● 摘要
在航空发动机控制系统中，发动机工作状态的调节主要是通过改变燃油流量的大小来实现的。压差活门是燃油计量装置中重要的液压部件，它能保证计量活门的前后燃油压力差基本为一定值，从而仅需对计量活门位置进行控制就能达到控制燃油流量的目的。本文针对某型发动机燃油调节器的压差活门，采用理论分析建模、流场仿真及试验相结合的研究方法，对此压差活门的稳态和动态特性进行了较系统的分析。
首先，对压差活门薄膜进行了理论计算，结果表明薄膜的有效面积随型孔开度增大而减小。借助计算机对阀腔内的流体数值模拟，得到阀腔内流场的压力分布和速度分布，算出不同开度下的流量系数，通过对阀芯作用面上的压力积分得到作用在阀芯上的稳态液动力，仿真结果与理论计算吻合，表明不完整阀腔稳态液动力与完整阀腔稳态液动力大小和方向相同。
其次，建立了压差活门稳态模型，得到常温及高低温稳态压差—回油流量特性曲线。设计了压差活门稳态特性试验回路，通过常温及高温下压差活门的稳态特性试验，得到了压差活门的稳态压差—回油流量特性曲线，理论分析与试验结果基本一致。
最后，根据压差活门非线性微分方程，采用小偏差线性化方法，推导出了压差活门的动态数学模型，得到了压差活门的方框图以及传递函数。选取某型压差活门参数建立了Simulink仿真模型，分别在频域和时域分析了其动态性能。在频域上，比较了有无节流器时的回路增益函数伯德图，结果表明敏感油路上的节流器可以改善稳定性且提高控制精度，通过设计节流器的尺寸可以调节穿越频率，从而改善系统的动态性能。在时域上，分析了不同节流器尺寸下阶跃响应的动态性能，其结果与实际工程经验一致。