某型发动机加力燃油系统的启动总管的特性仿真
燃油管路系统振动特性有限元模拟技术
燃油管路系统振动特性有限元模拟技术赵伟志;陈志英【摘要】航空发动机燃油管主要用于提供燃油,属于复杂3维管路系统.为了更好地分析管路系统的振动特性,以双路总管燃油管路系统为例,结合其管路繁多、连接结构多样、支撑结构特殊、管内充液等特点,系统研究了各部件的有限元模拟方法.考虑到支撑刚度对管路系统振动特性有较大影响,采用有限元静力分析对其进行了求解.结合以上不同部件的分析方法,建立起系统的振动有限元模型.对该管路系统进行模态分析,得到系统固有频率变化规律及具有分簇特点的振动模态;对系统进行共振评估,认为副燃油分管最有可能发生共振,提出了振动优化的合理建议.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)001【总页数】6页(P42-47)【关键词】燃油管路;振动特性;支撑刚度;有限元;航空发动机【作者】赵伟志;陈志英【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V235.1航空发动机燃油管路主要用于输送燃油，由管路组件及其连接件、密封件、支架、卡箍等组成，作为发动机外部管路的1支，是发动机附件系统的重要组成部分。
燃油管的结构设计及特性与发动机的性能紧密相关，对飞机的稳定工作也有着重要影响［1］。
燃油管路系统属于复杂的3维管路系统，因此管路故障极易发生［2］，其原因有加工、装配、温度和振动等诸多因素，而振动问题是其中最主要的根源之一［3］。
因此，研究系统的动力学特性对于管路敷设、振动控制等具有指导意义。
在管路振动问题的相关研究中，有限元方法已经得到了广泛应用。
Sreejith［4］考虑流固耦合振动，采用有限元法研究了核工业管路中流速对系统振动频率的影响；杨莹［5］采用壳单元有限元法研究了管内流体质量、压力、温度、管路形状等对管路固有频率的影响；刘伟等［6］采用有限元法研究了卡箍位置对管路振动频率的影响并提出了优化设计方案；贾志刚［7］研究了不同结构模式管路的振动特性以及调频方法；黄益民［8］等针对输流管道分析评估了不同支撑刚度对其动力学特性完整性影响。
基于CATIACAD的飞机燃油系统管路设计仿真
基于CATIA\CAD的飞机燃油系统管路设计仿真引言管路设计中往往要进行各种工程分析,如流动和传热等,而CA D软件一般仅提供建模功能或简单的分析功能,复杂的工程分析常需在CAE软件中进行.由于空间布局变动、零部件更新换代等原因,造成管路模型反复修改,需要在CAD软件与CAE软件之间多次传输数据进行建模与性能迭代分析,设计效率极大降低.利用CAD软件的二次开发功能,开发出满足特殊需求的辅助设计或辅助工程模块,是目前解决CAD软件通用性与工程专用性不能兼顾这一矛盾的常用手段,也是现代CAD系统提供二次开发功能的主要原因之一.为了解决CAD软件通用管路设计功能难于对复杂的汽轮机套装油管路进行设计的问题,周凯等[1]在UG下开发出专用的套装油管路设计系统.为了解决自主版权的应力分析软件应用繁琐、耗时耗力的问题,将其集成到CATIAV5中,实现CAD/C AE的集成应用.其他利用二次开发技术对CAD软件进行的应用扩展还包括标准件库的开发、虚拟装配技术的研究应用[4]等,这些工作都使设计人员工作量大大减少,产品研发周期缩短,具有较大的工程实用价值。
达索提供的二次开发工具CAA及CATIAV5基于组件的开放式体系结构为在CATIAV5中集成外部模块提供可能.[5]本文针对飞机燃油系统常用的管路建模工具CATIAV5进行研究,通过CAA在CATIAV5TubingDesign工作台下嵌入管路流动分析模块,将流体系统仿真软件FOCUSS-FS[6]的核心计算部分集成到C ATIA中,实现CAD/CAE的集成应用.该分析模块能够对CATIA 平台下的燃油系统管路模型进行流动性能仿真,为燃油系统管路设计提供快捷的在线流动性能分析功能,可缩减工作量与设计周期,极大提高效率。
