双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性;双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力;研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析;结果表明:保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

某型涡扇发动机分段线性化模型的建立

基于某型涡轮风扇发动机非线性动态模型,建立并实现了该发动机的分段线性化模型.介绍了拟合法建立涡轮风扇发动机线性状态空间模型的建模方法,并以发动机高压转子转速为参考参数选取发动机的稳态工作点,分别求取了这些工作点处的线性状态空间模型.以这些线性状态空间模型为基础,在Simulink仿真平台下,采用S-function模块建立了分段线性化发动机模型,并实时地对模型进行求解,得到所需要的高低压转子转速、涡轮落压比以及燃烧室温度等发动机参数.分段线性化模型与非线性模型的仿真结果比较表明此种建模方法输出精度高,能够很好的反映该型发动机的特性.     

基于云粒子群小波网络的发动机起动模型辨识

起动过程是航空发动机顺利进入正常工作的前提,为了克服过程中存在的部件低转速特性获取困难,保证飞行安全,针对机理建模难度大和传统神经网络辨识建模易陷入局部最优、过学习等问题.为解决上述问题提出了一种云粒子群小波网络的起动模型辨识的新方法,方法采用的辨识网络兼具了云粒子群的全局快速寻优能力和小波网络良好的非线性逼近能力,并通过某发动机起动数据样本的训练,建立了起动模型,仿真结果表明方法的辨识精度高、鲁棒性好、泛化能力强,验证了起动过程合理性,为进-步研究起动性能提供了一种可靠的新途径.     

基于LabVIEW的航空发动机导流叶片虚拟调试技术

介绍了一种通过LabVIEW虚拟仪器实现的航空发动机压气机导流叶片偏转角度调试技术,该技术基于虚拟仪器编程技术,通过对飞参数据的二次开发,实现了航空发动机运转时压气机导流叶片偏转特性的直观显示.由虚拟仪器图像化实现模拟导流叶片偏转角度的调整过程、调试条件和调试结果评估,实现了导流叶片偏转角度虚拟调试及效果评价,可以指导发动机的实际调试工作.经试车验证,此方法能有效地应用于航空发动机导流叶片偏转性能参数的监控和调整,预防故障发生,相比传统的人工经验调试方法,可以减少调试过程中的燃油消耗并延长发动机的使用寿命,具有较高的经济效益.     

民航大涵道比涡扇发动机总体性能参数敏感性分析

基于Gasturb总体性能分析软件对民航大涵道比涡扇发动机高空巡航阶段的3个监控性能参数受5个气路部件效率影响的敏感性进行分析;研究发现高空巡航阶段高压压气机、高压涡轮的效率降低对排气温度影响较大,风扇、增压级和低压涡轮的效率降低影响稍小;五大气路部件的效率降低会带来排气温度、燃油流量的上升,而对高压转子转速则有正和负的效应,其中低压轴上的3个部件的效率降低会增加高压转子转速;而高压轴上的两个部件的效率降低会导致高压转子转速的下降,这与发动机以风扇转速作为被控参数的控制规律有关。     

基于CFX的某型航空发动机燃气涡轮特性计算

使用CFX软件对某型航空发动机的燃气涡轮进行特性仿真计算,计算结果表明,该燃气涡轮性能平坦、工作范围宽,能满足某型发动机的设计指标。仿真计算结果可以为发动机的改进设计提供重要的参考。     

基于径向基神经网络的航空发动机气路故障诊断

基于径向基神经网络对民用高涵道比航空发动机风扇、增压级、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮5大气路部件的效率降低故障进行诊断;采用Gasturb进行故障训练样本和测试样本库的生成,诊断结果显示,采用径向基神经网络进行航空发动机气路故障诊断的计算时间短、精度较高,不仅能定性的定位故障部位,而且在大多数情况下可以定量的给出该部件的性能衰退程度;某些情况下诊断结果与测试样本不尽一致,但都是方程的合理解,这是因为航空发动机的数学模型是一个多解的复杂方程,一个总性能的衰减对应着多组部件性能衰退的组合;随噪声幅值加大,诊断精度变差,同时研究发现诊断精度受噪声影响的敏感系数在不同的噪声幅值水平下是不同的。     

