飛機沖壓空氣渦輪系統(tǒng)的動態(tài)特性分析

夏天翔，盧岳良，柯兵

1. 航空工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心，南京 211106 2. 航空機電系統(tǒng)綜合航空科技重點實驗室，南京 211106

隨著飛機“多電技術(shù)”的發(fā)展，機上越來越多的使用電能作為主要能源系統(tǒng)，從副飛控系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)的應(yīng)用逐步向主飛控系統(tǒng)、起落架收放系統(tǒng)擴展[1-4]。飛機的能源體系也從傳統(tǒng)的純液壓向液電綜合的方式發(fā)展。以空客A320和波音B737為代表的傳統(tǒng)飛機采用了集中式的3套液壓源(3H)，而最新的空客飛機系列A380、A350采用了兩套液壓源和兩套電源(2H+2E)；最新的波音飛機系列B787采用了3套液壓源和一套電源(3H+1E)的能源結(jié)構(gòu)。沖壓空氣渦輪(Ram Air Turbine，RAT)作為能源體系架構(gòu)中的備份系統(tǒng)[5-6]，尤為關(guān)鍵。它能在飛機失去主、輔動力的緊急情況時釋放，由飛機前進的氣流推動RAT轉(zhuǎn)動，驅(qū)動發(fā)電機向飛機提供交流電源，和/或驅(qū)動液壓泵提供關(guān)鍵舵面的液壓能源。以B787為代表的多電飛機，RAT系統(tǒng)也由原來傳統(tǒng)的電或液的形式向電液混合式發(fā)展[7]，相比傳統(tǒng)飛機其RAT功率等級急劇增加，達到了225kVA，其安全保障性能更加突出。

王巖等[8]研究了RAT液壓泵的溫控節(jié)流孔設(shè)計方法；李興利等[9]研究了RAT艙門開縫大小的影響因素，以解決艙門密封不良導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)問題；王永鑫和崔宇[10]分析了RAT在民用渦槳飛機選型中應(yīng)考慮的因素；張冬雨等[11-13]研究了RAT氣動分析方法；吳佳[14]對某型RAT在振動載荷下的結(jié)構(gòu)強度和壽命進行了分析。目前在RAT系統(tǒng)研究方面的研究較為零散，缺少實際系統(tǒng)的特性分析。

本文針對某型飛機上應(yīng)用的自研的RAT系統(tǒng)為研究對象，首先進行了RAT系統(tǒng)的分解，對其主要部件進行了力學(xué)分析，然后建立了多學(xué)科耦合的系統(tǒng)模型[15-18]，并結(jié)合風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)對系統(tǒng)模型進行驗證，最后研究了RAT關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計與工作條件對系統(tǒng)性能的影響。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

圖1為某型客機A330的RAT系統(tǒng)，其由渦輪部件、能源轉(zhuǎn)換裝置、展開裝置、展開隨動機構(gòu)等4部分組成。RAT系統(tǒng)平時儲藏于飛機蒙皮內(nèi)，并由RAT艙門保護。當(dāng)飛機在空中失去動力時，RAT由機體內(nèi)部釋放。在沖壓空氣驅(qū)動下，渦輪部件旋轉(zhuǎn)并通過傳動鏈(可選)驅(qū)動能源轉(zhuǎn)換裝置(發(fā)電機和/或液壓泵)產(chǎn)生電能和/或液壓能，使飛機維持基本操控性。

圖1 空客A330 的RAT外形Fig.1 Appearance of RAT on A330 airplane

2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

2.1 渦輪部件和能源轉(zhuǎn)換裝置

RAT工作時，氣流作用在渦輪葉片上，產(chǎn)生繞渦輪軸線的驅(qū)動力矩MD和繞葉片轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)力矩MT。由于能源轉(zhuǎn)換裝置存在額定轉(zhuǎn)速限制，渦輪部件內(nèi)設(shè)計有調(diào)速機構(gòu)以對轉(zhuǎn)速進行被動控制。

