旋特性

在六自由度仿真计算时,综合使用旋转天平数据、振荡天平数据显得尤其重要。沿速度矢量的旋转角速度用于旋转天平试验数据。旋转角速度的其他分量用于振荡天平试验数据。在综合使用数据时提出了综合因子的概念。最后给出了单独使用振荡天平数据、综合使用振荡天平试验数据和旋转天平数据的六自由度仿真结果,以及相应的试飞结果。     

泵阀联合EHA效率设计仿真分析

分析了泵阀联合电动静液作动器(EHA,Electrical Hydraulic Actuator)效率的影响因素,提出了降低油源压力设计值以提高效率的方法.针对泵阀联合EHA的工作特点,在负载相同的条件下,对伺服阀和定量泵的输出流量、损耗流量变化、作动系统整体效率变化进行了分析,并分析了油源压力设计值变化对系统主要性能参数的影响.相对于常规阀控系统设计,在一定范围内降低油源压力设计值的方法可提高液压系统总效率,减少流量损耗引起的功率损耗.系统快速性提高,稳定性增强,抗扰动能力下降,因而系统效率设计要兼顾性能综合进行.以弹性负载为对象的作动系统仿真计算验证了设计方法的可行性.      

宽温域下三位四通电磁液动换向阀的几何尺寸链与卡滞特性

针对某型飞机服役环境中滑阀出现卡滞和动作延迟等现象,在分析滑阀机理的基础上,发现按常温设计的滑阀副配合间隙在服役环境下会发生较大变化,飞行器极端温度环境、精密偶件加工残余应力等容易造成滑阀卡滞。利用弹性力学和热变形理论,考虑残余应力的影响,推导了滑阀副径向尺寸链的数学表达式。以某型滑阀副为例,计算了-50℃、100℃和150℃下滑阀副的变形量,通径13mm的滑阀,径向尺寸最大变形量为2.9μm。采用有限元方法仿真分析了油液压力引起的阀套变形量,最大变形量为2.19μm。配合间隙最小值应不小于总变形量5.19μm,可近似取为5μm。计算了不同配合间隙时的内泄漏量,泄漏量应满足要求0.035L/min,对应的最大配合间隙为7.7μm,可近似取为8μm。本文所提出的分析方法和尺寸链计算模型,对滑阀设计具有一定的参考意义。     

一种基于状态反馈的比例伺服阀控制方法

在电液比例伺服阀中,液动力存在较强的非线性,开环控制下驱动电流与阀芯位移的线性度较差,使用传统PID控制算法难以达到良好控制效果。针对该现象,在分析阀芯液动力特性的基础上,提出了一种位置负反馈式的控制方法。通过搭建比例伺服阀的控制器模型和阀芯受力模型,开展试验验证。结果表明该方法能够有效地解决了控制中的电流—阀芯位移的非线性问题,控制稳定性有明显的提升。