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第六章座舱压力控制系统的动态特性分析及调节器主要参数计算,6-1座舱的动态模型的建立,几点假设:,座舱温度不变 座舱容积不变 座舱内空气作为理想气体来处理 各流量系数认为不变 座舱泄露面积 认为不变,方程的线性化,1-1式,1-1式,座舱压力的相对变化量;,供气压力的相对变化量;,周围大气压力的相对变化量;,供气活门流通面积或开启量的相对变化量;,排气活门流通面积或开启量的相对变化量;,供气量的相对变化量;,排气量的相对变化量;,泄露量的相对变化量;,排气温度的相对变化量。,理想条件下,亚临界流动(pc/pK或ph/pc0.528) 超临界流动(pc/pK或ph/pc0.528),6-2绝对压力调节器系统的微分方程 2.1绝对压力调节器的微分方程,2.2绝对压力控制活门运动微分方程式,为绝对压力控制活门。图中绝对压力弹簧、波纹管、控制活门弹簧的刚度分别为K1、K1c、K12。若控制活门开启量为时,这时对应各弹性元件受的力为预定压缩力,分别为:,活门运动时作用在其上的力应满足牛顿第二定律:,忽略控制门运活动部分质量和阻尼力的影响,则:,2.3减震器控制活门运动微分方程式,其运动微分方程式为:,为了简化计算,若忽略和阻尼力的影响,其增量形式可写成:,减震器S腔的气体状态方程式为:,进一步推导,并注意到:,若忽略上式右边二阶微项(第二项):,若忽略上式右边二阶微项(第二项):,减震器可以用一个理想微分元件方程来表示:,2.4排气活门活门运动微分方程式,当排气活门具有相当高的阻尼系数、足够的活门自振频率,相当于活门弹簧刚度较小时,可以忽略其惯性力和弹簧力的作用,而用积分元件的一次近似值表示:,控制容积随排气活门开启量的变化方程:,2.5绝对压力调节器微分方程归纳如下:,2.6绝对压力调节器方块示意图,6-3MATLAB建模及仿真,3.1座舱压力调节系统的MATLAB层次模型,3.2飞机工作状态,高度扰动为5%,3.3其他参数如下,上机模拟结果表明: 仿真结果表明,在巡航时,即使有高度的波动和供气量的变化,本系统也可较快的将座舱压力调节到稳定状态。且如果有高度扰动达到平衡之后也会有细微的波动,而没有高度扰动的系统在达到平衡之后很平稳。 仿真结果表明,在巡航段,供气量的变化为-30%时,在5 秒时座舱压力达到压力最低值,系统在40 秒左右达到稳定状态,显示系统具有良好的动态稳定特性。 比较仿真结果,发现在巡航段时,高度扰动在 5%的情况下和无高度扰动情况下它们的仿真结果基本一致,就说明在巡航时高度扰动对这个系统稳定性的影响很小。,6-4排气活门最大流通面积的计算,4. 1排气活门流通面积按动态特性要求计算,对于能控制座舱压力降低速度的飞行(如旅客机):,其他机型:,4. 2排气活门面积按反向真空活门计算,假设,飞机在增压系统不供气的情况下(GK =0),以Vy速度俯冲:,4. 3排气活门面积按应急卸压活门计算,对具有小容积座舱的轻型飞机=2

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