带RC压力衰减器的11柱塞航空柱塞泵基础研究

Developing the high reliable and low pulsation aircraft piston pump is one of the important guarantee for China's aviation industry development. Aming at the national strategic needs, the new 11-pistons aircraft piston pump with RC pressure attenuator is proposed and its following fundamental research is carried out in the project. Firstly, the 11-pistons aircraft pump with low pressure pulsation is proposed, and its kinematics and dynamic characteristics is investigated for obtaining the 11-pistons aircraft pump design theory. Secondly, the flow field characteristics of the 11 pistons pump at high speed is analyzed for optimizing its flow field distribution and reducing cavitation and pressure pulsation. Thirdly the piston pump pressure pulsation attenuator based on the RC (fluid resistance and fluid volume) principles is proposed and studied for reducing the pressure ripple further. Fourthly the modal analysis of the piston pump based on combination of mechanical rotation and hydraulic transmission is carried out for optimizing main vibration mode of the piston pump. The last but not the least, the optimal match relationship between the pump pressure ripple and the hydraulic system pipeline parameters is investigated. The completion of the project will help establishing the complete theoretical system for aircraft pump with low pressure pulsation, and making its due contribution to development of China's aviation industry.

开发高可靠低脉动航空柱塞是我国航空产业发展的重要保证之一。本项目针对国家战略需求,提出一种带RC压力衰减器的11柱塞航空柱塞泵结构，并开展以下基础性研究：（1）提出低压力脉动11柱塞航空柱塞泵结构，开展11柱塞泵基本设计理论研究，分析其运动学、动力学特性；（2）开展高转速下11柱塞泵流场特性研究，优化柱塞泵内部流场分布，减少气蚀和压力冲击；（3）开展基于RC（液阻和液容）原理的柱塞泵压力脉动衰减器研究，进一步降低柱塞泵压力脉动；（4）以机械转动和液压传动相结合的方式对柱塞泵开展模态分析，优化柱塞泵振动模态主振型；（5）开展柱塞泵压力脉动与系统管路参数最佳匹配关系研究。本项目将为航空柱塞泵压力脉动抑制研究建立一套系统的理论体系。

液压系统在飞机中广泛应用，其主要作用包括驱动舵面操纵与起落架收放等。飞机液压系统采用变量柱塞泵，脉动式流量输出产生的压力脉动常使系统管路遭受严重破坏，影响正常飞行。因此研究飞机液压系统航空柱塞泵动态特性，降低柱塞泵和系统流量、压力脉动和噪声，对提高国产大飞机液压系统性能具有重要意义。本项目针对国家战略需求，提出一种带RC压力衰减器的11柱塞航空柱塞泵结构，并开展了以下基础性研究：.（1）提出了低压力脉动11柱塞航空柱塞泵结构，利用AMESim、Ansys、ADAMS软件，建立了11柱塞泵虚拟样机，对柱塞泵各零件进行空间分布约束分析、柱塞泵强度与可靠性校核，分析了11柱塞泵运动学和动力学特性，获得11柱塞泵结构设计基本理论。.（2）研究了高转速下11柱塞泵流场特性，优化柱塞泵内部结构。建立了完善的11柱塞泵动态流场仿真模型，研究可压缩粘性流体介质在高速运动下吸排油速度场/压力场变化过程，获得高转速下配流尺寸与低流量脉动的最佳匹配关系，研究配流副油膜静压支撑特性和泄漏特性。.（3）开展了基于RC（液阻和液容）原理的柱塞泵压力脉动衰减器研究，进一步降低柱塞泵压力脉动。提出了一种泵内置压力脉动衰减器，通过弹簧-活塞系统建立压力油与壳体回油间的液容。柱塞泵用压力脉动衰减器，其截止频率应当在变排量系统固有频率与柱塞-配流系统产生的振动频率之间，既能够合理抑制压力脉动，又不影响泵稳态压力调节。在AMESim仿真中，该衰减器在合适参数下压力脉动抑制效果明显；同时提出了另外两种基于RC原理的脉动衰减器结构。.（4）对柱塞泵开展模态分析，优化了柱塞泵结构。通过有限元法对航空柱塞泵整体模态进行分析，对柱塞泵零部件振动模态进行叠加与分解；优化了主要零部件参数，降低相应振动频率主振型，避开液压系统共振频率。.（5）开展了柱塞泵压力脉动与系统管路参数最佳匹配关系研究。研究了飞机液压系统柱塞泵与管路系统综合振动机理，建立了实际飞机液压系统管路模型，分析了柱塞泵流量脉动与外部管路特性关系；研究柱塞泵压力脉动特性与管路结构参数（管路长度、弯曲半径、管夹安装位置等）最佳匹配关系。