扭轉(zhuǎn)力矩MT驅(qū)動葉片向葉片偏角(即槳矩角)增加的方向偏轉(zhuǎn)。渦輪內(nèi)部的凸輪副將調(diào)速彈簧彈力轉(zhuǎn)換為繞葉片轉(zhuǎn)軸的彈簧力矩Ms。于是，彈簧力矩Ms、葉片組件離心力矩Mc、扭轉(zhuǎn)力矩MT以及阻尼力矩Md在葉片轉(zhuǎn)軸上達到動態(tài)平衡(如圖2所示)，并依據(jù)工況調(diào)節(jié)槳矩角。與此同時，渦輪在驅(qū)動力矩MD與負(fù)載力矩ML的共同作用下加速至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。

根據(jù)牛頓第2定律，建立葉片和渦輪的平衡方程：

(1)

(2)

圖2 渦輪力矩Fig.2 Moments on turbine

1) 扭轉(zhuǎn)力矩MT和驅(qū)動力矩MD

首先，使用CFD軟件計算葉片在不同尖速比λ和槳距角θ下的葉片轉(zhuǎn)矩系數(shù)TT和驅(qū)動力矩系數(shù)TD；之后，依據(jù)力矩系數(shù)定義，將力矩系數(shù)乘以空氣動壓Pd得到相應(yīng)氣動力矩，即

(3)

(4)

V=V0sinφ

(5)

式中：ρair為空氣密度；V為渦輪軸線風(fēng)速；V0為來流風(fēng)速；φ為渦輪軸線與來流風(fēng)速的夾角；RT為渦輪半徑。

2) 離心力矩Mc

離心調(diào)速是低速風(fēng)力發(fā)電機常用的轉(zhuǎn)速被動控制方式[19]。對于葉片組件，取其中任意質(zhì)量微元dm，建立如圖3所示的坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系的x軸與渦輪軸線重合，方向指向渦輪前方；y軸與葉片轉(zhuǎn)軸重合，方向向外；z軸與Oxy平面垂直，方向符合右手定則。當(dāng)前時刻，質(zhì)量微元dm的坐標(biāo)為(x0,y0,z0)，dm與x軸(即渦輪軸線)的距離為

(6)

當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)角速度為ω時，質(zhì)量微元dm受到垂直于渦輪軸線的離心力為

dFc0=dmω2R0

(7)

圖3 葉片組件質(zhì)量微元坐標(biāo)系Fig.3 Coordinate system of infinitesimal mass on the blade component

離心力dFc0可以分解出垂直于y軸(即葉片轉(zhuǎn)軸)的分力，即

(8)

該分力相對于y軸(即葉片轉(zhuǎn)軸)的力矩為

dMc0_y=dFc0_yx0=ω2x0z0dm

(9)

因此，對于葉片組件，渦輪以角速度ω轉(zhuǎn)動時，離心力會產(chǎn)生相對于葉片轉(zhuǎn)軸的力矩(即離心力矩Mc)為

(10)

3) 彈簧力矩Ms和阻尼力矩Md

調(diào)速機構(gòu)工作中，凸輪副將彈簧壓縮力Fs轉(zhuǎn)換為彈簧力矩Ms，如圖4所示。

假設(shè)凸輪副旋轉(zhuǎn)角為β，則彈簧彈力Fs和彈簧力矩Ms分別為

圖4 凸輪示意圖Fig.4 Diagrammatic sketch of cam

Fs=0.5(kΔx+Fs0)=0.5k(RPcosβ-L0)+

0.5Fs0

(11)

Ms=FsRPcosβ

(12)

式中：k為彈簧剛度；Δx為彈簧壓縮量；L0為前彈簧座與葉片軸線的初始距離；Fs0為彈簧初始彈力；β為推桿相對于葉片安裝軸垂直面的夾角；RP為凸輪推桿長度。由于調(diào)速機構(gòu)同時控制RAT的一對葉片，單個葉片所受彈簧力為彈簧總彈力的一半，因此式包含系數(shù)0.5。

阻尼力矩Md為

(13)

式中：C為調(diào)速機構(gòu)阻尼系數(shù)。

4) 負(fù)載力矩ML

應(yīng)急發(fā)電力和液壓泵的負(fù)載特性復(fù)雜，本文使用功率等效原理近似得到負(fù)載力矩：

(14)

