[发明专利]一种活塞式蓄压器压力传递灵敏度计算方法

说明书

本发明公开了一种活塞式蓄压器压力传递灵敏度计算方法，包括1)：设定分析假设；2)：气腔气态方程；3)：活塞动力学方程：4)：气态方程求微分：5)：气态方程求Laplace变换；6)：动力学方程求Laplace变换；7)：方程联立求解；发明属于蓄压器技术领域，具体是指一种活塞式蓄压器压力传递灵敏度计算方法。

技术领域

本发明属于蓄压器技术领域，具体是指一种活塞式蓄压器压力传递灵敏度计算方法。

背景技术

作为飞机液压系统重要附件之一的蓄压器，由于其在系统中的重要作用而被广泛应用，其主要功用包括储存能量、吸收脉动压力、吸收冲击压力、获得液压系统动态稳定性，具体的可概括为下述几个方面：

储存能量：系统中的负载不工作时，蓄压器可将液压泵输出的一部分或全部液压能储存起来。当系统需要能量时，蓄压器又可将储存的能量重新放出，短时间内可以放出大量的具有一定压力的液压油，补充峰值流量。如安装于飞机飞控系统作动器前的蓄压器。

吸收压力脉动：液压泵输出的脉动流量与负载及流阻耦合形成压力脉动。为减小压力脉动值，液压系统液压泵出口均安装有吸收压力脉动的蓄压器，以提高液压系统稳定性和附件寿命。

吸收冲击压力：液压系统中的载荷突变(突然变大或变小)都会使液压系统压力产生突变，影响系统稳定严重时甚至造成管路破裂、气穴磨损等严重后果。因此，液压泵吸油口、动作筒前均装有蓄压器，用于吸收正冲击或补充负冲击压力。

飞机液压系统中安装的蓄压器分别称为系统蓄压器、应急刹车蓄压器和油箱增压蓄压器。其主要功用可以描述如下：

系统蓄压器：用于补充因飞控系统作动器或其它液压用户如起落架收放、襟翼收放、减速板放出等快速运动而产生的瞬间大流量需求，以保证运动的连续性与平稳性，同时利于提高作动部件的寿命。

应急刹车蓄压器：用于机上正常液压能源失效后的应急刹车，以提高飞机着陆的安全性。

油箱增压蓄压器：用于确保液压泵吸油口压力，阻止气穴的形成，从而保证系统正常工作和液压泵寿命。

从以上蓄压器在液压系统中的作用以及飞机液压系统蓄压器功能分析可以看出，蓄压器不仅应具有满足系统要求表现为气腔压力和气腔容积的势能，而且必须具有释放气腔势能和吸收系统动能的动态性能，既就是蓄压器压力传递灵敏度。

蓄压器的类型主要有重力式、弹簧式和气压式三种。重力式蓄压器和弹簧式蓄压器虽然结构简单、加工方便，但因容积小且存在重量、体积和安装问题等缺点，已不在现代飞机液压系统中使用，气压式蓄压器根据其不同的结构形式分为气瓶式、活塞式和胶囊式三种。气瓶式蓄压器由于气体与液体直接接触，容易使气体溶解于液体中或使气体进入液压系统中，影响液压系统工作，飞机液压系统一般不采用，气囊式蓄压器存在寿命短、制造工艺复杂以及安装固定困难等问题，现代飞机上已逐步淘汰而普遍采用活塞式蓄压器，活塞式蓄压器因活塞运动惯量、阻尼和摩擦力等影响，其压力传递灵敏度相对于气囊式蓄压器要差，但其结构简单、体积小、重量轻、安装容易的优点而普遍使用。本发明提供了解决活塞式蓄压器压力传递灵敏度低这一问题的理论依据与工程指导。

活塞式蓄压器压力传递灵敏度是一个隐形动态性能，其对液压系统及其负载部件的作用如果不专门研究，其作用效果短期内看不出来，除非系统出现严重的不稳定或损坏。以往蓄压器设计、制造和维修部门，技术人员重点考虑的是气腔压力与气腔容积等静态指标的确定，以及完好的密封性设计。对其动态性能(压力传递灵敏度)是否与液压系统及其负载相匹配，没有研究或者很少提及，国内长期存在的液压附件寿命短、故障率高、跑冒滴漏等现状就与蓄压器的动态性能与系统需求不匹配相关联。

基于此，本发明提出了目前飞机普遍使用的活塞式蓄压器压力灵敏度的描述方法，利用这个方法设计与评价活塞式蓄压器压力传递灵敏度，能够保证其满足液压系统和负载对蓄压器压力传递灵敏度的要求。

发明内容