加力燃油计量装置的AMESim仿真研究1
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2022-08-03
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加力燃油计量装置的 AMESim 仿真研究
王 彬，赵皓岑，叶志锋
（南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室，南京 210016）
摘要：为获得加力燃油系统数字化仿真与性能验证平台，采用功能划分的方法分析了典型计量装置的功能模块，确定了伺服
阀 -随动活塞、计量活门 - 等压差活门是决定计量装置动态特性的主要组成部分，对其进行了数学建模。鉴于获得的数学模型描
述系统特性时缺乏相关元件特性参数的设计依据，建立了由计量活门、等压差活门、电液伺服单元等组成计量装置的 AMESim 模型，
计算主要结构参数后仿真分析了其稳态和动态特性。结果表明：基 于 控制系统构成的加力燃油计量装置功能划分与数学建模可为
仿真研究与参数设计提供指导，AMESim 可用于动态过程仿真与性能预测。
关键词：加力燃油系统；计量装置；等压差活门；动态特性；参数设计；控制
中图分类号：V228.1+2 文献标识码：A doi：10.13477/j.cnki.aeroengine.2014.05.012
AMESimSimulationofAfterburningMeteringUnitforFuelSystem
WANGBin,ZHAOHao-cen,YEZhi-feng
渊NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,CollegeofEnergyandPowerEngineering,JiangsuProvinceKeyLaboratoryof
AerospacePowerSystem,Nanjing210016,China冤
Abstract: Tobuildthesoftwareplatformfordigitalsimulationandperformanceverificationoftheaeroengineafterburningfuelsystem,
functionalmodulesofthetypicalmeteringunitwereanalyzedwiththemethodoffunctionaldivision.Bothservovalve-followingpistonand
meteringvalve-constantpressuredifferencevalvewerechiefcomponentsdeterminingthedynamiccharacteristicsofthemeteringunitin
aeroengine,andthesetwocomponentsweremodelledmathematically.Inviewofinsufficientdesignevidencesforthecharacteristic
parametersofrelatedcomponents,themeteringunitcomposedmainlyofmeteringvalve,constantpressuredifferencevalveand
electrohydraulicservounitwasmodelledinAMESimplatform.Aftercalculatedsomekeystructuralparameters,thesteadyanddynamic
characteristicsweresimulatedandanalyzed.Theresultsshowthat,basedonthesystemcomposition,functionaldivisionandmathematical
modellingofafterburningfuelmeteringunitcanprovideguidanceforsimulationstudyandparameterdesignwhileAMESimcanbeusedfor
dynamicprocessandperformanceprediction.
Keywords: afterburningfuelsystem;meteringunit;constantpressuredifferencevalve;dynamiccharacteristics;parameterdesign
航空发动机
Aeroengine
收稿日期：2013-12-10 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金(NZ2012111) 资助
作者简介：王彬（ 1978），男，博士，主要研究方向为发动机燃油系统及控制元件；E-mail：binwang@nuaa.edu.cn。
引用格式：王彬，赵皓岑，叶志锋.加力燃油计量装置的 AMESim 仿真研究[J].航空发动机，2014，40（5）：62-66.WANGBin,ZHAOHaocen,YEZhifeng.
AMESimsimulationofafterburningmeteringunitforfuelsystem[J].Aeroengine，2014，40（5）：62-66.
第 40 卷第5期
2014 年 10 月
Vol.40No.5
Oct.2014
0 引言
随着发动机性能的不断提高和现代控制技术的
发展，FADEC 已成为国外第 4 代战斗机发动机的标
准控制技术
[1-2]
。新一代航空发动机的主要发展趋势是
控制系统采用不带液压机械备份的双通道 FADEC
[3]
，
燃油系统则采用新型燃油泵系统
[4-5]
。液压执行机构因
其自身的功能特点，目前仍是航空发动机中不可缺少
的部分
[6-7]
。无论是传统的液压机械还是数控方式，燃
油 泵、油门、计量活门主油路仍是主燃油系统和加力
燃油系统的必要执行系统或元件
[8]
。设计性能优越的
数控系统时，必须先认清控制元件与执行元件的工作
特性，并将其用于指导系统的设计和试验。针对燃油
系统已陆续开展了仿真研究，如利用 Matlab/Simulink
建立了部件模型库，并对航空发动机控制系统进行了
仿真研究
[9]
；研究液压机械式控制系统中的等压差活
门的建模与仿真，验 证 AMESim 平台在航空动力控制
系统建模的技术优势
[10]
；用数值方法研究加力燃油总
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