CN108005794A - 一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机发动机附件机械液压结构领域，涉及一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置。所述的装置包括步进电机、传动机构、导叶作动筒、反馈杠杆和导叶分油活门，步进电机的输出端通过传动机构与导叶分油活门阀芯连接，导叶分油活门的控制油窗口与导叶作动筒连通，导叶作动筒通过反馈杠杆与导叶分油活门阀芯连接；导叶作动筒运动到位后，导叶分油活门的阀芯在反馈杠杆带动下复位至平衡位置。提供一种维护性好、可靠性高的航空发动机压气机导叶调节装置。

Description

一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置
技术领域
本发明属于飞机发动机附件机械液压结构领域，涉及一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置。
背景技术
目前飞机发动机航空发动机压气机导叶调节装置按照控制方式划分主要分为液压机械式导叶调节装置与电控式导叶调节装置。相较于传统的液压机械式导叶调节装置，电控式导叶调节装置具有结构简单，控制精度高的优点。现阶段的电控式导叶调节装置，采用电液伺服阀作为电液转换部件，将控制信号转化为液压信号实现导叶控制，其结构原理图如图1所示。电液伺服阀对使用油液清的洁度要求高，油液污染会引起电液伺服阀性能偏离或故障，进而影响导叶调节装置功能的实现。发动机控制系统的液压油源通常采用燃油，燃油是不断流动、消耗的，由于使用条件的限制，很难保证一个很高的清洁度水平，增加了污染控制的难度，而为降低污染物水平设置较高精度的油滤，也有易堵塞、维护周期短等问题。另外，采用电液伺服阀进行导叶控制需要设置导叶位置传感器以形成位置闭环控制，电液伺服阀无法单独实现导叶控制。
发明内容
本发明的目的：提供一种维护性好、可靠性高的航空发动机压气机导叶调节装置。
本发明的技术方案：一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置，其特征为：所述的装置包括步进电机、传动机构、导叶作动筒、反馈杠杆和导叶分油活门，步进电机的输出端通过传动机构与导叶分油活门阀芯连接，导叶分油活门的控制油窗口与导叶作动筒连通，导叶作动筒通过反馈杠杆与导叶分油活门阀芯连接；
导叶作动筒运动到位后，导叶分油活门的阀芯在反馈杠杆带动下复位至平衡位置。
优选地，所述的装置还包括位移传感器和控制模块，当分油活门阀芯复位至平衡位置时，位移传感器采集导叶作动筒位置，控制模块根据导叶作动筒实际位置与理论位置的差距，对步进电机进行控制。
本发明的有益效果：采用步进电机将电信号转换为机械液压信号，由于步进电机不需油液作为介质，与以电液伺服阀为主要控制元件的导叶调节装置相比，对油液清洁度的要求大大降低，在一定程度上导叶调节装置性能基本不受油液清洁度的影响。
步进电机采用电脉冲信号控制，电机的转速和旋转角度取决于脉冲频率和脉冲数。因此，对于采用步进电机控制的导叶调节器，控制信号的输入可以直接决定导叶调节器的输出，实现开环控制，也可以加入位移传感器实现位置闭环控制。而以电液伺服阀为主要控制元件的导叶调节装置则需由电液伺服阀和位移传感器配合完成控制，在相同系统复杂度的情况下，采用步进电机控制的导叶调节装置可靠性更高。
附图说明
图1为现有技术原理示意图；
图2为本发明的原理示意图；
图3为实施例一的结构示意图。
图中：1步进电机，2齿轮齿条，3给定杠杆，4反馈杠杆，5线位移传感器，6分油活门阀套，7分油活门阀芯，8导叶作动筒。
具体实施方式
