[发明专利]一种航空发动机电子控制器及外部管路的保护设计方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机电子控制器及外部管路的保护设计方法，具体为：分别获得振源到电子控制器响应和外部管路支撑位置响应的频率传递函数，以及电子控制器施加控制响应到电子控制器响应和外部管路支撑位置响应的频率传递函数；画出频谱图并确定要抗干扰的频率带范围；传感器测量电子控制器位置的加速度，并做负反馈控制，具体的反馈控制量按照所述设计最优参数；通过仿真确认最优设计满足性能要求；若不满足则重新开展优化设计。本发明针对航空发动机，可使得其电子控制器响应和外部管路支撑位置响应对外部干扰达到同时减小的效果，对实际工程具有重要价值。

技术领域

本发明涉及一种航空发动机电子控制器及外部管路的保护设计方法，属于航 空发动机领域。

背景技术

航空发动机的高可靠控制，主要通过电子控制器计算燃油流量、导叶角度等 可控变量，并由外部管路将燃油、滑油和液压油以要求的温度和压力输送到燃烧 室和其他发动机控制部位。因此电子控制器被形容为航空发动机的“心脏”，而 外部管路则被称为航空发动机的“血管”。然而，电子控制器和外部管路安装于 风扇机匣和机身，工作环境恶劣，很容易造成各种各样的振动故障，这将直接影 响发动机的使用寿命甚至引发严重事故。

为保护航空发动机电子控制器和外部管路系统，通常对电子控制器和管路系 统卡箍之间加装阻尼支承，这样一是通过阻尼降低环境干扰力，二是避开共振频 率，以力求减少相应的振动故障。然而在工程中，由于故障常由高周疲劳和宽频 振动造成，阻尼支承的实际效果并不理想。例如，李青、佟文伟、韩振宇、张开 阔在文献《某型航空发动机引接管断裂故障分析》指出，引接管断裂性质为高周 疲劳，起源于外表面部位的应力集中及发动机的振动载荷；潘柏霖在《航空发动 机外部管路特性与系统动力学参数研究》中指出，发动机外径、跨度和弯曲角度 等结构都能够对导管振动特性产生影响；当导管注入介质后,各阶频率也会随介 质密度增大,且基频降低明显。而通过对卡箍约束位置对固有频率的影响规律研 究，确认了电子控制器和外部管路系统的承载力属于宽频振动。

综上所述，由于航空发动机电子控制器和外部管路遭受宽频振动载荷，使得 通常在谐频有效的阻尼支承的工程效果不理想；同时，电子控制器和外部管路的 卡箍约束不在同一位置甚至距离甚远，因此亟需发展一种设计方法，使得处于不 同位置的电子控制器和外部管路支撑同时得到防护，以减轻宽频振动对两者的干 扰，从而减少所引发的故障。在目前的公开文献中，未见有相关方法的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种航空发动机电子控制器及外部管路 的保护设计方法，使得电子控制器响应和外部管路支撑位置响应对外部干扰达到 同时减小，起到了对电子控制器及外部管路保护的效果。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种航空发动机电子控制器及外部管路的保护设计方法，包括如下步骤：

步骤1，分别获得振源到电子控制器响应和振源到外部管路支撑位置响应各 自对应的频率传递函数；以及分别获得电子控制器施加控制响应到电子控制器响 应和电子控制器施加控制响应到外部管路支撑位置响应各自对应的频率传递函 数；

步骤2，画出振源到电子控制器响应的频率传递函数以及振源到外部管路支 撑位置响应的频率传递函数各自对应的频谱图，根据频谱图确定需要抗干扰的频 率带范围；

步骤3，利用传感器测量电子控制器位置的加速度，即电子控制器响应，并 设计最优参数进行负反馈控制；

步骤4，通过仿真确认步骤3设计的最优参数是否满足性能要求，若不满足， 则返回步骤2，重新设计。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤1的具体过程如下：