飞机附件结构原理讲解

第二章飞机附件原理讲解压力比传感器放大器电液伺服器作动筒进气道斜板斜板位置传感器转速传感器接通加力操纵装置机械式液压放大器加力燃油泵πr*测量装置πTr*e1状态给定与加速装置K机械式液压放大器燃油泵反馈装置πr*e2e3θp1p1发动机进气道maP1*p2P2*np4mfmfaf液压泵作动筒喷门面积操纵装置喷门面积给定装置执行机构（鱼鳞板）反馈装置e4PLAnrMa目录认识液压系统调节附件执行附件供油附件控制附件典型液压系统分析§2.1认识液压系统液压传动是指利用液体为工作介质，依靠液体的压力能来实现能量的转换、传递和控制的传动方式。作动筒该1推动液体流动，并使液体具有压力，它就是一个手动柱塞式液压泵；作动筒2的活塞是被控体推动池，它可用来推动外界负载，就是液压执行元件。认识液压系统液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及流量来表现的。而所有基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量和方向，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。认识液压系统§2.2调节附件敏感附件/测量附件放大附件执行附件节流附件和其它附件密封附件敏感附件/测量附件用于感受被控参数或用于感受外界于扰的附件，当发动机的被控参数偏离给定值和／或外界于扰量发生变化时，敏感元件便可立即发出信号，此信号将引起控制系统的一连串动作，最后使被控参数恢复到给定值为止。测量附件的性能好坏直接影响整个控制系统的质量，感受各种信号的敏感附件，包括转速、压力、温度、流量、位移、力和加速度以及振功等敏感附件，但在发动机控制系统中，用得最多的还是前三种测量附件。§2.2.1敏感附件/测量附件敏感附件按输出讯号型式不同分为电气式：输出讯号为电压、电阻及电的频率讯号等机械式：输出讯号为位移、转角、力及力矩等液压式：输出讯号为位移、压力等敏感附件按所感受的调节参数性质不同可分为：转速敏感附件、压力敏感附件、流量敏感附件及温度敏感附件等。敏感附件/测量附件一压力测量附件薄膜薄膜式压力测量附件，感受压力的构件是一种圆形的非金属弹性薄膜，周边被紧固并严格密封，它广泛用于气体或液体的压力(差)测量。敏感附件/测量附件膜片膜片式测压元件使用的膜片是由弹性金属材料制成的圆形薄片，厚度在(0.06~1.8)mm之间，为区别于非金属的薄膜而称其为膜片。膜片的材料一般采用铰青铜、锡青铜和不锈钢等，铰青铜的弹性极限高、滞环小、疲劳极限高，易于制成复杂的波纹形状且特性最稳定，故是常用的材料。膜片除用作测量压力外，也可用来隔离两种流体介质。膜片有平面膜片和波纹膜片两种。波纹膜片是表面带有同心波纹的膜片。1随着波纹形状的不同，压力与中心点的位移关系可以是多种多样的。可按所需的特性曲线来设计膜片。2允许的中心绕度较大。敏感附件/测量附件膜盒及膜盒组将两个相同结构参数的波纹膜片(一般带边缘波纹)沿圆周边焊接起来，可制成膜盒。再将几个膜盒叠加起来，便组合成膜盒组。增大位移敏感附件/测量附件波纹管波纹管是一种侧表面具有一定波纹形状、同心的弹性薄壁圆柱形零件，波纹管一端开口，另一端根据应用需要或者开口或者封闭。波纹管在沿其轴线方向的集中力作用下，可以伸长成缩短。若将波纹管开口端固定，封闭端处于自由状态，当通入液体或气体的压力改变时，波纹管相应有位移缩出的变化。波纹管的位移大小与波纹管本身的刚度和载荷的大小有关。由于波纹管构造简单、弹性较大，能在位移特性接近线性和有效面积近似不变的情况下，产生较大的位移输出，故在动力装置控制中得到广泛的应用。它除了可以用作压力测量附件外．亦可以用作温度测量附件、导管间的弹性接头等。敏感附件/测量附件二压力比敏感附件压力比测量附件的工作原理压力敏感附件，只能感受压力和压差的变化，保证压差不变，但不能反映压力比的变化，更不能保证压力比不变。