式中：PL為負(fù)載總功率；PG為發(fā)電機輸出功率；q為液壓泵輸出流量；p為液壓泵出口壓力；ηG、ηP、ηC分別為發(fā)電機、柱塞泵、傳動鏈的效率，通常分別取0.85、0.80、0.95。

2.2 展開裝置

在RAT系統(tǒng)釋放過程中，展開裝置對展開隨動機構(gòu)的驅(qū)動力為展開力Fe與液壓緩沖力Fb的差值。

1) 展開力Fe

展開裝置使用預(yù)壓縮彈簧提供展開力。在展開過程中的任意時刻t，彈簧輸出力為

Fe(t)=ke(xe0-xe(t))

(15)

式中：ke為彈簧等效剛度；xe0為展開彈簧預(yù)壓縮量；xe(t)為展開裝置展開位移。

2) 液壓緩沖力Fb

展開過程中，展開裝置外、內(nèi)液壓缸相互滑動，缸內(nèi)油腔發(fā)生吸油和排油過程。

依據(jù)節(jié)流公式[20]

(16)

為維持一定的液壓油流量，需要的腔內(nèi)壓力為

(17)

式中：Q為流量；Cd為流量系數(shù)，取0.61；A為流道面積，由阻尼孔系的直徑控制，為實現(xiàn)末端緩沖，阻尼孔在展開過程中逐漸關(guān)閉；ρoil為液壓油密度，取0.85 g/cm3；Pout為油腔外部壓力；Pin為油腔內(nèi)部壓力。則緩沖力Fb等于Pin乘以液壓缸等效面積S，即

Fb=PinS

(18)

2.3 展開隨動機構(gòu)

RAT展開過程中，展開裝置外缸、內(nèi)缸相互滑動，驅(qū)動支撐臂繞轉(zhuǎn)軸向機體外旋轉(zhuǎn)。此時，可將RAT看作一個連桿機構(gòu)，如圖5所示。此外，RAT還設(shè)置有用于推開RAT艙門的隨動機構(gòu)，即艙門連桿。它通過兩端的球鉸分別與支撐臂和艙門結(jié)構(gòu)連接。

圖5 RAT展開隨動機構(gòu)示意圖Fig.5 Diagrammatic sketch of RAT deployment mechanism component

根據(jù)RAT實際設(shè)計，建立各鉸點、運動副、重心的坐標(biāo)變換公式，構(gòu)造RAT剛體動力學(xué)模型。模型輸入?yún)?shù)為展開裝置模型計算得到的驅(qū)動力，輸出參數(shù)包括展開速度、展開位移、渦輪軸線與來流風(fēng)速的夾角。

3 系統(tǒng)多學(xué)科仿真建模

AMESim是機電一體化系統(tǒng)的多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真工具，適合建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上進行仿真計算和深入的元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能分析。

3.1 渦輪部件和能源轉(zhuǎn)換裝置模型

根據(jù)2.1節(jié)所述的渦輪部件和能源轉(zhuǎn)換裝置的力學(xué)數(shù)學(xué)模型，在AMESim仿真平臺下建立的模型如圖6所示。該模型與外部的交互量為渦輪軸線與來流風(fēng)速的夾角。它主要描述了渦輪部件和能源轉(zhuǎn)換裝置在不同驅(qū)動風(fēng)速下的工作狀態(tài)，將輸入的風(fēng)速轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換為渦輪轉(zhuǎn)速、輸出功率等RAT性能參數(shù)。

圖6 渦輪部件和能源轉(zhuǎn)換裝置AMESim模型Fig.6 AMESim model of turbine and energy conversion unit

3.2 展開裝置模型

根據(jù)2.2節(jié)展開裝置的力學(xué)數(shù)學(xué)模型，建立的AMESim模型如圖7所示。為真實模擬排油阻力，該模型考慮了展開裝置控制閥。展開裝置系統(tǒng)模型的輸入為展開隨動機構(gòu)系統(tǒng)模型計算得到的展開速度和展開位移，輸出為驅(qū)動力。

圖7 展開裝置AMESim模型Fig.7 AMESim model of actuator

3.3 隨動機構(gòu)模型

根據(jù)2.3節(jié)隨動機構(gòu)的建模原理，建立的AMESim模型如圖8所示。該模型考慮了隨動機構(gòu)在展開力作用下的運動特性，能向展開裝置模型實時反饋運動速度和位移，并向渦輪模型輸出風(fēng)速夾角。

