民用飞机电传飞控作动系统设计与工程运用

发布时间：2017-03-18 19:02

  本文关键词：民用飞机电传飞控作动系统设计与工程运用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前国内在民用飞机作动系统研发方面缺乏可参考的设计流程和成功的先例，研发新型民用飞机作动系统时存在流程不科学、权衡研究不充分和先期工程建模分析不足的问题。本文根据实际工程项目研制历程，属于国内首次系统全面地梳理总结了以取得适航证为要求的民机作动系统研制的重要环节和完整流程[1,2]；提出了一种基于液压部件模型的简单实用的便于工程人员使用的联合仿真方法，用于对初步设计的电液伺服作动器进行主要性能的分析。 在所从事的实际工程研究项目中，首先从作动系统类型选型分析开始，为后期开展具体方案研究工作进行了铺垫。在完成选型分析初步确定作动系统的大致方案后，自顶向下地梳理总结了在民用飞机作动系统研制时要求遵循的工业规范，构建了作动系统的顶层规范。随后通过进行若干重要权衡研究确定了作动系统的方案；通过建立自飞机级向系统级分解的需求捕获和分解的流程[2]，获取了必要的设计需求。 本文以项目中的方向舵作动器为例，根据上述流程中获取的设计需求，描述了作动器的初步设计和部件选用。在作动器性能分析工作中，作者根据射流管式伺服阀的工作原理，，推导了关键部件射流管式电液伺服阀的数学模型，并使用AMESim软件构建了基于初步设计后的液压部件的仿真模型[3]，联合Matlab软件Simulink模块构建控制回路[4]，对初步设计完的方向舵作动器进行了主要性能的仿真分析。分析表明，该初步设计能较好得满足设计需求。本文采用已有的数据对仿真方法的准确度进行了验证，结论为该方法具有较高的准确度。 本文所总结梳理的设计研发流程，以及快速仿真分析方法，具有先进性和实用性，对民用飞机飞控作动系统的研究与工程应用工作具有开创性的指导意义。
【关键词】：民用飞机 电传飞控作动系统 作动系统设计流程 电液伺服作动器 射流管式伺服阀 AMESim软件 Matlab Simulink 联合仿真
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：V249
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-13
• 1.1 选题背景11
• 1.2 民用运输机飞控作动系统的研制现状11-12
• 1.3 本课题研究的目的和意义12
• 1.4 本课题主要研究内容12-13
• 第二章 民用运输机作动系统概述13-25
• 2.1 民机作动系统定义与构成13-15
• 2.1.1 民机作动系统的定义13
• 2.1.2 民机作动系统的发展与构成13-15
• 2.2 机械式操纵系统与电传系统的对比15-16
• 2.2.1 机械式操纵系统15
• 2.2.2 电传操纵系统15-16
• 2.3 电传作动系统的发展趋势16-24
• 2.3.1 电静液作动器概述（EHA/EBHA）17-20
• 2.3.2 机电作动器概述（EMA）20-23
• 2.3.3 电静液作动器和电机械作动器的比较23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 民用运输机作动系统顶层设计输入与研发流程25-40
• 3.1 顶层设计输入概述25
• 3.2 民用运输机作动系统顶层文件25-28
• 3.2.1 民用飞机航空规章25-26
• 3.2.2 工业规范/指导26-27
• 3.2.3 飞机通用技术要求27
• 3.2.4 飞机级/系统级技术要求27-28
• 3.3 主飞控作动系统研发流程28-39
• 3.3.1 适航关注的重点工作28
• 3.3.2 系统研发流程概述28-30
• 3.3.3 需求管理30-33
• 3.3.4 需求确认与验证33-38
• 3.3.5 构型管理38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 民用运输机作动系统权衡与分析40-58
• 4.1 系统权衡研究概述40
• 4.2 飞机级的权衡40-48
• 4.2.1 作动系统液压压力选用分析40-46
• 4.2.2 功率电传作动器选用权衡46-48
• 4.3 系统级的权衡48-54
• 4.3.1 某型民用运输机作动系统架构分析48-54
• 4.4 部件级的权衡54-57
• 4.4.1 作动器机械形式权衡分析54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 民用运输机作动系统某型作动器典型设计要求58-76
• 5.1 作动器设计要求概述58
• 5.2 民机方向舵作动器设计需求构成58-59
• 5.3 民机方向舵通道安全性、可靠性和维修性要求（R M & S REQUIREMENTS）59-62
• 5.3.1 安全性要求59-61
• 5.3.2 可靠性要求61
• 5.3.3. 维修性要求61-62
• 5.4 功能要求62-63
• 5.5 接口要求63-65
• 5.5.1 机械接口要求63-64
• 5.5.2 液压接口64-65
• 5.5.3 电气接口65
• 5.6 载荷要求65-69
• 5.6.1 最大铰链力矩要求65
• 5.6.2 有载偏转速率要求65-66
• 5.6.3 限制载荷和极限载荷要求66-68
• 5.6.4 耐久性载荷与疲劳载荷68-69
• 5.7 方向舵作动器颤振抑制要求69-71
• 5.7.1 动态刚度要求69-71
• 5.7.2 间隙要求71
• 5.8 方向舵作动器动态特性要求71-73
• 5.8.1 方向舵作动器闭环频率响应要求71-73
• 5.8.2 方向舵作动器精度要求73
• 5.9 泄漏要求73
• 5.9.1 内泄漏要求73
• 5.9.2 外泄漏要求73
• 5.10 环境测试要求73-75
• 5.11 本章小结75-76
• 第六章 某型民用运输机方向舵作动器原理与部件76-84
• 6.1 方向舵作动器初步设计概述76
• 6.2 某型民机方向舵作动器液压原理框图76-77
• 6.3 某型民机方向舵作动器主要组成部件及主要功能77-82
• 6.3.1 入口油滤78
• 6.3.2 入口单向阀78
• 6.3.3 电磁阀78
• 6.3.4 电液伺服阀78-80
• 6.3.5 模态选择阀80
• 6.3.6 抗气穴阀（双向溢流阀）80
• 6.3.7 卸荷阀80-81
• 6.3.8 压力传感器81
• 6.3.9 壳体81
• 6.3.10 活塞缸与活塞81
• 6.3.11 耳环与轴承81-82
• 6.4 方向舵作动器工作模式描述82-83
• 6.4.1 主动模式82
• 6.4.2 旁通模式82-83
• 6.5 本章小结83-84
• 第七章 作动器初步仿真与性能分析84-121
• 7.1 方向舵作动器初步性能分析及仿真概述84
• 7.2 方向舵作动器舵面失速载荷能力分析84-85
• 7.3 方向舵作动器限制载荷/极限载荷分析85-92
• 7.3.1 活塞缸静载分析85-88
• 7.3.2 活塞杆/拉杆耳环与耳轴应力应力水平综述88-92
• 7.4 方向舵作动器仿真建模92-116
• 7.4.1 建模工具92-93
• 7.4.2 建模思路93-94
• 7.4.3 方向舵作动器电液伺服阀数学模型分析与建模94-103
• 7.4.4 AMESim 与 Matlab 联合仿真模型设置103-107
• 7.4.5 仿真分析结果107-116
• 7.5 仿真分析方法的准确度验证116-120
• 7.6 本章小结120-121
• 第八章 全文总结121-123
• 8.1 主要结论121
• 8.2 研究展望121-123
• 参考文献123-126
• 致谢126-127
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文127-130
• 附件130

【参考文献】

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本文编号：254856