微处理机控制飞机发动机起动的研究

<正> 前言无论是航空涡轮发动机还是活塞式发动机,它们都没有起动力矩,即不能依靠自身旋转起来。为了使它能够开始工作,就必须由外界动力将发动机拖到一定的转速,同时点燃燃油使发动机产生动力矩。这一过程就叫做发动机的起动。目前我国使用和生产的发动机的起动大部分采用起动发电机来完成。例如:QF-6、QF-12等。它们开始作为电动机状态起动发动机,当到达某一转速之后就改为发电机工作状态。飞机发动机起动的迅速性和可靠性,对于保证和提高飞机技术战术性能都有极其重要的意义。为此目的,目前飞机发动机的电气起动通常采用分级进行。如三     

基于转速速率闭环的发动机起动过程鲁棒控制

针对某型涡轴发动机起动过程重复性差和不稳定的问题,本文引入闭环增益成形控制方法,设计基于转速速率闭环控制算法,并对所设计的控制器进行半物理模拟试验验证。试验结果表明,该方法稳定可靠,鲁棒性较好,发动机起动过程重复性和稳定性明显改善。     

基于模型的航空发动机湿度影响修正方法研究

深入分析了进气湿度对发动机性能影响机理,分别研究了进气湿度对气体热力学性质和部件特性相似规律的影响.基于叶轮机进出口截面换算流量湿度修正系数与临界状态换算流量湿度修正系数近似相等的原理,改进了部件特性湿度修正方法.利用所研究的湿度修正方法对原有部件级非线性模型进行改进,获得含有进气湿度修正功能的发动机仿真模型.利用国内外文献中提供的数据对模型进行验证,仿真结论表明模型具备较高的湿度修正精度.     

主元分析在航空发动机关键系统状态识别中的应用

航空发动机是飞机的心脏,因此,对其状态识别进行研究,一直是业界研究并试图解决的热点问题之一。本文以某型真实发动机气路系统为具体研究对象,通过在专业试验平台对其各种运行状态进行试验,采集其大量试验数据,在对其深入分析的基础上,提出采用高压转子相对物理转速、发动机进口温度、发动机进口压力、压气机出口压力、25截面压气机进口温度、低压转子相对物理转速、低压涡轮后温度、低压涡轮后压力等8个主要参数进行状态识别的方法,首先对其进行标准化处理,再对其进行主元分析,采用主元贡献率法计算出主元个数,并据此构建状态识别模型,确定 统计量和SPE统计量。并以确定的 统计量和SPE统计量作为航空发动机气路系统状态健康与异常识别的标志,对航空发动机气路系统健康与否进行识别研究,研究结果表明,该方法可以很好识别出航空发动机气路系统的运行状态,对航空发动机实际运行及所处状态的识别具有重要的使用价值与工程指导意义。     

Precision manufacturing of key components for an ultra miniature gas turbine unit for power generation

Advanced and precise manufacturing is presented for two key components: a compressor and a turbine impeller (Ø 20 mm) for an ultra miniature gas turbine system as fuel-based power generation system. The total system fits in a cylinder with a diameter of 110 mm and a length of 120 mm. At this scale, major components such as turbine and compressor are subjected to challenging requirements such as high rotational speed (500,000 rpm), high turbine inlet temperature (1,200 K) and efficiency. The choices of material and manufacturing technique are critical. The components must endure the operational requirements and should be fabricated in high accuracy. In order to withstand the high centrifugal stress, a high-strength titanium alloy is used for the compressor. Using micro-milling, a three-dimensional complex and accurate structure is obtained. The turbine is made of a Si₃N₄–TiN ceramic composite to sustain the combination of elevated stress and temperature. A scrupulously developed process chain combines electrical discharge machining and grinding as manufacturing processes, which not only just preserve the surface integrity and the related material strength but also provide an adequate dimensional and geometrical accuracy.     