1、需求分析与软件架构1.1需求分析软件目标是根据管网元件几何与特性计算出管路的流动性能,因此在CATIA中进行管流仿真分析需要3类基本信息:(1)导管和零件的几何属性,如导管长度、外径、壁厚、粗糙度、弯角、转弯半径、各种接头几何尺寸等;(2)管路的拓扑属性,如分支信息、连接、连接器[7]及其前后零件等;(3)管路中可称之为技术参数的属性,如考虑流动时的边界条件、元件特性、流体介质等.在CATIA平台下获取上述信息后,即可在FOCUSS-FS软件内核中进行计算模型建模和流动分析.1.2软件架构软件架构采用3层模型结构,见图1.真实模型层直接面向用户,即用户在各种CAD软件中建立的具体管路模型,流动分析仅需其中部分信息,这部分信息将构成仿真模型层数据基础.仿真模型层为面向流动性能数值仿真的管路仿真几何模型层,仅包含管流数值仿真所需数据,不属于某个特定的CAD平台.最底层则为计算分析时建立的管路计算模型层,它由基本计算单元节点和分支组成,面向计算程序.这种3层结构既可保证各模块的独立性和通用性,又能提高软件的可扩展性.基于3层模型架构,将软件分为4个模块,见图2.(1)用户界面模块:用户与程序之间的交互接口,实现信息输入输出.(2)模型信息获取模块:与用户界面模块一样,都位于真实模型层,并从中提取仿真建模所需信息.(3)管路流动计算模块:采用FOCUSS-FS软件核心模块,实现管路计算模型建模与分析.(4)数据交换接口:负责仿真模型建模,实现CATIA体系和计算体系中管路模型的数据传输.2、关键技术研究软件的4个模块涉及以下4个关键技术问题:元件几何信息获取、管路拓扑信息获取、计算模型建模和分析以及软件架构中不同层次模型的映射等,这也是软件开发的难点.2.1仿真模型所需几何信息的获取获取几何信息的目的是根据文献[8]对元件进行流阻计算,此处将管路中的所有导管及零部件统称为元件.从是否需要获取几何结构信息的角度,元件共分两类:一类需要结构尺寸信息,另一类仅需拓扑关系信息.第1类包含导管和各种简单接头类.导管分为直管与弯管,所需几何属性有区别,见表1.Run对象表示管路铺设路径,其部分属性代表相应导管属性,如路径信息和内、外径等.Run对象的折点坐标、弯径和弯角由CAA中接口CATIArrNode获取,而内、外径则可由CATIRouRoundSection接口获取.简单接头类指直接头、弯头和三通等,直接获取其几何数据进行流动性能计算.图3为三通接头,接口CATISpecAttrAccess可获取其公称直径等属性,根据公称直径可查询出其内径等;接口C ATIPspPartConnector可获取其端部连接器的几何信息,如坐标、朝向、定位面,由连接器的坐标和方向可计算出各支管长度、支管间夹角和分支交点等.表2中各种零件所需几何信息亦采用类似方法获取.表2主要管路零件所需几何信息零件类型几何结构尺寸工艺属性直接头类长度、两端点、内径(出、入口内径,突变尺寸,偏心距等*)弧形弯头弯径、弯角、两端点、内径、延长段长度直角弯头两端长度、两段内径、两端点、交点三通3支管长度、内径,3支管相邻夹角,3个端点及中心交点四通4支管长度、内径,4支管相邻夹角,4个端点及中心交点成品件、紧固件等连接点信息粗糙度注:*指大小头,包含突变、偏心等类型接头额外所需信息.第2类指各种泵、阀等成品附件和螺母、衬管、卡箍等紧固件、支撑件等.前者具有完备的特性数据,直接由供应商取用,后者一般不与流体直接接触,不考虑其对流动的影响,因此这两类元件仅获取其拓扑关系信息.2.2CATIA管路模型拓扑信息获取管路拓扑关系指管路中各元件的连接信息,即元件是否与其他元件相连,与哪些元件相连以及在何处相连等信息.图4给出一简单管网示意图,由7个元件组成.图4中c2指三端口元件类,如三通等;图4简单管网示意图c5指四端口元件类,如四通;其他指两端口元件类,如导管、直接头、弯头等.元件与元件之间通过连接器连接,如图4中圆圈.连接器是CATIA中在零件上创建的特征之一,专用于与其他零件进行连接,不仅包含第2.1节中所述的位置信息,还包含是否与其他零件相连等拓扑信息.管路中元件一般在端口处创建连接器,如c2即通过3个端口连接器分别与c1,c3,c 4相应连接器相连.接口CATIPspConnectable可以查询与某元件直接相连的其他元件以及通过哪些连接器相连接.接口CATIPspConnector可查询某连接器是否已连接,包含该连接器的所有连接以及与该连接器直接相连的元件.