步进电机控制导叶调节装置开环控制：由步进电机接受电子控制器(EECU)的命令，为导叶调节装置执行部分提供控制位移，通过齿轮齿条和步进电机杠杆的传递，输入导叶杠杆的输入端，导叶杠杆绕固定支点旋转，驱动分油活门，分油活门通过滑阀窗口和凸肩控制高压油和低压油分别进入导叶作动筒两腔，实现导叶作动筒的驱动。导叶作动筒后端连杆连接导叶杠杆反馈杆，导叶杠杆反馈杆驱动输入杆，使分油活门向初始位置返回，当分油活门返回至初始位置时，导叶作动筒达到期望位移。当导叶调节装置结构确定后，步进电机的命令输入和导叶作动筒的输出之间具有固定的函数关系。因此可以由步进电机实现导叶调节装置的开环控制。
步进电机控制导叶调节装置闭环控制：由步进电机接受EECU(电子控制器)的命令，为导叶调节装置执行部分提供控制位移，通过齿轮齿条的传递，输入导叶杠杆的输入端，导叶杠杆绕固定支点旋转，驱动分油活门，分油活门通过滑阀窗口和凸肩控制高压油和低压油分别进入导叶作动筒两腔，实现导叶作动筒的驱动。导叶作动筒后端连杆连接导叶杠杆反馈杆，导叶杠杆反馈杆驱动输入杆，使分油活门向初始位置返回，当分油活门返回至初始位置时，导叶作动筒达到期望位移。设置位移传感器，测量导叶作动筒的位置，将位置信号反馈至EECU，EECU通过对比作动筒反馈位置与期望位置，调整步进电机的控制信号，实现导叶调节装置的闭环控制。
实施例一
步进电机控制导叶调节装置开环控制：由步进电机1接受电子控制器(EECU)的命令，为整个导叶调节系统提供控制位移，通过齿轮齿条2的传递，输入给定杠杆3的输入端，给定杠杆3绕支点旋转，驱动分油活门阀芯7，通过分油活门阀芯7的凸肩与分油活门阀套6的窗口相对位置的变化控制高压油和低压油分别进入导叶作动筒8的两腔，实现导叶作动筒8的驱动。导叶作动筒8后端连杆连接反馈杠杆4，反馈杠杆4驱动给定杆的支点运动，使分油活门阀芯7向初始位置返回，当分油活门阀芯7返回至初始位置时，导叶作动筒8达到期望位移。当导叶调节装置结构确定后，步进电机1的命令输入和导叶作动筒8的输出之间具有固定的函数关系。因此可以由步进电机1实现导叶调节装置的开环控制。
步进电机控制导叶调节装置闭环控制：由步进电机1接受EECU(电子控制器)的命令，为整个导叶调节系统提供控制位移，通过齿轮齿条2的传递，输入给定杠杆3的输入端，给定杠杆3绕支点旋转，阀芯7，通过分油活门阀芯7的凸肩与分油活门阀套6的窗口相对位置的变化控制高压油和低压油分别进入导叶作动筒8的两腔，实现导叶作动筒8的驱动。导叶作动筒8后端连杆连接反馈杠杆4，反馈杠杆4驱动给定杆的支点运动，使分油活门阀芯7向初始位置返回，当分油活门阀芯7返回至初始位置时，导叶作动筒8达到期望位移。设置位移传感器5，测量导叶作动筒8的位置，将位置信号反馈至EECU，EECU通过对比作动筒8反馈位置与期望位置，调整步进电机1的控制信号，实现导叶调节装置的闭环控制。

Claims (2)

1.一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置，其特征为：所述的装置包括步进电机、传动机构、导叶作动筒、反馈杠杆和导叶分油活门，步进电机的输出端通过传动机构与导叶分油活门阀芯连接，导叶分油活门的控制油窗口与导叶作动筒连通，导叶作动筒通过反馈杠杆与导叶分油活门阀芯连接；
导叶作动筒运动到位后，导叶分油活门的阀芯在反馈杠杆带动下复位至平衡位置。
2.根据权利要求1所述的一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置，其特征为：所述的装置还包括位移传感器和控制模块，当分油活门阀芯复位至平衡位置时，位移传感器采集导叶作动筒位置，控制模块根据导叶作动筒实际位置与理论位置的差距，对步进电机进行控制。
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