推力矢量喷管控制系统的数字仿真研究

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1、2010年第36蠢第4期Vo1．36No．4Aug2010推力矢量喷管控制系统的数字仿真研究刘文兴(沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：结合某型发动机推力矢量喷管研制的实际工作，确定了轴对称推力矢量喷管的控制方案，建立了轴对称推力矢量喷管控制系统的数学模型，对此作了数字仿真研究。仿真结果表明：某型发动机推力矢量喷管控制方案是可行的，可满足发动机的性能要求。关键词：喷管；推力矢量；控制；数字仿真DigitalSimulationResearchofControlSystemforThrustVectoringNozzleLIUWen——xing(She

2、nyangAeroengineResearchInstitute，Shenyaag110015，China)刘文兴(1968)，男，高级工程师，从Abstract：Combiningwiththedevelopmentofthrustvectoringnozzleforanengin~，the事航空发动机控制系统研究与科研管理controlschemaofanaxisymmetricthrustvectoringnozzle∞defined．Themathematical工作。modelofcontrolsystemfortheaxisymmetricthru

3、stvectoringnozzle∞constructed,and收稿日期：2010—03—29digitalsimulationforthethrustvectoringnozzleWaSperformed．Theresultsshowthatthecontrolschemaofthrustvectoringnozzleforane，，viable，andCOnmeetthepeforma~erequirementsofengine．1引言Keywords：nozzle；thrustvectoring；control；digitalsimulation采用推

4、力矢量技术将航空发动机尾喷口偏转一定角度，改变统数学模型的建立方法，并对推信号为零。发动机推力方向，可以为飞机提力矢量喷管控制系统进行了数字电子控制器采用经典的PID供飞行控制力，亦即在尽可能保仿真研究。方法，通过合理调节控制参数获持发动机原有推力大小基本不变得满意和最优的系统性能。推力2推力矢量喷管控制方式的条件下，按照飞行控制系统的矢量喷管PID控制系统结构如图要求，在一定的角度范围内任意推力矢量喷管控制系统是由1所示。改变发动机推力的方向，在为飞电子控制器控制的电液位置伺服机提供足够的前进方向上的推进系统，电子控制器接受推力矢量力的同时，产生包括俯仰、偏

5、航、角信号、偏航角信号，经过计图1推力矢量喷管PID控制系统结构横滚等方向上的矢量控制力，用算处理，产生A0／矢量调节环作3计算喷管推力的算法以增强或全部取代常规飞机气动动筒位移的控制信号，在闭环回舵面产生的外部气动力来进行飞路，控制器根据位移偏差信号输偏转推力矢量在飞机上产生行控制。出对电液伺服阀的作用量，使作的操纵力／力矩取决于喷管推力本文介绍了推力矢量控制系动筒产生相应的位移，直至偏差的大小。由于飞行中不可能直接刘文：推力矢罄喷管控制系统昀数字仿真弼究6／7测量喷管的推力值，可通过测量角的2．2～2．3倍。在给定矢量发动机工作过程的相关参数计算喷管偏转矢

6、量角和航向角的喷管推力值情况下，可以推出卢、与A。调节T=MeC。(PP—)环作动筒的位移5的对应关系—■F5l=5l0+Rsinflsin(y+37r／2)式中：Me：K，为燃气流^(尸l一J、／S2=S20+Rsinflsin+7r／6)图34通阀控非对称油缸量；一V可2ken*，为燃气53l=S3o+Rsinflsin(T+5"rr／6)称油缸传递函数为式中：s为3个矢量作动筒的位移；G流速。Si均取作动筒行程的中间位置。式中：比例系数KQ为电液伺服阀流5推力矢量控制系统数学在如图2所示的3维空间内，与XY平面的夹角为Ot，与模型量增益的一部分；A为油缸

7、活塞XZ平面的夹角为OI，则有5．1电子控制器数学模型2腔的平均面积，A=2132mm。。-PID控制器的传递函数为-Tcoscos％5．4推力矢量喷管PID控制系TY=Tcoso／PsinOLXG(s)=Kp+s+统仿真数学模型取位移反馈系数为1，整个系=Tsin5．2电液伺服阀数学模型统的传递函数为MP=TzLMA=Tsin仅PLMA根据油源泵提供的油源压c)=Ge丽(S)Wv(S)GK(S)MYTYLMA=／'cos(3gpSIFI仪xLMA力、矢量喷管作动筒尺寸及喷管式中：为喷管推力的飞机轴向、偏转速率要求，选取电液伺服阀6推力矢量喷管控制系统偏航方向

8、、俯仰方向分量；LMA为的额定流量为6