通过这两个接口即可对图4中管网进行拓扑信息查询,如可查出元件c3与c2,c5相连及对接位置,还可查出c1左端连接器未连接(即c1为一边界元件)等.对管网逐个元件进行查询,即可得到整个管网的拓扑信息.2.3管流计算模型建模及计算方法FOCUSS-FS的计算内核处理为由节点和分支组成的通用流体网络.具有1个进口和1个出口的单向输运元件即为分支.分支流动的特点是在元件中质量流量不变,即进、出口质量流量相同.分支的端点即为节点,节点分为边界节点和内部节点,计算的边界条件即在边界节点中设定.FOCUSS-FS的计算原理是在节点中建立质量守恒方程,在分支中建立动量守恒方程,由此建立起1套计算方程AX=B,并采用Newton_Raphson[6]方法,通过迭代就能计算出各个节点中的压力和分支中的流量、流速等参数,也即可得到各个元件中的流动状态.2.43层模型间的映射关系管路真实模型中包含多种元件类型,管路仿真模型中包含管流计算仿真建模所必需的元件及几何信息,而计算模型中管路仅由节点和具有几何信息的分支组成.要保证仿真模型和计算模型的正确建模,必须在3层模型间建立相应的映射规律.真实模型元件到计算模型分支之间的变换共分3种情况:第1种情况是真实模型元件与计算模型分支一一对应,如直导管、直接头、弯头、肘管等元件,计算模型中皆有对应的1个分支.这种情况下仿真模型元件也只需1个元件与其对应.第2种情况是真实模型1个元件在计算模型中由多个分支串联与之对应,如弯管.不同于CATIA中的弯管可能有多个直段与弯段,计算模型中的分支或为直段或为弯段,因此CATIA中的弯管需要进行分解.分解方法是在拐弯处截出弯管段,其余部分为直管段,并在截断处建立节点,见图5.其中,弯径大于0的情况下截出的弯管一般为弧形弯管,弯径为0情况下截出的弯管一般为尖角弯管.CATIA中弯管分解后建立的仿真模型元件与计算模型中的分支一一对应.第3种情况是真实模型中1个元件在计算模型中由具有支路的多个分支与之对应,如三通、四通等元件.这类元件在仿真模型中有相应元件,但由仿真模型元件创建计算模型分支时,需在元件分支点处将元件分解,将其各个支管分别创建为单独分支,并在原分支点处创建节点.图6中三通即按此方法实现由真实模型到计算模型的转换。
发动机燃油计量装置特性仿真与试验研究
南京航空航天大学硕士学位论文发动机燃油计量装置特性仿真与试验研究姓名：周立峰申请学位级别：硕士专业：航空宇航科学与技术（系统仿真与控制）指导教师：叶志锋2010-12南京航空航天大学硕士学位论文摘要燃油计量装置作为航空发动机燃油控制系统的执行机构对航空发动机的性能有直接影响。
全面准确的掌握燃油计量装置在各种工况下的特性是非常重要的。
本文根据燃油计量装置的工作原理，基于AMESim软件建立了燃油计量装置的数学模型。
分析了燃油计量装置所面临的三种典型工况，并通过仿真得到在这三种工况下燃油计量装置的稳态及动态特性。
设计构建了燃油计量装置试验系统，并通过试验所得数据验证了仿真模型的准确度和仿真结果的可信度。
针对燃油计量装置稳态误差较大的缺陷，提出了装置的多种改进方案。
通过仿真对改进效果进行验证，并分析了各种改进方案的优缺点。
本文对发动机燃油计量装置的设计计算、建模仿真、试验验证以及改进优化进行了较系统的研究，为燃油计量装置的研制提供了参考依据。
关键词：航空发动机，燃油计量装置，AMESim，仿真，试验，改进iAbstractAs the implement mechanism of aero-engine fuel control system, fuel measurement equipment has direct influence on the performance of aero-engine. It is very important to master performance of fuel measurement equipment under various working conditions.Based on AMESim software, the thesis mainly studied fuel measurement equipment mathematical