但我们可以把薄膜测压元件和固定分压器结合面组成一个压力比测量元件，如图所示。其中，分压器由节流嘴1、2和具有一定容积的中腔(分压室)组成。分压器的中腔与薄膜上腔相通，气体通过分压器流动时，在分压器的进气压力po、中腔压力p1和出口环境压力Pa之间，应满足PoP1Pa的关系。节流嘴前后的压力P1/Po=ε1，Pa/p1=ε2，统称为分压器的分压比。敏感附件/测量附件当第二个节流嘴处于临界以上的流动状态时，分压比ε1则保持为常数，而不受环境压力Pa的影响。对于压力比测量元件来说，输入的被测压力有两个，一个是po，一个是P3(它通入薄膜下胺)，而ε1是由分压器给定的，且保证为常数，即若被测的实际压力比ε＝P3／Po，正好是ε＝ε1则有P3=P1这样，薄膜的平衡不受破坏，也就不产生输出位移的变化。薄膜的平衡将被破坏，从而产生输出位移的变化，指示压力比变化。这就是压力比测量元件的基本工作原理。敏感附件/测量附件压力比控制装置当薄膜受有压力脉动时，该弹簧会起到阻尼作用，这样输出的位移就很稳定敏感附件/测量附件三温度敏感附件航空发动机的进气温度、排气温度、燃(滑)抽温度以及环境温度等都是影响发动机工作性能的重要因素。根据不同的温度范围及性能要求，要选取不同的温度测量元件。目前常用的温度测量附件形式有热电偶式、双金属式、电阻式和充填式四种。敏感附件/测量附件四转速敏感附件当前各种燃气涡轮发动机，普遍选择转速作为被调参数，因此，转速调节器在发动机自动控制装置中，应用十分广泛。一般有机械离心式、液压离心式、发电机式、光电式、电磁式和机械电脉冲计算器式等类型。敏感附件/测量附件机械离心式转速测量附件机械离心式转速敏感附件转速位移敏感附件/测量附件敏感附件/测量附件小结敏感附件：用于感受被控参数或用于感受外界于扰的附件压力测量附件：薄膜、膜片、膜盒及膜盒组、波纹管。压力比敏感附件：薄膜测压元件和固定分压器结合面组成一个压力比测量元件温度敏感附件：热电偶式、双金属式、电阻式和充填式四种。转速敏感附件：机械离心式、液压离心式、发电机式、光电式、电磁式和机械电脉冲计算器式等类型。类型§2.2.2放大附件为使测量附件反应快而灵敏，一般都将它做得比较小而精致，于是测量元件输出的力、位移或电信号都很小，不可能直接驱动执行元件，如柱塞泵的斜盘和燃油系统中的活门等。以发动机的转速控制器为例，离心飞重的输出力虽可达几千克，位移只有1mm多。可是要推动斜盘改变供油量的力却要几十千克，位移交化也要几十毫米。显然，不能由离心飞重去直接带动斜盘。因此，目前在大多数般空发动机上，通常都在测量附件之间，再加上一个起放大及助力作用的附件来放大信号，这就是放大附件的任务。放大附件机械能微弱电能液压能大功率液压能放大附件基本的(单级)液压放大器有分油活门式喷嘴一挡板式射流管式放大附件放大附件如图所示。分油活门式喷嘴一挡板式射流管式则是分流式放大器。是节流式放大器第一节分油活门式液压放大器放大附件原理：该放大器由分油活门和调节活塞组成。恒定油压ps测量元件驱动活门右移xv节流口1、2开大压力油经1流进活塞右腔活塞左腔压力油经2流出活塞左移（节流口越低，推动活塞功率越大）类型1、按照活门的工作表面可分为：单边活门（f）四边活门（a）（b）（d）双边活门（e）放大附件2、按照活门在零位（中立位置）处的节流开口形式分为：负开口（正重叠（b））零开口（a）正开口（负重叠或预开口（c））放大附件3、按照进出分油活门通道数目可分为：四通活门（a）（b）（c）（d）三通活门（e）两通活门（f）放大附件放大附件实例简单分油活门式液压放大器p1p0放大器不工作时，弹簧使活塞复位（活塞位于左侧极限）当活门偏离中立位置左移时，节流口打开，活塞左腔高压油p1进入，右腔与低压油p0相通，活塞左移。放大附件带比例反馈的液压放大器放大附件带比例反馈的分油活门式液压放大器是由简单分油活门放大器加上机械反馈装置构成的。