一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构制造技术

本发明专利技术公开一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构，包括同步杆(2)、三级导叶同步环(3)、3套与导叶同步环对应的伺服驱动器和伺服电动缸(4)，导叶同步环(3)通过连杆与同步杆(2)连接，同步杆(2)通过连杆与导叶作动筒(1)连接，每只伺服电动缸(4)通过连杆与对应的导叶同步环连接，伺服驱动器按照发动机作动系统气动负载模型的负载力给定指令，驱动伺服电动缸(4)向对应的导叶同步环输出加载力。本发明专利技术能够更真实地模拟导叶作动筒在涡轴发动机上的实际工作环境，克服了传统对顶加载机构负载力模拟的局限性，可满足航空发动机数控系统半物理模拟试验对变几何负载力模拟的要求。

A kind of synchronous ring loading mechanism of Turbine Guide Vane Based on torque loading

【技术实现步骤摘要】
一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构
本专利技术属于航空发动机控制系统半物理模拟试验领域，涉及一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构。
技术介绍
随着飞行条件和发动机工作状态的变化，航空发动机特性将发生很大变化，航空发动机推进系统通过对进气道、发动机及喷管进行综合控制，以保证发动机在各种工况下获得某种意义下的最佳性能。变几何通道控制中的压气机导叶角度调节是发动机的一个控制点，通过对导叶角度的控制可以改变压气机的工作特性。因此开展导叶气动负载模拟装置研究对于提高飞行安全性与可靠性具有重要意义。目前，涡轴发动机的导叶角度控制机构包括三级导叶同步环、连杆、同步杆以及导叶作动筒。导叶同步环通过连杆与同步杆连接，同步杆通过连杆与导叶作动筒连接，导叶作动筒驱动同步杆旋转来带动导叶同步环旋转从而实现对导叶角度的调整。导叶角度与导叶作动筒的伸出长度对应。在发动机工作时，导叶受到空气负载力的作用，并通过导叶角度控制机构传递给导叶作动筒。目前，在航空发动机数控系统半物理模拟试验中，多采用单自由度等效加载对导叶作动筒的负载进行模拟，即使用与导叶作动筒性能相似的液压伺服缸直接进行对顶加载。该机构中，两作动筒伸出杆同轴，加载力的方向与导叶作动筒轴线方向平行。而在真实环境中，气动负载是经导叶环等机构从导叶端传递到导叶作动筒端，作用在导叶作动筒安装节上的负载力作用方向是多角度的、导叶作动筒安装节点的运动轨迹是曲线甚至是曲面的，其自由度存在说不清的问题，因此，传统的导叶气动负载模拟装置无法完全满足系统半物理模拟试验要求。>
技术实现思路
鉴于现有技术的上述情况，为了克服传统对顶加载机构负载力模拟的局限性，更真实地模拟导叶作动筒在涡轴发动机上的实际工作环境，本专利技术提供一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构。本专利技术的上述目的是利用以下技术方案实现的：一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构，包括同步杆、三级导叶同步环、3套与导叶同步环对应的伺服驱动器和伺服电动缸。导叶同步环通过连杆与同步杆连接，同步杆通过连杆与导叶作动筒连接，每只伺服电动缸通过连杆与对应的导叶同步环连接。伺服驱动器按照发动机作动系统气动负载模型的负载力给定指令，驱动伺服电动缸向对应的导叶同步环输出加载力。该机构还包括安装在电动伺服缸及导叶作动筒伸出杆末端的力传感器，用于力反馈控制，从而提高控制精度。本专利技术能够更真实地模拟导叶作动筒在涡轴发动机上的实际工作环境，克服了传统对顶加载机构负载力模拟的局限性，可满足航空发动机数控系统半物理模拟试验对变几何负载力模拟的要求。附图说明图1是本专利技术的基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构的原理示意图；图2是本专利技术的基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构的结构示意图。图中：1-导叶作动筒、2-同步杆、3-三级导叶同步环、4-伺服电动缸具体实施方式为了更清楚地理解本专利技术的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。图1是基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构的原理示意图，图2是基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构的结构示意图。如图所示，本专利技术的基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构包括同步杆2、三级导叶同步环3、3套与导叶同步环对应的伺服驱动器和伺服电动缸4。其中三级导叶同步环3安装在同一根轴上，且能相对转动。三级导叶同步环3、同步杆2、导叶作动筒1的安装方式及空间布局与涡轴发动机上导叶角度控制机构的真实工况一致。电动伺服加载系统的安装可根据试验现场灵活调整。伺服驱动器接收来自发动机作动系统气动负载模型的负载力给定指令，根据指令驱动伺服电动缸4作动(伸出或收回)，输出推力。伺服电动缸4带动对应的导叶环3做顺时针或逆时针旋转，电缸推力转变为导叶环的加载扭矩。三级导叶同步环3通过连杆共同驱动同步杆2旋转，导叶环的加载扭矩传递到同步杆2。同步杆2转动，带动连杆对导叶作动筒1进行加载，加载扭矩转化为导叶作动筒1的负载力，从而实现了对导叶的启动负载模拟。3只伺服电动缸4的伸出杆杆端可以各装有1只力传感器，传感器测量值作为电动伺服系统的反馈信号，实现对三级导叶同步环3加载的力闭环控制。导叶作动筒1的伸出杆杆端可安装力传感器，该测量值作为整个系统的反馈信号，实现整个加载机构的力闭环控制，从而提高控制精度。本专利技术采用电动加载代替传统电液加载，整个机构功率-质量比大，系统加速性好，结构紧凑。机构加载部位在真实负载端(三级导叶环)，而非等效负载端(导叶作动筒伸出杆)，能够更真实地模拟导叶作动筒在涡轴发动机上的实际工作环境，克服了传统对顶加载机构负载力模拟的局限性。采用了力反馈的控制方式，增加三个力传感器，通过导叶同步环机构将其连接可实现导叶作动筒全部行程内的负载力模拟，可满足航空发动机数控系统半物理模拟试验对变几何负载力模拟的要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构，包括同步杆(2)、三级导叶同步环(3)、3套与导叶同步环对应的伺服驱动器和伺服电动缸(4)，导叶同步环(3)通过连杆与同步杆(2)连接，同步杆(2)通过连杆与导叶作动筒(1)连接，每只伺服电动缸(4)通过连杆与对应的导叶同步环连接，伺服驱动器按照发动机作动系统气动负载模型的负载力给定指令，驱动伺服电动缸(4)向对应的导叶同步环输出加载力。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于扭矩加载的涡轴导叶同步环加载机构，包括同步杆(2)、三级导叶同步环(3)、3套与导叶同步环对应的伺服驱动器和伺服电动缸(4)，导叶同步环(3)通过连杆与同步杆(2)连接，同步杆(2)通过连杆与导叶作动筒(1)连接，每只伺服电动缸(4)通过连杆与对应的导叶同步环连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩国强，刘剑平，谢敏，刘维添，
申请(专利权)人：中国航发控制系统研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32