天然气离心式压缩机组特性仿真

为解决某天然气压缩站离心式压缩机组特性评估问题,分析了离心式压缩机组的热力过程,深入研究了压缩机的多变效率、喘振裕度以及燃气轮机效率的计算方法,建立了离心式压缩机组特性仿真的数学模型并编制了仿真程序.通过使用VC 语言和Fortran语言混合编程,开发了人机界面友好、操作简单的离心压缩机组特性仿真软件.通过对实际离心压缩机组特性仿真,表明仿真程序具有很高的精度,开发的仿真软件能够方便地对天然气离心压缩机组的特性进行准确合理的评估.     

Multi-block Poisson grid generator for cascade simulations

High quality computational grids can greatly enhance the accuracy of turbine and compressor cascade simulations especially when time-dependent results are sought where vortical structures are convected through the computational domain. A technique for generating periodic structured grids for cascade simulations based on the Poisson equations is described. To allow for more complex geometries, the grid can be divided into individual zones or blocks. The grids are generated simultaneously in all blocks, assuring continuity of the grid lines and their slopes across the zonal boundaries. Simple geometric rules can be employed for enforcing orthogonality at block boundaries. The method results in grids with low grid distortion by allowing both, block boundaries and grid points on physical boundaries, to move freely. Results are presented for a linear turbine and a linear compressor cascade.     

Exploration of combined adjustment laws about IGV,stator and rotational speed in off-design conditions in an axial compressor

Experimental investigations are performed in a three-stage low-speed axial compressor with variable inlet guide vanes(IGV) and adjustable stators.The characteristics of the compressor,especially the efficiency and stall margin,are analyzed in design and off-design operation conditions by adjusting stagger angles of IGV and stators as well as changing the rotational speed.The experimental results show that the off-design performance of the multistage axial compressor is improved by restaggering of IGV and st...     

基于NARX神经网络航空发动机参数动态辨识模型

针对航空发动机参数非线性动态特性,提出一种基于外部输入非线性自回归（NARX）神经网络的发动机参数动态辨识模型。主要思路是根据NARX网络的非线性时序预测特性,结合发动机参数的稳态和动态参数,提出一种基于偏稳态差值预测的NARX参数动态模型结构。设计了SP-P辨识结构,整定了模型内部结构参数并建立N1（低压转子转速）、N2（高压转子转速）、EGT（涡轮后排气温度）参数非线性差分预测模型。最后依据某发动机试车样本,对推杆加减速时N1、N2、EGT动态辨模型进行仿真。仿真结果表明,N2相对误差小于0.2%,N1相对误差小于0.3%,EGT相对误差小于[1℃],满足发动机试车仿真需要。最后,将所建模型应用于某A320机务维修训练器的发动机仿真系统。     

杯式风速传感器计量的线性研究

线性是表征杯式风速传感器角速度与风速正比关系的重要计量性能指标.传感器动态运行时,它能直接反映风杯结构设计特征,并产生风速输出值的系统误差,其技术指标要求不超过±0.5 m/s.目前,风速计量用"示值误差"表示测量结果,不能直接反映传感器的线性特征.根据检定规程的测量方法,对风速传感器在风洞中开展全量程重复性测量并获取...     

多机驱动带式输送机功率平衡模糊控制方法

针对以调速型液力偶合器作为驱动装置的带式输送机多机驱动系统采用传统方法控制各驱动电动机之间的功率平衡,存在系统运行过程中动态特性较差、功率平衡调节精度较低等问题,提出一种多机驱动带式输送机功率平衡模糊控制方法:对液力偶合器涡轮转速实行闭环控制,保证在工作机负载发生变化时带式输送机具有恒定不变的带速;转速调节器采用模糊控制器代替传统的PID控制器,以提高功率平衡的调节精度。Matlab仿真结果表明,采用模糊控制方法可有效改善系统动态性能,提高功率平衡调节精度。