航空发动机燃油部件仿真与稳定性分析

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随着科学技术的不断发展,航空发动机的技术与日俱增,其控制系统也越发的先进,逐渐由机械液压式控制发展为全权限数字电子控制。由于数字式电子控制具有极为突出的优越性,目前发达国家最新研制的发动机几乎都是采用全权限数字电子控制。但是,数字式电子控制的抗电子干扰能力较差,考虑到现代战争中电子干扰技术的应用,机械液压式控制作为备份控制仍有使用价值。另外,即使控制系统采用全权限数字电子控制,它也只能代替原液压机械装置中复杂的计算机构,而系统中的油源泵、计量机构是不可或缺的。所以,燃油装置作为燃油控制的一个重要的执行机构,仍然沿用至今。本文完成了燃油计量装置、喷口控制装置、电液伺服阀等燃油部件的仿真模型的建立,分析了主要物理参数对燃油计量装置稳定性的影响,提出相应设计参数的调整方案,从而有效改进其稳定性。首先,本文基于分析燃油计量装置、喷口控制装置、电液伺服阀等燃油部件的工作原理,建立力平衡方程和流量连续性方程,并在MATLAB中建立其仿真模型,得到稳态及动态响应特性,并通过与AMESim的仿真结果作比较,验证所列写的方程的正确性。为了便于分析各燃油部件的稳定性,对所列方程进行线性化处理。其次,利用特征方程根轨迹的方法逐一地分析了各燃油部件中所有可调节的设计参数对系统稳定性的影响,找出其中对系统稳定性有较大影响的设计参数。最后,结合特征方程根轨迹的方法得到的结论,利用基于李雅普诺夫函数和遗传算法的多参数稳定性设计方法,研究多个设计参数同时作用时对系统稳定性的影响,提出相应设计参数的调整方案,从而有效改进其稳定性。
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