model according to the working principle. Three typical working conditions were analyzed and steady-state / dynamic characteristics were obtained by simulating the working conditions. Testing system for fuel measurement equipment was built, so the accuracy of simulation model and credibility of simulation result were proved according to experiments data.Provide variety of improvement plans for the defect that fuel measurement equipment has serious steady-state error. By the means of simulation, the improved result was verified and the advantages/disadvantages of improvement plan were analyzed.This thesis provided a set of ideas and methods for design calculation, modeling simulation, test and improving optimization of aero-engine fuel measurement equipment, and also provided important reference basis for future research and development of fuel measurement equipment.Keywords: aero-engine, fuel measurement equipment, AMESim, simulation, experiment, improvementii图表清单图2.1直接作用式燃油计量装置 (6)图2.2间接作用式燃油计量装置 (6)图2.3燃油计量装置原理示意图 (7)图2.4 压差活门结构示意图 (8)图2.5 回油窗口示意图 (9)图2.6 压差活门仿真模型图 (10)图2.7 计量活门结构原理图 (11)图2.8计量活门阀芯与衬套开口几何形状 (13)图2.9 计量活门仿真模型图 (13)图2.10发动机燃油计量装置结构图 (15)图2.11发动机燃油计量装置仿真模型 (15)图3.1试验系统结构原理图 (18)图3.2 主要试验元件连接图 (20)图3.3 机械传动机构结构原理图 (21)图3.4 机械传动机构装配图 (21)图3.5飞/推综合控制半物理仿真平台 (24)图3.6监控软件界面 (25)图4.1 计量活门开度仿真曲线 (27)图4.2 计量活门开度试验曲线 (27)图4.3 计量活门开度-流量仿真曲线 (27)图4.4 计量活门开度-流量试验曲线 (27)图4.5计量活门开度-压力、压差仿真曲线 (27)图4.6计量活门开度-压力、压差试验曲线 (27)图4.7计量活门开度-回油流量曲线 (28)图4.8计量活门开度-阀芯位移曲线 (28)图4.9 计量活门出口压力-装置出口流量曲线 (29)图4.10 计量活门出口压力-装置进口压力、压差曲线 (29)图4.11出口压力-回油流量曲线 (30)图4.12出口压力-阀芯位移曲线 (30)vi南京航空航天大学硕士学位论文图4.13 齿轮泵转速-装置出口流量曲线 (31)图4.14 齿轮泵转速-装置进出口压力、压差曲线 (31)图4.15齿轮泵转速-回油流量曲线 (32)图4.16齿轮泵转速-阀芯位移曲线 (32)图5.1计量活门阀芯开度变化仿真曲线 (33)图5.2计量活门阀芯开度变化试验曲线 (33)图5.3 计量装置出口流量响应仿真曲线 (34)图5.4 计量装置出口流量响应试验曲线 (34)图5.5 计量活门进出口压力响应仿真曲线 (35)图5.6 计量活门进出口压力响应试验曲线 (35)图5.7 进出口压力变化仿真曲线 (36)图5.8 进出口压力变化试验曲线 (36)图5.9 计量装置出口流量响应仿真曲线 (36)图5.10 计量装置出口流量响应试验曲线 (36)图5.11电机转速响应仿真曲线 (37)图5.12 电机转速响应试验曲线 (37)图5.13 计量装置出口流量响应仿真曲线 (37)图5.14 计量装置出口流量响应试验曲线 (37)图5.15 计量活门进出口压力响应仿真曲线 (38)图5.16 计量活门进出口压力响应试验曲线 (38)图6.1 不同K值下转速-流量仿真曲线 (39)图6.2 不同K值下出口压力-流量仿真曲线 (40)图6.3 不同K值下转速-压差仿真曲线 (40)图6.4 不同K值下转速-阀芯位移仿真曲线 (40)图6.5 不同d值下的转速-流量仿真曲线 (41)图6.6 不同d值下的出口压力-流量仿真曲线 (42)图6.7 不同d值下转速-压差仿真曲线 (42)图6.8 不同d值下转速-阀芯位移仿真曲线 (42)图6.9 压差活门回油窗口结构图 (43)图6.10 不同回油窗口尺寸下的转速-流量仿真曲线 (44)图6.11 不同回油窗口尺寸下的出口压力-流量仿真曲线 (44)图6.12 不同回油窗口下压差仿真曲线 (45)vii发动机燃油计量装置特性仿真与试验研究viii 图6.13 不同回油窗口下阀芯位移仿真曲线 (45)图6.14 改进后压差活门结构原理图 (46)图6.15 改进后压差活门模型图 (46)图6.16 改进后燃油计量装置模型图 (46)图6.17 增加回油腔后转速-流量曲线 (47)图6.18 增加回油腔后出口压力-流量曲线 (47)图6.19 增加回油腔后转速-压差曲线 (48)图6.20 增加回油腔后转速-位移曲线 (48)图6.21 综合改进后转速-流量曲线 (49)图6.22 综合改进后出口压力-流量曲线 (49)图6.23 综合改进后转速-压差曲线 (50)图6.24 综合改进后转速-位移曲线 (50)表2.1压差活门中滑阀的主要参数 (11)表2.2压差活门弹簧腔的主要参数 (11)表2.3计量活门中滑阀的主要参数 (14)表2.4计量活门弹簧腔的主要参数 (14)表3.1液压系统主要部件选型及主要参数 (19)表3.2采集信号及传感器参数 (24)南京航空航天大学硕士学位论文ix注释表 符号名称 单位 1P计量活门前的燃油压力 Pa 2P计量活门后的燃油压力 Pa De压差活门薄膜有效直径 m K压差活门弹簧倔强系数 N/m 0x压差活门弹簧预压缩量 m x Δ压差活门弹簧后压缩量 m Q通过计量活门的燃油质量流量 L/h A计量活门燃油流通面积 2m ρ燃油密度 3kg/m μ流量系数 d管道内径 mm []σ许用应力 MPa T τ扭转剪应力 MPa T轴所传递的扭矩 N mm g T W轴的扭转截面模量 3mm P轴所传递的功率 kW n轴的转速 r/min []T τ轴的许用扭转剪应力 MPa ϕ扭转角 ° G材料剪切弹性模量 MPa P J 轴截面的极惯性矩4mm承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
某型涡喷发动机起动仿真模型的建立
某型涡喷发动机起动仿真模型的建立作者：于德会孙敬来源：《科技创新导报》2011年第04期摘要:通过对某型航空涡轮喷气发动机起动过程的分析,建立了该型发动机起动过程的仿真模型。
使用表明,该模型真实、准确,完全满足机务训练的要求。
关键词:航空发动机起动过程仿真中图分类号:V235 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(a)-0111-011 引言航空发动机从转速为零加速到慢车转速的过程,称为发动机的起动过程。
这是一个自动过程,起动机构的各个部件按严格的顺序进行工作,稍有差错就会发生故障。
因此,无论是从发动机试车模拟完整性的角度,还是从故障研究的角度出发,起动过程都是必须要重点研究和模拟的过程之一。
