超音速进气道建模方法研究

对某可调混压进气道在不同攻角、不同马赫数、不同斜板角度下进行了大量的数值计算。给出了设计状态下进气道内外流场特征;分析了攻角变化对进气道流场的影响;以数值仿真结果为基础,利用B样条理论建立了反映攻角、马赫数及可调斜板角度变化的超声速进气道数学模型。根据此数学模型,分析了攻角和进口气流马赫数对进气道性能的影响,同时给出了斜板对进气道性能的影响。

基于遗传算法的涡扇发动机多变量加速寻优控制

研究了变几何涡扇发动机不等式约束下的遗传算法最优加速控制规律,在全飞行包线内进行了仿真计算。通过分析多变量变几何涡扇发动机加速过程的特点和性能要求,用离散化加速模型结合遗传算法,使得加速过程最优。仿真计算表明该控制律可以保证变几何涡扇发动机在全飞行包线内稳定工作,且加速时间最短。

涡轴发动机性能退化数学建模研究

分析了航空发动机各部件性能退化原理;分别建立了压气机、燃烧室、涡轮性能退化的部件模型;根据航空自由涡轮式涡轴发动机的工作和使用特点,建立了性能退化的涡轴发动机数学模型;利用该模型,仿真研究了不同部件性能退化对涡轴发动机性能参数的影响。结果表明,建立的模型正确反映了部件退化对涡轴发动机的影响。

涡扇发动机超声速进气道实时数学模型

利用流场计算结果建立了反映飞行马赫数、攻角、斜板角度和风扇进口静压影响的超声速进气道多维实时数学模型。综合该进气道模型、某型涡扇发动机实时数学模型和实时喷管模型,建立了实时的推进系统数学模型。利用此模型研究了飞行马赫数、攻角、斜板角度和出口反压对涡扇发动机工作参数的影响。结果表明,该模型准确度高,实时性好,可完成推进系统的动静态过程仿真计算;并可用于进气道与发动机的匹配以及超声速进气道控制研究。

单轴涡喷发动机起动过程数学建模研究

将慢车以上的部件特性扩展,建立了低状态压气机、涡轮特性;提出了一种建立包括点火转速以上起动过程的单轴涡喷发动机起动过程的数学建模方法;仿真研究了容积效应、压气机放气对起动过程的影响。理论分析与仿真结果表明,该建模方法能完成从点火转速开始的起动计算,正确反映了发动机点火转速以后的起动过程。

自由飞行下基于IPS算法的碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤问题的一种有效飞行模式。随着通信、导航、监视(CNS)技术的不断进步和自由飞行理论的不断完善,自由飞行将会使飞机由被动指挥向自选最优路径转变,能够明显提高空域的容量和飞行的效率。在评估自由飞行环境下飞机运行的安全性时,需要行之有效的碰撞风险评估方法。首先考虑通信、导航、监视(CNS)性能对飞机定位误差的影响,在执行飞行冲突解脱命令过程中引入相互作用粒子系统(IPS),提出一种自由飞行下飞机碰撞风险评估算法,最后结合目标安全水平寻找最优最小安全间距。算例表明,算法能够快速有效计算自由飞行下飞机间碰撞风险,具有可行性。

超声速进气道与发动机的匹配

以某二元混压式超声速进气道的流场数值计算结果为基础,得到超声速进气道主要内特性能参数与其进出口边界条件和几何结构参数之间的解析关系,此解析关系即为进气道的数学模型。根据此数学模型,研究了进气道与发动机之间的共同工作规律,并通过数值仿真分析了进气道二级斜板角度对进气道与发动机共同工作点的影响。

基于DRNN网络的航空发动机多变量解耦控制

通过分析对角递归神经网络(DRNN)及带动量项的梯度学习方法(GDM),针对某型涡扇发动机的性能控制,研究了基于对角递归神经网络的多变量自学习解耦控制算法及其在航空发动机控制中的应用。阐明了该方法的结构和原理。并在设计点处进行了发动机多变量解耦控制系统设计。在偏离设计点时,大量的仿真结果表明,系统具有较好解耦和自适应能力。

基于广义既约梯度法的航空发动机性能寻优控制

提出了一种基于航空发动机约束物理意义的寻优方法,并将其应用于性能寻优控制之中。该方法根据航空发动机约束的物理特性完全已知的特点,利用起作用集法和既约梯度法将发动机非线性约束寻优问题转化为低维的无约束寻优问题,提高了计算速度。应用该方法对全包线内的工作点,对最大推力、最低油耗、最低涡轮进口温度和加力最大推力等模式进行了寻优,给出了寻优结果。

自由飞行下改进的Event碰撞风险计算模型

为确保航空器在自由飞行空域中安全飞行,需要建立自由飞行下的碰撞风险计算模型,评估其碰撞风险。借鉴非自由飞行下的Event碰撞风险评估模型构想,根据自由飞行的特点,将碰撞模版由长方体改为球体。在自由飞行环境下,碰撞风险由航空器航向关系及航空器间距共同确定,并考虑通信、导航、监视(CNS)技术因素对航空器定位误差的影响;分析航向解脱和高度解脱2种冲突解脱方式,建立碰撞风险模型;利用Matlab对模型进行求解,最后依据碰撞风险计算结果确定最小安全间距。算例结果表明,目标安全水平(TSL)为1.5×10^(-8)(次/飞行小时)时,航空器间最小安全间距为10 096 m,与实际相符。

