飞机液压能源管路系统的振动特性分析.pdf

1997年6月北京航空航天大学学报June1997

第23卷第3期JournaloBeijingUniversityoAeronauticsandAstronauticsVol.23No.3

飞机液压能源管路系统的振动特性分析1)

焦宗夏

(北京航空航天大学自动控制系)

摘要论述了液压能源管路网络系统的建模,着重建立了流体传输管路及有

关元件的传递矩阵,并给出了如何用特性阻抗法对系统进行求解,最后对飞机液压能

源管路系统的动态特性进行了仿真,并指出了一些重要的影响因素.

关键词液压泵站;管路;振动;仿真;传递矩阵;特性阻抗

分类号TH137

在流体控制领域,系统的噪声及振动问题一直是人们所关注的关键问题,而飞机能源管路

系统的动态特性分析则更显出其重要意义,国内外均有有关由于管路系统谐振所造成的管路

破裂事故,引起国内外学者的广泛关注.在流体传输管路频域模型的研究中,文献[1]在前人研

究工作的基础上给出了一个流体传输管路的一个比较合理的传递矩阵形式,一直为后人所引

用.文献[2]给出了频率相关摩擦项的频域形式,并将其变换到时域,对流体传输管路的研究产

生了重要影响.英国Bath大学流体动力中心的BownsDE等人在70年代开始便对泵源内阻

抗进行了大量研究工作,并结合管路系统进行了振动特性分析.美国空军曾委托麦道飞机制造

公司开发液压系统仿真软件,其中就有有关液压系统频率特性分析方面的软件包(HSFR).

本文系统地单述了流体传输管路和有关元件的传递矩阵或阻抗,并给出了流体传输管路

网络系统的特性阻抗解法,最后结合我国研究的飞机高压液压能源预研课题进行了系统的动

态特性仿真分析,对系统的设计具有重要指导意义.

1流体管路的频域分析模型

层流运动时流体管路的波动方程可以写成如下的形式:

2

运动方程++0=0

连续方程+=0

2

频域内的剪切摩擦应力为0()=j(j)0-2

1(j)

对上述方程进行拉氏变换后:

d(,)d(,)

=-()(,)=-()(,)

dd

收稿日期:1996-01-19作者男33岁副教授100083北京

1)国家自然科学基金、航空科学基金资助项目

第3期焦宗夏:飞机液压能源管路系统的振动特性分析317

1

其中()=()===

2(j)2

1-1

j(j)

0

式中、为管内流体压力与流量;、为流体的位移与时间坐标;为管路内径;为管路

截面积;为流体密度;为流体运动粘度;为流体