圖8 隨動機構(gòu)AMESim模型Fig.8 AMESim model of deployment mechanism component

4 仿真分析及試驗

在完成RAT系統(tǒng)的多學(xué)科建模后，根據(jù)表1所示的RAT系統(tǒng)主要參數(shù)，研究RAT關(guān)鍵性能指標(biāo)(包括槳矩角穩(wěn)定性，渦輪轉(zhuǎn)速特性，RAT展開時間)。通過仿真揭示渦輪部件的調(diào)速彈簧剛度、初始彈力、阻尼系數(shù)等設(shè)計參數(shù)以及風(fēng)速、負(fù)載等工作環(huán)境對RAT槳矩角穩(wěn)定性、渦輪轉(zhuǎn)速特性的影響，同時探討展開裝置的彈簧剛度、預(yù)壓縮量和流道面積對展開時間的影響。

表1 RAT的主要設(shè)計參數(shù)Table 1 Major design parameters of RAT

4.1 槳矩角穩(wěn)定性分析

當(dāng)調(diào)速機構(gòu)依據(jù)風(fēng)速或負(fù)載進行調(diào)槳時，槳矩角需盡快穩(wěn)定在新的角度，從而保證氣動力和輸出功率的穩(wěn)定。

1) 風(fēng)速對槳矩角穩(wěn)定性的影響

分別取風(fēng)速170、200、245 km/h，仿真得到RAT展開后的槳矩角θ變化曲線如圖9所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著風(fēng)速的增加，槳矩角平衡角度逐漸增加。由式可知，葉片扭轉(zhuǎn)力矩與風(fēng)速的平方成正比。因此，扭轉(zhuǎn)力矩增大，需要更多的彈簧力矩來平衡，彈簧壓縮量增加導(dǎo)致平衡時的槳矩角增加。

由圖9還可以發(fā)現(xiàn)，RAT在245 km/h風(fēng)速下展開時，槳矩角出現(xiàn)了短暫的超調(diào)。對RAT系統(tǒng)來說，其調(diào)速機構(gòu)可視為質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)，展開過程的風(fēng)載可視為階躍輸入。階躍量越大，越容易發(fā)生超調(diào)。為保證所有條件下槳距角不能發(fā)生振蕩，需關(guān)注高風(fēng)速工況下的槳矩角穩(wěn)定性。

2) 調(diào)速彈簧剛度對槳矩角穩(wěn)定性的影響

調(diào)速彈簧剛度分別取170、190、210 N/mm，仿真得到槳矩角θ變化曲線如圖10所示，各曲線對應(yīng)的超調(diào)量為1.60、1.52、1.49?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著調(diào)速彈簧剛度的增加，槳矩角平衡角度逐漸減小，超調(diào)量逐漸降低。也就是說，增大調(diào)速彈簧剛度能增加槳距角穩(wěn)定性。

圖9 不同風(fēng)速下的槳矩角變化情況Fig.9 Variation of pitch angle under different wind velocities

圖10 不同調(diào)速彈簧剛度下的槳矩角變化情況Fig.10 Variation of pitch angle under different spring stiffness

3) 調(diào)速彈簧初始彈力對槳矩角穩(wěn)定性的影響

調(diào)速彈簧初始彈力分別取2 100、2 500、2 900 N，仿真得到槳矩角θ變化曲線如圖11所示，各曲線對應(yīng)的超調(diào)量為1.38、1.49、1.58?？梢园l(fā)現(xiàn)，增加初始彈力會雖然會減小槳矩角平衡角度降低，但增加了超調(diào)量，不利于穩(wěn)定。

4) 調(diào)速機構(gòu)阻尼系數(shù)對槳矩角穩(wěn)定性的影響

調(diào)速機構(gòu)阻尼系數(shù)分別取1.3、1.5、1.7 N·s/m，仿真得到槳矩角θ變化曲線如圖12所示，各曲線對應(yīng)的超調(diào)量為1.54、1.49、1.41?？梢园l(fā)現(xiàn)，增加阻尼系數(shù)能減小槳矩角超調(diào)量，增加調(diào)速機構(gòu)穩(wěn)定性；但是不影響槳矩角穩(wěn)定值。

