基于Simulink的航空发动机控制律设计与仿真

在航空发动机数控系统设计过程中,计算机仿真技术得到了广泛应用。基于计算机仿真技术,利用Matlab/simulink软件开发数字仿真平台,在某型涡桨航空发动机数控系统方案设计过程中,进行了模型的响应分析,设计了控制规律并进行仿真验证;根据仿真结果,改进设计了前馈补偿环节,并进行了仿真验证;搭建了该型发动机的全数字仿真环境,对控制规律进行仿真验证。通过数字仿真验证了控制规律的可行性,指导了数控系统方案设计。

轴对称矢量喷管空间运动学建模仿真

为了获得轴对称矢量喷管动态偏转轨迹的最优路径,提出了1种基于运动学位移解算的解决方法。通过空间运动约束分析建立了描述轴对称矢量喷管复杂空间运动的平衡方程,经解算建立了描述矢量角与作动筒位移映射关系的2维插值模型。基于运动学模型仿真中喷管喉道截面与出口截面几何中心距离不变的结论,建立矢量角与中心坐标的简化关系并设计各控制周期下矢量角动态指令偏转规律。仿真结果表明:该解决方案基本可以保证动态偏转下矢量轨迹满足预期要求。

涡扇发动机最小红外特征模式性能寻优控制研究

为抑制涡扇发动机排气系统的红外特征,提出一种基于红外预测模型的最小红外特征模式性能寻优控制。首先,建立一种排气系统正后向红外辐射强度简化预测模型,该预测方法考虑了排气系统内高温部件和尾喷流的红外辐射,以及尾喷流对高温部件红外辐射的吸收作用,具有可信的仿真精度;其次,基于涡扇发动机部件级实时仿真模型,增加了从外涵引气冷却中心锥和尾喷管扩张段内壁的冷却结构和红外预测模块;最后,基于该模型探索了最小红外特征模式的优化原理,并选用可行序列二次规划(FSQP)算法,通过控制高温壁面冷却气的流量,主燃烧室的燃油量以及尾喷管喉道面积,对两个亚声速巡航状态的工作点进行实时优化。仿真结果表明:在满足发动机推力恒定以及其他约束条件的前提下,发动机通过最小红外特征模式性能寻优控制,其排气系统后向红外辐射下降了30%以上,红外抑制效果显著。

航空发动机压气机导叶主备控制切换研究

为了提高任务可靠性,某型航空发动机压气机导叶控制装置采用双余度电液伺服阀作为电液转换装置,同时采用高速电磁阀作为备份。为了保证压气机导叶主备伺服回路切换过程的稳定性,基于建立的导叶伺服控制系统模型,对识别出的主备伺服回路切换过程的关键因素进行仿真研究及试验验证。研究结果表明,当主控伺服回路出现故障后,通过缩短转换活门切换时间、减小电液伺服阀零偏和高速电磁阀热备份的处置方式,可以有效减小切换过程的扰动。

FADEC可靠性试验HIL仿真自动化技术研究

针对航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统电子控制器可靠性试验中硬件在环(HIL)仿真测试的执行过程,开展了测试自动化技术研究,提出按名义执行时间设计脚本的分层封装方法,实现脚本模块执行时间误差受控,提高了脚本的模块化程度,有利于各层脚本执行时间的精确调试和顶层测试任务脚本的开发。设计了外部辅助脚本的自动流程整合方式,实现非自动化软件工具的快速整合,提高了自动运行流程的构建效率。经过某型电子控制器1000 h可靠性摸底试验验证,测试流程自动化运行流畅,报表输出完整,任务脚本执行时间误差稳定受控,满足试验过程的自动化需求。