由于发动机的性能主要是指发动机起动以后的性能指标,起动过程的仿真研究一直没有引起人们的足够重视。
为了真实地模拟发动机地面试车的全过程,较好地进行起动过程中故障的模拟和研究,本文根据某型涡喷发动机起动过程的实际特点,建立了该型发动机起动过程的数学模型。
2 发动机起动过程的时序发动机的起动过程是按严格的顺序进行的,在这个过程中,起动机构的各部件按一定次序先后投入工作。
它们的工作过程如下:(1)将油门手柄从停车位置推到慢车位置;(2)按下“起动”按钮后,起动机开始带动高压转子旋转,中介油泵和主燃油泵同时工作;(3)按下起动按钮后1.6秒,燃油急降电磁活门通电,活动铁芯推动活门左移,使等差活门弹簧室与低压腔相通,等差活门左移,使斜盘角度减至最小,同时等差活门的回油槽也接通低压腔,结果使起动供油量接近于零,同时点火线圈向点火电咀供电;(4)当按下起动按钮后7.1秒时,起动电磁开关根据时间自动器控制的时间程序而通电,来自主燃油泵定压油路的燃油,经过起动活门后,相对于压力的压差值为0.414±0.049MPa(4.5±0.5kg/cm2),通过单向活门及起动燃油总管进入点火器内的起动喷咀,在点火器内,燃油与空气混合并被点燃,形成点火源。
航空发动机加力控制系统典型故障分析
航空发动机加力控制系统典型故障分析摘要：航空发动机是航空器系统运行的“心脏”，而加力控制系统为航空发动机相配套的重要构成，其运行的好坏直接关系到航空发动机的运作安全。
本文以某型发动机加力系统为例，首先简要分析了其基本构成，指出了加力燃油调节系统的工作原理，最后围绕加力控制系统“接加力时加力燃烧室未工作”这一典型故障，探讨了解决对策，望能为此方面实践研究提供一些参考。
关键词：航空发动机；加力控制系统；故障加力控制系统是整个航空发动机的重要组成部分，其所起到的主要作用就是对加力进行控制，使其处于正常工作状态，以此促进发动机推力的增大，促进飞机飞行性能的提高。
现阶段，尽管世界各国均在投入大量的人、财、物力，来强化自身在航空发动机先进应用技术、新型材料等领域水平的提升，使航空发动机加力控制系统逐步实现一体化、小型化、数字电子化，促进其安全性能的大幅提高，但在实际使用过程中，其加力控制系统仍会有故障情况发生，这不仅会对飞行安全造成严重影响，而且还易带来沉重的损失。
所以，对其故障产生的原因进行深入研究，制定相应的解决措施，尤为重要且必要。
本文围绕某型航空发动机，就其加力控制系统的基本工作原理进行分析，研究其典型故障及排除对策，现探讨如下。
1.某型发动机加力系统的基本构成针对某型发动机加力系统而言，其实为一种较新型（机电结合）的调节控制系统，主要由两部分构成，其一为加力燃油调节系统，其二是电子综合调节器。
（1）电子综合调节器。
其乃是某型发动机电子-液压机械控制系统当中的基础构成，主要作用就是对发动机的各项参数进行调节，将指令发送给发动机控制附件等。
需要指出的是，当发动机控制附件联合于综合调节器时，可以较好的控制发动机加力的整个接通过程。
（2）加力燃油调节系统。
其主要作用就是依据油门杆相对应的位置信号，将加力燃烧室的供油进行接通、切断等操作，而且还能依据发动机进口空气温度以及压气机出口的空气压力，对加力供油量进行适当调节；另外，依据发动机综合调节器指令，确保发动机的加力能够从最小加力状态进入；还需强调的是，其还能依据座舱电信号情况，将加力应急切断。
211167235_面向系统工程的直升机燃油系统仿真验证
0 引言基于系统工程的直升机研发设计不仅可以降低研发流程中的成本和风险，而且还可以增强对总体的宏观把控和设计的逻辑性[1]。
为了解决在直升机型号研制实践中实物验证试验成本高、周期长的问题，研究虚拟仿真代替实物试验的可行性具有重要意义。
1 系统工程V 模型系统工程作为一种贯穿大型复杂系统全生命周期研发阶段的方法论，广泛应用于航天、航空等工程领域。
狭义上的系统工程仅指将用户需求转化为系统产品的系统工程过程[2]。
V 模型是狭义系统工程应用流程可视化表达的经典模型，如图1所示。
其作为系统工程实施的基础，V 模型的左侧自上而下对各层级的需求进行分解，逐层级完成系统设计、分析过程。
V 模型的右侧自下而上完成各层级的集成和验证过程。
