[發(fā)明專利]高速航空活塞發(fā)動機凸輪型線的設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011591322.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112648037B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 譚萬順;袁健;劉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽航瑞航空動力裝備有限公司
• 主分類號: F01L1/08
• 分類號: F01L1/08;G06F30/20
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 朱順利

本發(fā)明公開了一種高速航空活塞發(fā)動機凸輪型線的設計方法，包括步驟：S1、獲得目標氣門升程；S2、計算目標氣門升程的相位及最大值；S3、得到凸輪型線；S4、對凸輪型線進行校核，得到動態(tài)氣門升程；S5、判斷動力學特性是否滿足要求；S6、計算氣門升程損失值；S7、判斷動態(tài)氣門升程是否滿足要求；S8、計算發(fā)動機的性能指標，評價凸輪型線的熱力學特性；S9、輸出凸輪的型線數(shù)據(jù)。本發(fā)明的高速航空活塞發(fā)動機凸輪型線的設計方法，通過發(fā)動機一維性能模擬分析，采用運動學及動力學計算，并通過調(diào)整凸輪的加速度曲線，彌補配氣機構(gòu)剛度不足而導致的氣門損失，使得發(fā)動機性能滿足設計開發(fā)目標。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領域，具體地說，本發(fā)明涉及一種高速航空活塞發(fā)動機凸輪型線的設計方法。

背景技術(shù)

基于航空活塞發(fā)動機高功重比的需求，尤其是在高海拔飛行工況下，對發(fā)動機性能的要求越來越高。配氣機構(gòu)作為發(fā)動機的兩大機構(gòu)之一，其精確性及可靠性都必須得以保證。由于飛機的布置空間問題，很多航空活塞發(fā)動機都采用對置結(jié)構(gòu)，在這種布置下，基于輕量化設計，配氣系統(tǒng)很多都選用下置式結(jié)構(gòu)。由于下置式配氣機構(gòu)整體剛度較弱，通過仿真及試驗證明，這種下置式配氣機構(gòu)的動態(tài)氣門升程較設計值有較大差別，升程損失較大，嚴重影響發(fā)動機的性能指標，無法滿足原先設計目標。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種高速航空活塞發(fā)動機凸輪型線的設計方法，目的是彌補氣門升程損失，滿足發(fā)動機設計目標。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：高速航空活塞發(fā)動機凸輪型線的設計方法，包括步驟：

S1、建立發(fā)動機一維性能仿真模型，通過模擬分析，得到目標氣門升程；

S2、計算目標氣門升程的相位及最大值；

S3、建立配氣系統(tǒng)的一維運動學仿真模型，得到凸輪型線；

S4、建立配氣系統(tǒng)的一維動力學仿真模型，對凸輪型線進行校核，得到動態(tài)氣門升程；

S5、判斷動力學特性是否滿足要求；若動力學特性不滿足要求，則重新執(zhí)行步驟S3和S4；反之則執(zhí)行步驟S6；

S6、計算氣門升程損失值；

S7、判斷動態(tài)氣門升程是否滿足要求；若動態(tài)氣門升程不滿足要求，則重新執(zhí)行步驟S2、S3和S4；反之則執(zhí)行步驟S7；

S8、將動態(tài)氣門升程帶入發(fā)動機一維性能仿真模型，重新計算發(fā)動機的性能指標，評價凸輪型線的熱力學特性；

S9、輸出凸輪的型線數(shù)據(jù)。

所述步驟S1中，采用熱力學計算的方式，通過發(fā)動機性能模擬軟件，分析發(fā)動機的熱力學過程，預測發(fā)動機設計開發(fā)階段的穩(wěn)態(tài)性能，確定一個氣門的升程，即目標氣門升程。

所述步驟S3中，采用運動學分析方法，根據(jù)所述目標氣門升程，得到凸輪的加速度曲線，并對加速度曲線進行二次積分，得到凸輪型線。

所述步驟S3中，通過發(fā)動機配氣系統(tǒng)一維運動學模擬軟件，建立配氣系統(tǒng)的一維運動學仿真模型，根據(jù)目標氣門升程的相位及最大值，設計氣門的加速度曲線，通過搖臂的杠桿原理，轉(zhuǎn)換成凸輪的加速度，得到凸輪的加速度曲線，對凸輪的加速度曲線進行二次積分，得到凸輪的型線。

所述步驟S4中，通過發(fā)動機配氣系統(tǒng)動力學模擬軟件，建立配氣系統(tǒng)的一維動力學仿真模型，對凸輪型線進行動力學分析，校核動力學設計指標。

所述步驟S6中，通過對比目標氣門升程和氣門動態(tài)升程，計算相位差值及升程最大值的差值。