某预警机起落架收放控制阀的研发与优化

发布时间：2020-06-22 15:47

【摘要】：新一代航空液压技术的发展对航空液压件提出了更高的要求,特别是其系统压力由上一代的21MPa提高到了28MPa,因此,要对起落架收放控制阀进行重新设计。随着航空液压技术的提升,现代飞机越来越追求液压元件的性能,因此,需对液压元件性能进行优化。同时,现代飞机对机动性要求越来越高,增加机动性有两种途径,一是增加发动机推力,二是减轻自身重量;液压系统的重量在飞机中占的比例较高,而液压系统的减重中液压元件又首当其冲。本文以中国航空工业集团贵州枫阳液压有限责任公司与吉林大学的校企合作项目“基于MBHE的液压元件数字化设计与研究”平台为基础对与起落装置控制系统配套的收放控制阀进行了研发优化和仿真实验研究。以提高液压阀工作压力、工作性能及降低液压阀重量为目的,采用理论分析、仿真以及实验研究相结合的方式,对与起落装置控制系统配套的收放控制阀进行设计和优化,并进行仿真和实验研究,为产品的研发和进一步改进提供科学依据。从工作系统和结构原理两个方面对收放控制阀进行了分析,明确了其性能要求。对收放控制阀的主要参数进行了计算,对收放控制阀的主要参数进行了校核。对收放控制阀进行受力分析,建立了收放控制阀的数学模型。介绍了液压阀的增量化设计方法,说明了其设计流程及适用范围,论述了其在工程应用中的优缺点。对航空液压阀的有无衬套的优缺点进行了阐述,论述了航空液压阀的去衬套化的必要性,介绍了分体式壳体设计的主要方法和流程。基于液压阀的增量化设计方法和航空液压阀的去衬套化设计对航空液压阀的设计流程进行优化,并以收放控制阀为例说明了优化效果。使用流体仿真软件Fluent对收放控制阀流道及流阻分析,研究了不同收缩角对渐缩油道的流阻及流场的影响和回油汇流腔直径对整体流阻及流场的影响,最终,给出优化结论,得到优化结果。对收放控制阀进行了轻量化设计以及性能优化设计,最终,在达到技术要求前提下减重优化比为48.02%,流阻理论优化比为28.24%。通过建立收放控制阀AMESim仿真模型,对收放控制阀的主阀芯位移特性、压力特性和压力位移特性进行了分析,得出其响应时间,并说明了在设计校核和试验时得出响应时间有所差异的原因。分析了不同油液粘度收放控制阀特性的影响,不同先导阻尼对收放控制阀的影响,得出增加阻尼可有效调节收放控制阀的启闭响应时间和阀口面积-时间梯度,但其低温启闭特性则有所下降。这在收放控制阀的设计和性能优化时具有重要指导意义。对收放控制阀进行了功能试验、流阻试验、泄漏试验、响应特性试验、低温响应特性试验以及重量验证等试验,对比完全符合技术要求,部分性能远优于其要求。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V271.47
【图文】：

预警机

着越来越重要的作用，大型飞机的研发以及制造能力更是衡量一个国家航空技术和整体经济实力的重要准绳。在飞机的关键技术研究上，以美国为首以及欧洲各国比较领先，而我国飞机的研究、设计以及制造水平均与国外有不小的差距。现在，我国已经将飞机的研究与研发列入重大科技专项计划，这为加强和提升我国的航空技术提供了可靠的平台和基础。飞机的液压系统被誉为飞机的“血管和肌肉”。目前，飞机的大多数操作依然与液压系统息息相关，其主要完成能量的传输和供给[1]。现代飞机起落架通常设计成可收放式的，以避免在飞行过程中，由于挂载在飞机外部的起落架带来的较大的空气阻力。飞机在起飞后，将机轮及起落架收回到机体内部，并关上舱门；在降落前，打开舱门，将机轮及起落架放下并锁死[2][3]。主起落架收放的基本形式有沿翼展方向收放和沿翼弦方向收放两种，而前起落架一般沿机身方向顺风收起[4][5]。

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[4][5]。图1.1 A50预警机图1.2 某预警机起落架现代飞机起落架收放控制装置在飞机使用过程中起着至关重要的作用，其工作状态直接关系到飞机的起飞、降落以及飞行安全等[6]。在现代飞机中，起落架装置中故障率较高的是收放控制机构，而收放控制机构的故障中收放控制阀故障率又是较高的[7][8][9]。

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