高转速燃油泵是航空发动机燃油控制系统的重要动力元件,其性能直接影响航空发动机的性能和寿命,进而对飞行器的安全飞行造成影响。燃油泵具有高转速、工作介质低粘度等特征,对柱塞副提出了较高的要求。一方面,高转速会使柱塞副的受力状况较恶劣,另一方面,工作介质低粘度会加剧柱塞副的泄漏,因此有必要对柱塞副的受力和泄漏特性进行研究。本课题研究对燃油泵柱塞副的结构设计和优化,提高燃油泵的工作效率有重要的指导意义。本论文以某新型高转速燃油泵为研究对象,建立了柱塞组受力及柱塞副泄漏量的数学模型并进行了数值分析;基于虚拟样机技术建立了燃油泵的固液耦合模型和刚柔耦合模型,对柱塞副的受力及柱塞的应力应变进行了仿真分析;利用AMESIM建立了燃油泵的液压模型,仿真分析了燃油泵柱塞副的泄漏特性;对高转速燃油柱塞泵样机进行了试验研究,获得了不同转速下泵的压力流量数据,并观察了柱塞表面的摩擦磨损情况。本论文的主要研究内容如下:(1)高转速燃油泵动力学及泄漏特性理论分析。对燃油泵的运动学进行了分析,以运动学分析为基础研究了柱塞副的受力情况,建立了柱塞组受力的数学模型,计算得到了柱塞与缸孔壁间侧向力、柱塞的轴向受力和柱塞的径向受力,并研究了忽略离心力对柱塞受力的影响。介绍了燃油泵柱塞副配合间隙的设计方法,建立了柱塞副的泄漏模型,并数值分析了其泄漏特性。(2)基于虚拟样机的高转速燃油泵柱塞副受力特征分析。基于虚拟样机技术,利用ADAMS和AMESim建立了燃油泵的固液耦合模型,对不同转速下柱塞的受力情况进行了仿真分析,并与理论计算结果进行了对比验证;联合ADAMS和ANSYS建立了燃油泵的刚柔耦合动力学模型,研究了高转速下一个周期内柱塞应力应变的动态变化过程。(3)基于AMESim的高转速燃油泵柱塞副泄漏特性分析。利用AMESim建立了燃油泵的液压模型,仿真分析了不同工况(入口压力、温度、转速)及三角槽尺寸参数对柱塞副泄漏流量的影响。(4)高转速燃油泵试验研究。对高转速燃油泵样机进行了加载试验,试验测得了不同转速下燃油泵的压力和流量特性,并计算得到了燃油泵总泄漏流量和容积效率随转速的变化关系,观察试验后柱塞的摩擦磨损痕迹,验证了理论计算和仿真模型的准确性。