圖11 不同調(diào)速彈簧初始彈力下的槳矩角變化情況Fig.11 Variation of pitch angle under different initial spring preloads

圖12 不同阻尼系數(shù)下的槳矩角變化情況Fig.12 Variation of pitch angle under different damping coefficients

4.2 渦輪轉(zhuǎn)速特性分析

RAT渦輪轉(zhuǎn)速與功率輸出和結(jié)構(gòu)安全密切相關(guān)。調(diào)速機構(gòu)的主要功能是確保轉(zhuǎn)速在不同風(fēng)速和負(fù)載功率下保持穩(wěn)定。

1) 風(fēng)速對渦輪轉(zhuǎn)速特性的影響

取風(fēng)速分別為170、200、245 km/h，仿真得到RAT展開后的渦輪轉(zhuǎn)速ω變化曲線，如圖13所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的增加而增加。245 km/h風(fēng)速下，渦輪轉(zhuǎn)速會出現(xiàn)短暫超調(diào)，這與槳矩角行為一致。對比最低、最高風(fēng)速，風(fēng)速增加44.1%，但轉(zhuǎn)速只增加了7.0%。這說明調(diào)速機構(gòu)起到了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用。

圖13 不同風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速變化情況Fig.13 Variation of rotation speed at different wind velocities

2) 負(fù)載對渦輪轉(zhuǎn)速特性的影響

這里以液壓負(fù)載為例，分別取泵出口流量為2、10、18 L/min，仿真得到轉(zhuǎn)速ω變化曲線如圖14所示。可以發(fā)現(xiàn)，3條曲線基本重合，即轉(zhuǎn)速不隨液壓負(fù)載的增加而變化。這一方面說明調(diào)速機構(gòu)能夠在負(fù)載變化時穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，也說明負(fù)載對渦輪轉(zhuǎn)速的影響沒有風(fēng)速的影響大。

圖14 不同泵流量下的轉(zhuǎn)速變化情況Fig.14 Variation of rotation speed under different pump discharges

3) 調(diào)速彈簧剛度對渦輪轉(zhuǎn)速特性的影響

調(diào)速彈簧剛度分別取170、190、210 N/mm，仿真得到渦輪轉(zhuǎn)速ω如圖15所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著調(diào)速彈簧剛度的增加，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速逐漸增加。

圖15 不同調(diào)速彈簧剛度下的轉(zhuǎn)速變化情況Fig.15 Variation of rotation speed under different spring stiffness

3種情況下的轉(zhuǎn)速波動峰值近似，因此增加剛度能間接減小超調(diào)，進而增加轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性。

4) 調(diào)速彈簧初始彈力對渦輪轉(zhuǎn)速特性的影響

調(diào)速彈簧初始彈力分別取2 100、2 500、2 900 N，仿真得到轉(zhuǎn)速ω變化曲線如圖16所示，各曲線對應(yīng)的超調(diào)量為1.11、1.12、1.12?？梢园l(fā)現(xiàn)，增加初始彈力能增加穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，但不影響穩(wěn)定性。

圖16 不同調(diào)速彈簧初始彈力下的轉(zhuǎn)速變化情況Fig.16 Variation of rotation speed under different spring preloads

5) 調(diào)速機構(gòu)阻尼系數(shù)對渦輪轉(zhuǎn)速特性的影響

調(diào)速機構(gòu)阻尼系數(shù)分別取1.3、1.5、1.7 N·s/m，仿真得到轉(zhuǎn)速ω變化曲線如圖17所示，各曲線對應(yīng)的超調(diào)量為1.11、1.13、1.15?？梢园l(fā)現(xiàn)，增加阻尼系數(shù)反而會稍稍增加轉(zhuǎn)速的超調(diào)。這是因為調(diào)速機構(gòu)阻尼系數(shù)的增加會使葉片槳矩角更快達到穩(wěn)定，從而導(dǎo)致渦輪驅(qū)動力矩更快穩(wěn)定，從而使沖擊有一定的增加。

圖17 不同阻尼系數(shù)下的轉(zhuǎn)速變化情況Fig.17 Variation of rotation speed under different damping coefficients