V 模型侧重需求分析与用户需求反复迭代和演化的过程，采用V 模型研发直升机燃油系统可以保证成附件、子系统以及整个燃油系统始终满足整机要求，在论证和设计阶段具有指导意义[3]。
直升机型号研制实践中通常将V 模型右侧的集成验证分为虚拟验证和实物验证2种模式。
采用实物验证需要搭建试验台架模拟真实飞行场景，不可避免地需要面对试验成本高、周期长的问题。
采用高置信度的虚拟仿真方法对系统的功能逻辑和性能指标进行验证则可以大幅降低验证成本，缩短研制周期。
2 燃油系统工作原理2.1 燃油系统组成燃油系统的工作原理如图2所示。
其中，燃油箱贮存直升机任务剖面所规定的燃油，由1号、2号、3号、4号以及6号油箱组成（2号、3号油箱为供油箱，1号、4号以及6号油箱为储油箱）。
油箱通气系统由外部通气管和内部通气管组成。
1号、4号油箱分别通过外部通气管直接连通大气；2号、3号以及6号油箱通过内部通气管与1号、4号油箱相连。
各油箱间通过下部连通管与上部连通管相连，使燃油可以在各油箱间的转输。
底部连通管安装重力单向阀，只允许燃油从储油油箱流向供油油箱。
在4号油箱后部右侧安装重力加油口和压力加油口，可以采用重力加油或压力加油的方式实现燃油箱加油以及部分燃油的压力抽油。
某型发动机润滑供油系统流量仿真分析
某型发动机润滑供油系统流量仿真分析苏媛媛;毛福荣;路彬【摘要】为加快某型发动机的研制进度,保证其可靠工作,以现有发动机成熟润滑系统为基础进行润滑系统改进设计.为评估供油系统工作情况,利用英国流体系统仿真软件Flowmaster对供油系统进行部件级和系统级流量仿真分析.重点对系统中调压活门和调压差活门的溢流特性、压力与流量的关系进行仿真分析,得到满足系统循环量要求的调节量,根据仿真结果对系统各处喷嘴和节流嘴尺寸提出改进建议,包括调整前轴承腔8处喷嘴尺寸和附件机匣节流嘴尺寸等.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)001【总页数】5页(P70-74)【关键词】供油系统;润滑系统;压力差;流量;仿真分析;溢流特性;活门;航空发动机【作者】苏媛媛;毛福荣;路彬【作者单位】中航工业沈阳发动机设计研究所航空发动机动力传输航空科技重点实验室,沈阳110015;中航工业沈阳发动机设计研究所航空发动机动力传输航空科技重点实验室,沈阳110015;中航工业沈阳发动机设计研究所航空发动机动力传输航空科技重点实验室,沈阳110015【正文语种】中文【中图分类】V228.2润滑系统的主要功能是向航空发动机主轴轴承、接触式密封装置、中央传动齿轮、转接齿轮箱和附件传动机匣的齿轮及轴承提供用于润滑及冷却的滑油［1-3］。
随着航空发动机润滑系统数值仿真技术的发展和研制进度的需要，采用网格计算法，将系统的结构和腔室分解成有相应原件和节点组成的网格，用有限的元件和不同的流动介质类型描述各种结构的润滑系统，得出润滑系统在发动机各飞行状态下的温度、压力分布及各喷嘴的滑油流量分配比例等参数［4］。
这种方法不仅取代了部分试验调试工作，缩短了研制周期，减少了研制费用，而且得到了详细的流体系统信息，对滑油系统设计提供理论依据。
为加快某型发动机的研制进度，保证其可靠工作，以现有发动机成熟润滑系统为基础进行改进设计，选用现有的滑油泵组，因其供油流量大于系统循环量。
X型燃油调节器的建模和仿真
西北工业大学
硕士学位论文
X型燃油调节器的建模和仿真
姓名：***
申请学位级别：硕士
专业：航空宇航推进理论与工程指导教师：***
2002.3.1
此北Ｊｑｋ大学伽ｌ｛论文第一审ｘ型燃油调竹器组成、ｌ＾能且ｌｆ’Ｊ‘ｃＪｌ第：章ｘ型燃油调节器自ｌ成、功能及】：作原州
§２．１ｘ型燃油调节器封Ｉ成与功能
此燃油调节器ｔ耍足按导弹的不同飞行条件、不同［作状态，提供不旧流量的压力燃油。
即保ｉ正发动机在起动、加速、额定、减速等各种状态ｒ能ｌＦ常］二作。
整个燃油调节器分为上壳体和下壳体，其阃通过销钉连接。
燃油调节器ｆ二壳体由齿轮泵、油滤、溢流阀、等压差活门、起动电磁阀和停车电磁阀等组成：Ｆ壳体由主调节活『】、咏冲占空比调整活门、主出口压力活门、角位移传感器、脓宽调制数字快速电磁阀等组成。
另外，主调节活门具有最大流量机械限位器和最小流量机械限位器。
Ｘ型燃油调节器系统油路图，如图２Ｉ．１所示。