反馈装置包括反馈杠杆和反馈套筒，反馈套简套在分油活门外面，通过杠杆与调节活塞相连稳定状态时，活门凸肩完全遮盖反馈套上的油窗，活塞不动。若活门产生一定位移+Δxv，开始瞬间,油窗开度+Δxv。由于油窗开度大，b腔压力提高较快，a腔压力降低较快，活塞向左移动。活塞通过杠杆使反馈套逐渐向左移动+Δxp。油窗开度逐渐减小，活塞向左移动速度减慢。当活塞移动到某一位置时，Δxv=Δxp，油窗被活门凸肩完全覆盖，调节活塞在这一位置稳定下来。放大附件带速度反馈的分油活门液压放大器增加了反馈活塞，在调节和反馈活塞间形成一个中腔c。在动态中，中腔容积的变化可使调解活塞与反馈活塞具有不同的运动速度，中腔容积变化快慢不同，就会改变两活塞间的弹性联系情况。为了控制中腔容积的变化及变化速度，在通往中腔的油路上设置了一个反馈活门和一个层板节流器实际的液压放大器工作原理图放大附件第二节挡板活门式液压放大器喷嘴—挡板活门的优点是：结构简单，没有相对滑动的表面，对油的污染不敏感，故制造公差可以放宽；由于运动部分（挡板）的惯性小，位移量小故动作响应快速度快，灵敏度高。放大附件放大附件原理：该放大器由喷嘴——挡板活门和调节活塞组成。挡板左移开度减小xf流量QN减小流量Qc增大Pc增大活塞左移放大附件供油压力Ps——固定节流嘴1——油压降至pc——喷嘴2——喷嘴与挡板间环周面积Ａｆ＝πd2ｈ（喷嘴内径d2＞＞挡板开度ｈ）——流量q与h成正比实例放大附件第三节射流管式液压放大器放大附件该放大器由射流管和接收器组成。射流管左转接收器右孔Q减小接收器左孔Q增大活塞右移（由于动能所产生的恢复压力不同）原理：§2.3执行附件按运动形式的不同，液压执行元件可分为两大类：作直线往复运动的液压缸和作旋转运动的液压马达。一、液压缸液压缸在航空发动机控制系统中应用较多，如在尾喷口控制和放气机构中都有应用。常见的油缸按作用结构形式可分为单作用油缸、双作用油缸、组合油缸等。在燃油调节系统中常用的直线往复式液压缸一般称为随动机，随动机是由随动活塞、活塞筒、活塞杆、密封装置等组成。执行附件液压缸的工作原理液压缸的工作原理为：利用油液压力来克服摩擦力，推动负载；利用油液流量保持一定的速度。执行附件§2.4供油附件油泵是一种将机械能转化为油液动力能的机械。在发动机其它系统中，如滑油系统、飞机液压系统等，都离不开油泵，往往一架飞机上要装备几十个各种用途的油泵。液压泵是将机械能转换为液压能的能量转换元件，与液压执行元件的作用与此正好相反，它是把液压能转变为机械能的能量转换装置。。供油附件根据供油原理，油泵可分为容积式泵、叶轮式泵。就其用途而言，可分为燃油泵、滑油泵及液压泵等；供油附件结构：基本构件有转子1、柱塞2、斜盘3、分油盘4和调节活塞5等，柱塞泵它的主要缺点是结构复杂，尺寸和重量相对较大，对制造和使用条件要求都较高，而且故障较多供油附件应用：在发动机控制系统中主要用作燃油泵及液压泵等。供油量供油量是油泵的一个重要性能参数。根据上述工作原理，柱塞泵每转、每个柱塞的供油量取决于柱塞在一次往复运动时柱塞腔工作客积的改变量，也取决于柱塞的直径和行程。柱塞泵供油附件柱塞泵柱塞泵油压的建立是由泵连续向出口供油和出口存在阻力(负载)两个条件共同决定的，因此改变泵的供油量或改变出口阻力(负载)都可以改变供油压力供油附件齿轮泵齿轮泵和柱塞泵同是容积式泵。在同样供油量下，齿轮泵与柱塞泵相比，具有结构简单、体积小、重量轻、制造容易、对工作液体清洁度敏感性小以及工作可靠等优点。它的缺点是：作用于齿轮上的不平衡径向力较大，效率低、噪声大、供油量和压力脉动也都较大。在飞机上应用相当广泛，如发动机的润滑系统。供油附件一工作原理齿轮泵供油附件离心泵离心泵结构及工作原理离心泵结构离心泵的过流部件是进口装置1、工作轮2和出口装置3．如图3—32所示。供油附件离心泵供油附件离心泵的工作原理泵启动后，工作轮高速旋转，进人工作轮的液体被叶片推动随同工作轮高速旋转。在转动过程中，工作轮内的液体受到离心惯性力的作用，被