● 摘要
飞机液压系统包括能源系统和作动系统。二者对于保证飞机的安全飞行，实现设计性能及飞行员的生存保障，都起着举足轻重的作用。飞机液压系统是集机电液一体化的系统，具有跨能量领域的特点。为了研究飞机液压系统的特性，首先要对其飞机液压系统进行建模，但是对飞机液压系统的建模主要集中在数学模型，其模型往往很复杂，需求一种既能描述其性能，又相对简单的一种建模方法显得很有必要。功率键合图方法可将液压系统各部分能量的构成及各种形式能量之间的转换关系以简明直观的逻辑图的形式表达出来,特别适合于不是一种能量范畴而是多种能量范畴耦合而成的机、电、液一体化的复合系统。本文利用键合图这种图形化的建模工具对飞机液压系统进行建模，对部分多能量范畴进行考虑和分析。本文首先介绍了键合图在建模和故障诊断方面的基本理论，键合图模型是以能量守恒定律为基础，直观的揭示组成系统各元件间的相互作用和相互机理，不同形式的能量单元可以采用相同的模块进行建模和分析，对跨能量领域的建模和分析十分有效，并介绍了两种基于键合图的故障诊断方法，这两种方法可以根据键合图模型中能量的流动进行故障诊断，介绍了其在进行故障诊断方面的特点和流程。本文主体主要针对泵源系统、管路系统和作动系统进行了建模和仿真。泵源系统主要针对航空领域中常用的9柱塞恒压变量泵进行了建模和流量特性仿真。管路系统针对飞机上常用的硬管、软管和卡箍进行了建模和分析，并对硬管的流固耦合特性进行了探讨和分析，与常用分析软件ANSYS进行了结果比对，得出该建模方法和思路的有效性。对不常用的软管和卡箍模型进行了建模，卡箍方面考虑了常用金属橡胶卡箍模型的非线性特性和迟滞力特性，对软管模型的考虑，首先分析了其流固耦合特性，同样对其流量特性进行了仿真。这部分最后对非相似余度舵机进行了建模。最后利用基于键合图的故障诊断方法对液压系统进行了故障诊断。根据非相似余度舵机的特点，采用基于模型的故障诊断方法对其进行故障诊断，并针对泵流量下降为顶层故障，采用基于键合图的功率流方法反推出故障集合，进行了定性的分析。