葉片轉角是指軸流、斜流與貫流式水輪機葉片軸線的角度。作為某型航空發動機控制系統的一個重要組成部分，其高壓壓氣機可調靜子葉片轉角控制系統採用了具有全功能機械液壓備份控制器的數字電子控制系統。在系統正常工作過程中，數字電子控制器作為主要的控制方式，一旦其出現故障，則需要立即轉換至機械液壓備份控制器。轉換過程要求安全、平穩、快速，以減小對發動機工作狀態的影響。
基本介紹
- 中文名：葉片轉角
- 外文名：Leaf blade Angle
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 套用：貫流式水輪機，航空發動機
簡介,系統工作原理分析,控制器轉換裝置改進方法,轉換裝置改進方法,控制轉換活門設計方法,
簡介
高推質比、低油耗、長使用壽命、大靈活性、高可靠性和良好的可維護性是對當今先進航空發動機的要求。航空發動機性能的充分發揮主要依靠控制系統來實現和保證。因此，控制系統的性能和可靠性對發動機的正常工作十分重要。隨著飛機、發動機技術的發展，對航空發動機控制也提出了更高的要求，傳統的機械液壓控制技術已不能滿足發動機技術日益發展的需求。當前發動機控制器己發展為數字電子控制器以滿足現代航空發動機控制的需求。
作為某型航空發動機控制系統的一個重要組成部分，其高壓壓氣機可調靜子葉片轉角控制系統採用了具有全功能機械液壓備份控制器的數字電子控制系統。在系統正常工作過程中，數字電子控制器作為主要的控制方式，一旦其出現故障，則需要立即轉換至機械液壓備份控制器。轉換過程要求安全、平穩、快速，以減小對發動機工作狀態的影響。因此，對該高壓壓氣機可調靜子葉片轉角控制系統的轉換特性進行研究對於提高飛行的安全性和可靠性具有重要的意義。
有關航空發動機控制系統轉換裝置（實現主備控制器轉換功能）的研究資料很少，國內在相關領域上的研究工作有待深入。
系統工作原理分析
航空發動機高壓壓氣機可調靜子葉片轉角控制系統的功用是，根據發動機進口溫度及高壓轉子轉速調節高壓壓氣機可調靜子葉片轉角以確保壓氣機的穩定工作。高壓壓氣機可調靜子葉片轉角控制系統的結構：發動機工作時，控制系統依據發動機換算轉速計算得到的控制希望值。
驅動控制電磁閥，調節控制活門襯套位置，從而改變作動筒左右腔油壓，驅動可調靜子葉片旋轉，並通過活門襯套位置感測器和角度位移感測器形成閉環控制迴路。機械液壓控制器則經凸輪、槓桿機構的控制計算，驅動控制活門活塞移動，從而改變作動筒左右腔油壓，驅動可調靜子葉片旋轉，並通過反饋裝置形成機械反饋信號構成閉環控制迴路。數字電子控制和機械液壓控制相互協調工作，以確保系統有良好的動態和穩態性能。當數字電子控制器出現故障時，需轉換到機械液壓備份控制器工作。主備控制器的轉換通過重調電磁閥和重調活門來實現。按照設計要求，主備控制器轉換時，數控通道斷電，數字電子控制器輸出0脈衝占空比信號。而後，控制活門襯套移動到極限位置，數字電子控制器退出工作，系統轉換到機械液壓備份控制方式。
控制器轉換裝置改進方法
如果系統的主備控制器轉換過程按照預定規律變化時，主備控制器轉換特性良好。但若數字電子控制器出現故障後，未按照預定要求輸出0脈衝占空比，而輸出固定的非0脈衝占空比信號或隨機的不可預測的脈衝占空比信號時，原型轉換裝置在這種情況下無法實現主備控制器可靠地轉換．系統轉換到機械液壓備份控制方式後，仍然受數字電子控制器的控制作用，此時，高壓壓氣機正常工作將會受到嚴重的影響。
轉換裝置改進方法
改進轉換裝置的思路是在控制電磁閥和控制活門之間加入主備控制油路轉換活門，以改善系統主備控制器轉換性能，提高系統工作可靠性。將新加入的轉換活門命名為控制轉換活門。加入控制轉換活門的依據是，當數字電子控制器故障後，原型系統採取控制電磁閥和重調電磁閥斷電的方式，使系統由數控方式轉換到備份控制方式。此時，數字電子控制器輸入到控制電磁閥的信號為0脈衝占空比信號，控制電磁閥輸出低壓油，但若此時數字電子控制器輸出的信號異常時，則可導致控制電磁閥輸出異常油壓，影響系統正常工作。若在控制電磁閥和控制活門之間加入轉換活門，即控制轉換活門，則可解決上述問題。
所設計的控制轉換活門工作原理是，當系統處於數控方式下時，輸入到控制轉換活門的油壓為高壓油，控制轉換活門將控制電磁閥與控制活門之間的油路導通，同時切斷低壓定壓油與控制活門之間的油路。此時，由數字電子控制器通過控制電磁閥控制控制活門襯套位置，進而控制角度。若數字電子控制器故障，系統接收到主備控制器轉換信號時，輸入到控制轉換活門的油壓由高壓油變為低壓油，則控制轉換活門立即切斷控制電磁閥與控制活門之間的油路，導通低壓定壓油與控制活門之間的油路，迅速實現主備控制油路轉換。此時，控制活門襯套在低壓油的作用下移動到極限位置，數字電子控制器退出工作，由機械液壓式備份控制器完成對的控制。若此時，數字電子控制器控制的控制電磁閥輸出異常油壓，則控制轉換活門可完全消除其對系統正常工作的影響。
控制轉換活門設計方法
所設計控制轉換活門為三路凸台式滑閥，其工作油路為三路，進出油視窗為圓形。此活門為開關式活門，僅有兩種穩定工作狀態，即打開和關閉狀態，分別對應系統處於數控狀態和備份控制狀態．設計此活門時，應重點關注其動態品質，即要求當其接到主備控制器轉換命令時，能夠快速實現控制油路轉換，轉換時間應儘可能短。影響活門動態品質的主要因素是彈簧和活門閥芯的設計參數等。
所設計的控制轉換活門的主要參數是，彈簧剛度係數為3.57N/mm；進/出油視窗直徑為4mm；閥芯直徑為6mm；活門可移動範圍為－5～5mm。