4.3 展開時間分析

RAT展開時間是指從展開裝置解鎖到支撐臂展開到位的時間，與下節(jié)中的建轉(zhuǎn)時間有所區(qū)別。展開時間主要由展開裝置性能決定。

1) 展開裝置彈簧剛度和預(yù)壓縮量對展開時間的影響

增加展開裝置彈簧剛度和預(yù)壓縮量都會增加彈簧初始彈力。這里以展開裝置彈簧預(yù)壓縮量為例進行討論。預(yù)壓縮量分別取100、120、140 mm，仿真得到支撐臂展開角度變化曲線如圖18所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，增加預(yù)壓縮可以加速RAT的展開。

圖18 不同展開裝置彈簧預(yù)壓縮下的展開角 變化情況Fig.18 Variation of deployment angle under different initial spring compression

2) 阻尼孔面積對展開時間的影響

不同RAT展開裝置的阻尼孔系設(shè)計不完全相同。對于圖7所示系統(tǒng)模型，將所有阻尼孔面積乘以0.9、1.0、1.1，仿真得到支撐臂角度變化曲線如圖19所示。可以發(fā)現(xiàn)，阻尼孔面積減小會導(dǎo)致展開時間增大。

圖19 不同阻尼系面積下的展開角變化情況Fig.19 Variation of deployment angle under different orifice areas

4.4 試驗分析

為驗證本文建立的RAT系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性，使用某型RAT進行風(fēng)洞展開試驗。試驗原理圖如圖20所示。該型RAT系統(tǒng)使用恒壓變量泵作為液壓負(fù)載、使用交流發(fā)電機作為電負(fù)載。試驗過程中，風(fēng)洞氣流溫度約為15 ℃。

圖20 風(fēng)洞試驗原理圖Fig.20 Schematic diagram of wind tunnel test

試驗共測量了RAT在8種工況下的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和建轉(zhuǎn)時間(RAT從解鎖展開到70%額定轉(zhuǎn)速的時間)。各工況下的計算和測量結(jié)果如表2所示。

為考察模型準(zhǔn)確性，計算相對誤差如下：

(19)

通過分析表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：

1) 仿真得到的渦輪轉(zhuǎn)速與實測值較為接近，所有工況的計算誤差均在±10%以內(nèi)(絕大部分誤差在±5%以內(nèi))。此外，相對誤差隨轉(zhuǎn)速的增加由正值轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值，且誤差絕對值有減小的趨勢。這是因為隨著氣動力的增加，摩擦力、阻尼力等無法準(zhǔn)確計算的阻力影響比重逐漸降低；而由于實際產(chǎn)品各運動副均存在潤滑，因此阻力真實值通常小于估算值。

表2 計算與試驗結(jié)果對比Table 2 Comparison of calculated and test results

2) 建轉(zhuǎn)時間計算誤差在-15%左右，在可接受范圍內(nèi)。實際工作中，建轉(zhuǎn)時間的影響因素非常復(fù)雜，計算誤差主要來源有：① RAT接受展開信號后，其展開解鎖機構(gòu)(包括解鎖電磁鐵、鎖活塞等)存在響應(yīng)時間。由于本模型未考慮此時間，導(dǎo)致計算值均小于測量值(即相對誤差為負(fù))；② 真實RAT由于加工精度、液壓油等因素影響，模型質(zhì)量特性設(shè)置存在誤差；③ RAT各運動副均存在摩擦力和阻尼，且難以準(zhǔn)確確定。

綜上可知，本文建立的模型具有較高準(zhǔn)確度。

5 結(jié) 論

1) 當(dāng)氣流速度足夠大且負(fù)載功率小于RAT最大功率時，風(fēng)速對沖壓空氣渦輪系統(tǒng)渦輪轉(zhuǎn)速的影響較大，而負(fù)載幾乎不影響轉(zhuǎn)速。

2) 增加調(diào)速機構(gòu)彈簧剛度或阻尼系數(shù)能夠增加轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性；增加調(diào)速機構(gòu)初始彈力能增加穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，但不影響穩(wěn)定性。

3) 增加展開裝置彈簧剛度和預(yù)壓縮量可以加速沖壓空氣渦輪系統(tǒng)展開；減小阻尼孔面積則會減緩展開。