双作用气动液压锤利用锤芯重力和活塞顶部的氮气压力共同作用,实现锤的快速打击并使桩贯入土层。基于冲击动力学原理和波动理论,分析沉桩施工过程中从锤与桩的撞击,直至桩贯入土层的全过程,建立了沉桩系统各部件间的相互作用关系模型,并通过拉氏变换推导出了打桩过程中锤击力的解析解。从理论方面对实际施工过程中“重锤轻击”的合理性进行了验证,最后针对两种土体介质模型分别建立了锤-桩-土系统动力学方程。

提出由建压曲线判定电液伺服机构排气充分程度的方法,建立系统压力数学模型,进行仿真分析和试验验证,确定某型电液伺服机构排气充分的判据,即启机后系统压力达到蓄能器充气压力时间不大于0.073 s。此方法不用新增测量器件,仅依靠现有生产测试仪即可实现,方便易用。

为克服阀控系统运行能效低的缺陷,综合使用负载敏感技术与进出口技术,调整进出油口的联动节流状态。利用AMESim建立仿真模型并分析节流独立控制负载敏感系统的运行过程,对控制策略的有效性与运行特性进行验证。研究结果表明:阻抗工况下,进出口独立控制系统完成进出节流口解耦过程,可独立控制出油腔获得低压力状态,从而减小出油口压力损耗程度;复合工况下,随着时间的增加,负载开始增大,压力在切换阶段出现了较大波动,之后迅速达到稳定状态;在负载敏感系统上添加节流独立控制能够有效提高电机的输出功率,提高液压系统工作效率。

地面试验室试验是开展民用飞机燃油系统试验的重要组成部分。地面试验中高度模拟系统的建立对模拟燃油系统的工作状态具有重要意义。设计了适用于民用飞机燃油系统试验的高度模拟系统,并对系统工作原理进行了介绍,对其中的负压调节系统、引气调节系统、液压伺服系统、控制系统进行阐述,分析系统运行状况。结果表明:在模拟飞机爬升过程中,系统控制的平均相对误差为0.02%;在模拟飞机下降过程中,系统控制的平均相对误差为0.06%;当进行全剖面模拟时,系统控制的平均相对误差为0.09%。因此,高度模拟系统能够准确模拟飞机燃油箱内的气压变化,并且能够为开展民用飞机的燃油系统试验提供支持。

针对水下储气装置在复杂的海洋环境中容易受到海流的影响从而引发结构失效等问题,采用大涡模拟方法,对不同海流条件下的水下储气装置流体动力学特性进行了数值模拟。首先对比分析了不同流速工况下海水绕流后的时均速度场;其次通过监测在0.5 m/s流速工况下旋涡的发展及脱落过程以研究尾迹流场的瞬态变化情况;最后分析了在不同工况下装置的受力特性。结果表明,装置在低流速海洋环境下的绕流影响区更广;装置的阻力与升力系数分别为0.45和0.6;侧向形成的三维旋涡的脱落周期约为100 s,会对装置造成低频扰动。结果较为清楚地描述了水下储气装置在复杂海洋环境中的基本水动力特征,为储气装置的设计优化提供了一定的理论依据。

为解决某航空发动机引气转换装置转换不可靠问题,对装置进行受力与节流面分析,根据活门、壳体及弹簧参数在AMESim平台上构建模型。以发动机试车数据为算例进行计算,分析凸台尺寸及装置后节流面积对转换特性的影响。仿真结果表明,将凸台直径或装置后节流面积减小均有利于活门转换;由于改变装置后节流面积对润滑系统影响较大,通过将引气转换装置活门凸台直径减小2 mm,解决转换不可靠问题,经发动机整机试验验证有效。

集成化的电动静液作动器(EHA)已是未来飞机作动系统的发展主流,高校中针对EHA理论课程也逐步开设,而一台EHA伺服控制实验台非常昂贵。为了满足教学需要,同时提高实验台的利用率,基于此设计并实现一套基于互联网的EHA伺服教学系统。该系统可突破时空限制,教师在课堂的理论教学中可随时通过网络控制远在实验室的设备,并通过网络把实验设备的数据和图像实时的传输回课堂,在有网络的情况下,学生在课下也可通过注册账号预约实验的方式实现远程编程实验。这样不仅提高了实验台利用率,同时也避免了扎堆实验的尴尬,保证学生的实验质量。这种理论与实践一体化同步教学系统,开创了理论与实验结合的新型教学模式。

针对传统力马达及比例电磁铁频响低的特点,提出一种新式力马达结构,该力马达运用永磁体和线圈差动控制的原理,实现双向高频控制。由于传统的经验公式对新结构设计具有低准确性,基于有限元法,建立了力马达的模型并利用Ansoft仿真软件来分析力马达的力-位移特性,对影响力马达力-位移特性的轴向气隙面积、轴向气隙距离等主要结构参数进行了分析比较,并在此基础上进行优化。

将离散单元法应用于冰雹连续投放机构的原理分析。对于基本型结构,由于叶轮运输冰雹能力远大于抛射管的流通能力,造成冰雹在叶轮级间多次旋转,不利于投放量的有效控制及冰雹完整形态保持。对此提出了改进结构,得到了有利于冰雹投放控制的设计参数,叶轮底部半径75 mm,顶部半径98 mm。在这种结构下,冰雹投放量随电机频率的增大先增大,后基本保持不变。对不同叶轮长度进行计算分析,瞬时投放量随叶轮长度的增大而增大。对于叶轮有效长度为110 mm的结构,电机频率在20~40 Hz区间内,冰雹投放量随频率增大逐渐增大,可实现投放量在0.8~1.3 kg/s的调节。

为了有效消除阀控电液伺服系统受到匹配干扰影响,采用反步法对系统非匹配干扰进行补偿,并引入了光滑连续一阶可导滑模控制技术,消除了滑模控制和反步控制过程的冲突。分析阀控电液伺服系统组成,建立了阀控电液伺服系统数学模型,并展开联合仿真分析。结果表明:在所有控制阶段中,滑模反步控制器都实现了有效抑制未知非匹配干扰程度,达到稳定的滑模反步控制状态后不会发生抖动情况。滑模反步控制器相对于反步控制器和PID控制器具备更小的稳态跟踪误差最大值和误差均方,可以获得更优的控制效果。滑模反步控制器同时具备反步控制和滑模控制的优势,不需要构建未知系统精确数学模型也可以获得良好控制效果。