根据ｘ型燃油调节器系统的工作原理可绘制出如图２１－２所示的ｘ型燃油调节器系统的方框图。
嘲２１．１Ｘ掣燃油稠节器系统油路图。
航空发动机燃油系统数值模型仿真与验证
量 活 门有 效 面积 ， Ａ ＝ ０ ． ０ ０ ０ ４ １ ５ ４ ７ ５ ｍ ； Ｋ ｃ 为 计量 活 门流 量 压 力 系 数 ， ＝ ４ ． ６ ９ ９ ｘ １ ０ ； 为液 压 无 阻 尼
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Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｆ ｕ ｅ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
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图 ４ 试 验 系 统 连 接 示 意 图
Ｆｉ ｇ ． ４ Ｔｅ ｓ ｔ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｎｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ
ｍ： 为 稳态液 动力 系数 。
当应 急 电磁 阀、 放油 电磁 阀 同时工作 时 ， 无 论 电液伺
服 阀控 制 电信 号 大小 ， 都 能使计 量 活 门 和分 布器 活 门关 闭 ， 迅 速切 断供 油 。
４ 燃 油 系 统 仿 真 与 验证
４ ． １ 燃油 系统 仿真
燃油 系统仿 真模 型建 立在 上述 各主要 元 器件数
图 １航 空 发 动 机 燃 油 系 统仿 真模 型
Ｆｉ ｇ ． １ Ｆｕ ｅ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
第２ 期
徐
健等 ： 航空发动机燃 油 系【 统 数 值 模 型 仿 真 与 验 证 研 究 — Ｉ Ｉ ／ １ ｂ＿ 一 ／ ｏ
固有 频 率 ， ∞ ＝ ５ ０ ０ ４ ｒ ａ ｄ ／ ｓ ； 为液 压 阻 尼 比 ， ＝
发动机起动供油系统分析及AMESim建模仿真
发动机起动供油系统分析及 AMESim建模仿真摘要：发动机起动性能与发动机起动供油特性密切相关。
以发动机起动供油系统为研究对象，建立数学模型，并基于AMESim软件建立了起动供油系统的仿真模型。
通过模型仿真，分析了对起动供油特性影响较大的部件—定压活门，得到了定压活门的弹簧预紧力和节流孔直径对起动供油特性的影响，证明了使用AMESim软件对航空发动机燃油调节器建模分析的可行性。
关键词：航空发动机；燃油调节器；起动供油特性；AMESim仿真引言发动机起动喷嘴由燃油调节器供油，起动供油特性直接影响发动机起动特性。
以起动供油系统为研究对象，建立数学模型，并基于AMESim软件建立了其仿真模型，对其供油特性进行了较为深入的研究，为航空发动机燃油调节器起动供油装置的设计研究和故障分析提供新的技术手段和依据。
1起动供油系统数学模型以流量连续方程和力平衡方程为基础，建立对该燃油调节器起动供油装置的数学模型。
1.1定压活门数学模型1.1.1定压活门流量连续方程通过定压活门型孔的燃油流量按以下公式计算：（1）（2）式中：为起动供油体积流量，为通过定压活门型孔的燃油体积流量，为通过定压活门节流孔的燃油体积流量，和为燃油通道的流量系数，为燃油密度，为定压活门型孔节流面积，为定压活门节流孔节流面积。
定压活门、衬套型孔结构如图4所示，设定活门型孔初始开度为，则有：（3）式中：为定压活门衬套型孔宽度，B为定压活门衬套型孔，长度，为活门位移。
图4 定压活门型孔结构设定压活门节流孔直径为，则：（4）1.1.2定压活门力平衡方程定压活门受力如图5所示，忽略库伦摩擦力和瞬态液动力，活门的力平衡方程可简化为：（5）式中：为活门进油侧等效面积，为活门弹簧腔一侧等效面积，K为弹簧刚度，为弹簧预压缩量。
图 5 定压活门受力示意2喷嘴挡板数学模型只考虑喷嘴挡板的液压特性,通过喷嘴挡板的燃油流量服从以下公式：（6）式中：为燃油通道的流量系数，为燃油密度，喷嘴挡板的节流面积，为喷嘴后压力。