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传统航空发动机已经逐渐不能满足性能发展和环境可持续发展的需要。而多电发动机技术可使发动机的效率和性能得到全面优化,因此备受世界发达国家关注。航空电动燃油泵替换传统的附件齿轮箱驱动燃油泵,能够提高发动机燃油系统效率,是多电发动机发展的关键技术之一。本文针对航空电动燃油泵高性能、高可靠性的要求,对其进行了流量特性分析、仿真建模、控制性能研究和试验研究,主要包括以下几点。
针对电动燃油泵试验系统组成复杂、多学科交叉和综合的特点,将其分成了三个主要的子系统:液压子系统,驱动子系统和测控子系统。分析了电动燃油泵实际供油量的影响因素,在AMESim 中搭建了液压子系统的仿真模型。分析了驱动子系统的数学模型,在 MATLAB 中搭建了永磁容错电机及其容错驱动系统的仿真模型。
针对现代航空动力装置的需求,对永磁容错电机及其容错驱动系统的控制性能进行了研究,研究表明双余度容错电机控制系统的动态特性、鲁棒性要优于单余度控制系统,且具备了单相故障仍能正常运行的容错性。之后根据液压子系统的仿真结果,在 MATLAB 中搭建了电动燃油泵三闭环控制系统的复合仿真模型,并分析该系统的控制性能。
针对电动燃油泵试验时的测控需求,讨论和分析了测控子系统的总体需求和设计方案,基于LabVIEW搭建了电动燃油泵温度压力采集系统和燃油管路测控系统。
最后通过试验研究了电动燃油泵稳、动态特性、鲁棒性和大范围流量调节性能。试验结果表明,电动燃油泵具有较好的稳、动态特性和鲁棒性,能够完成大范围的流量调节。试验得到的稳态结果与仿真模型的仿真结果较为接近,验证了流量特性分析和电动燃油泵系统建模方式的正确性和可行性。
针对电动燃油泵试验系统组成复杂、多学科交叉和综合的特点,将其分成了三个主要的子系统:液压子系统,驱动子系统和测控子系统。分析了电动燃油泵实际供油量的影响因素,在AMESim 中搭建了液压子系统的仿真模型。分析了驱动子系统的数学模型,在 MATLAB 中搭建了永磁容错电机及其容错驱动系统的仿真模型。
针对现代航空动力装置的需求,对永磁容错电机及其容错驱动系统的控制性能进行了研究,研究表明双余度容错电机控制系统的动态特性、鲁棒性要优于单余度控制系统,且具备了单相故障仍能正常运行的容错性。之后根据液压子系统的仿真结果,在 MATLAB 中搭建了电动燃油泵三闭环控制系统的复合仿真模型,并分析该系统的控制性能。
针对电动燃油泵试验时的测控需求,讨论和分析了测控子系统的总体需求和设计方案,基于LabVIEW搭建了电动燃油泵温度压力采集系统和燃油管路测控系统。
最后通过试验研究了电动燃油泵稳、动态特性、鲁棒性和大范围流量调节性能。试验结果表明,电动燃油泵具有较好的稳、动态特性和鲁棒性,能够完成大范围的流量调节。试验得到的稳态结果与仿真模型的仿真结果较为接近,验证了流量特性分析和电动燃油泵系统建模方式的正确性和可行性。