对小型闭环比例气动舵机进行了分析,建立了完整的闭环比例气动舵机数学模型。建立的模型包括供气系统中的气瓶模型、减压阀模型、安全阀模型,闭环控制系统中的电磁铁模型、球阀放大器模型、气缸模型、曲柄和反馈电位计模型等。并对气动舵机仿真提出了初步研究,为下一阶段仿真研究提供了有效的借鉴。

针对超低轨卫星姿态控制差异化需求,开展了基于气动舵机辅助的姿态控制策略研究。完成了超低轨道稀薄大气下卫星气动舵机布局设计与气动特性研究,理论气动力可达10-1 N量级,气动力矩可达10-1 Nm量级。在此基础上,完成了基于气动舵机辅助的姿态控制策略研究。通过仿真验证,在x轴采用动量轮控制、y轴和z轴采用气动舵机辅助控制情况下,可实现优于0.004°的三轴指向精度和优于0.0007(°)/s的三轴姿态稳定度。所设计气动舵机辅助姿态控制策略对超低轨卫星技术应用与发展具有重要技术价值和工程意义。

气动舵机在防空导弹的飞行姿态控制系统中是关键部件,直接影响导弹的飞行稳定性及姿态控制能力。弹载高压气体经过减压为气动舵机提供动力,可以减小气源系统所占的空间且尽可能多地携带气体以利于提高导弹射程。针对某型号导弹,设计了一种具有锥形阀瓣的高压反向非平衡直动式减压阀,建立了该类减压阀热力学及静力分析的数学模型,并在此基础上开发了其设计校核软件。建立了基于AMESim软件的稳态及非稳态进口压力下的仿真模型,对其压力、流量特性及阀芯位移特性进行了模拟分析。结果表明该减压阀在设计参数下具有较好的压力及流量特性,且理论计算结果与仿真分析结果吻合较好。

为实现航空飞行器气动舵机性能测试,研制一套可用于多型航空飞行器气动舵机性能测试的通用自动测试平台;测试平台采用了电机、扭簧两种形式的加载装置作为加载台,通过舵机与摇臂之间对应运动关系计算所需的几何数据,推导出加载台推杆机构传动方式;在软件上采用了LABVIEW软件进行编程,实现了线性度、灵敏度、滞环特性、频率特性等气动舵机性能测试,同时针对在频率特性检测上的难点做了理论分析,提出单个正弦波扫频测量的解决方法;为提高测试平台测试精度,对测量舵机的频率特性做误差分析,提出了测试结果中减去与采样点N相应的固定值方法;理论计算与实际测试验证测试平台幅频特性的数据处理误差最大为0.007 dB,相角处理误差最大为0.607°,有效提高了测试平台的测试精度。

传统的气动舵机耗气量测试是由实验人员手动完成,耗时长、精度低。为解决这一问题,以图形化编程语言 LabVIEW 为软件平台,采用多种新型高精度传感器采集被测非电量参数,开发出了一套界面友好、操作简便的自动化实验系统,该系统可以接近全自动地完成6项关于舵机及射流管阀特性的实验,大大提高了测试效率和精度,降低了测试成本。