自由飞行下基于冲突解脱的碰撞风险模型研究

自由飞行能够解决空中交通拥挤的问题。为确保航空器安全有序运行,需要对自由飞行下的碰撞风险进行研究。从自由飞行空域中航空器冲突解脱出发,为空中相遇的两架航空器建立一个圆形冲突区域,采用绕边界改变航向和按原定航向改变速度大小两种冲突解脱策略,依靠间距、航向、速度三大碰撞风险先决条件,考虑通信导航监视设备、人为因素等导致碰撞的主要风险因素,模拟出航空器定位误差的概率分布,并建立碰撞风险计算模型。算例计算结果表明:在以模型设计的冲突解脱策略下,保证相应目标安全水平的冲突区域半径为8 700m,空域容量能够得到有效优化。

涡轴发动机双回路PI控制器多发功率匹配

为了应对多个发动机共同驱动同一直升机时,单个发动机性能衰退所引发的输出功率不平衡问题,以控制2个转子转速的双回路结构PI控制器为基础,将外回路改为直接功率控制回路,搭配能够计算旋翼在一定转速下需求功率的机载模型,构建了1种涡轴发动机多发功率平衡匹配控制系统。内回路分别采用燃气发生器转子转速控制回路和动力涡轮转子转速控制回路,得到参数不同的控制器并进行了仿真验证和对比。结果表明:所设计的双回路PI控制器能够在保证涡轴发动机动力涡轮转速恒定的同时,使性能衰退程度不同的2台发动机输出相同的功率。

航空发动机固定阶混合μ控制器设计方法的研究

提出了将固定阶 H∞ 控制器与混合μ综合相结合获得航空发动机固定阶混合μ控制器的策略。推导出了固定阶 H∞ 控制器存在的必要条件 ,使用 homotopy算法获得最优固定阶 H∞ 控制器的解。采用将固定阶 H∞ 控制器与 D- K迭代相结合设计航空发动机固定阶混合控制器的方法。与全阶混合μ控制器不同 ,固定阶混合μ控制器具有结构简单 ,易于实现 ,而其鲁棒性能和鲁棒稳定性与全阶μ控制器相近。使用该方法对某型涡扇发动机控制系统进行固定阶混合μ控制器设计 ,仿真验证表明 。

多电航空发动机研究现况及关键技术

多电发动机作为多电飞机的核心部件,受到欧美国家的高度重视。介绍了国内外多电发动机的总体研究现状和发展趋势,重点分析了整体式起动/发电机、磁浮轴承、电动燃油泵和电动作动器等多电发动机核心部件的技术特点和性能优势,同时对内置式整体起动/发电机技术、高温主动磁浮轴承技术和分布式控制技术等多电发动机的关键支撑技术进行了讨论。多电发动机结构紧凑、重量轻等优势必将使其得到应用及发展。

涡轴发动机健康管理跟踪滤波器技术

以反映部件健康状态的变几何涡轴发动机部件级数学模型为基础,利用线性化方法建立了反映航空发动机健康状态的线性状态空间数学模型;利用Kalman滤波器原理,构建了涡轴发动机健康状态跟踪滤波器。对线性状态空间模型和健康状态跟踪滤波器进行了仿真,结果表明:线性状态数学模型准确、实时;健康状态跟踪滤波器可准确地估计出涡轴发动机健康状态的变化。

多变量多目标涡轴发动机最优加速控制

基于压气机几何可调的自由涡轮式涡轴发动机部件级动态数学模型,利用可行性序列二次规划(FSQP)算法对多优化目标进行线性加权,提出了多变量多目标的涡轴发动机最优加速控制算法。仿真结果表明,提出的优化算法改善了涡轴发动机加速过程的品质;选择恰当权重的目标函数能大大缩短加速时间,进而改善发动机的动态性能,进一步发挥发动机的性能潜力。

基于AMESim的燃油分配器数字仿真研究

分析了一种双油路燃油分配器的流动机理及各组件之间的动力学关系。利用AMESim软件构建主油路、副油路及燃油喷嘴的子模型,进而组建燃油分配器数学模型。对分配器的主、副油路打开及放油过程进行动态仿真,分析了弹簧预紧力、初始压缩量和刚度与燃油分配器性能的关系。结果表明,燃油分配器工作特性计算结果与试验结果基本吻合;临界打开压差随弹簧预紧力和弹簧初始压缩量的增大单调递增,临界打开压差与弹簧刚度无关。

基于Simulink的航空发动机导叶执行机构实时模型建立

航空发动机电子控制器在回路仿真需要发动机、执行机构、传感器的实时模拟,论文研究了航空发动机导叶执行机构的实时建模技术。根据执行机构的设计参数以AMESim建立其数学模型,分析建模过程中流量系数的处理方法,以模型常微分方程组的刚性分析结果为依据调整模型参数,使其满足定步长算法收敛要求,在Simulink中建立了定步长算法的数学模型并进行了仿真验证。仿真结果表明,定步长模型达到仿真精度要求,能够用于航空发动机电子控制器在回路仿真。

基于AMESim的燃油泵组件数字仿真研究

分析一种燃油泵组件的工作原理和各组件之间的动力学关系,利用AMESim软件构建低压泵、高压泵及安全活门的子模型,进而组成燃油泵组件数学仿真模型,然后对燃油泵工作过程和安全活门的打开过程进行动态仿真,分析转速、燃油泵出口压力及安全活门回油窗口大小对泵后流量的影响。仿真结果表明,构建的燃油泵组件数学模型工作特性与某次试验数据基本吻合,燃油泵组件模型可以直观表现燃油泵出口压力与流量负相关和流量脉动频率与转速正相关。

桨扇发动机研制与发展

概述了桨扇发动机的研制和发展现状,介绍了桨扇发动机的结构性能特点以及桨扇发动机相较于涡桨发动机和涡扇发动机的技术优势;对桨扇发动机的发展历史进行了较为详细的阐述和分析,总结了不同时期桨扇发动机的研究与试验情况;介绍了几个典型的桨扇发动机,从性能、结构、重要部件等方面进行了详细的阐述。