低红外特征涡扇发动机加速控制及影响规律研究

为探究红外抑制措施对发动机加速性能的影响,提出并制定了针对发动机排气系统外涵引气冷却的普适性加速控制计划,开展了低红外特征涡扇发动机加速控制及其影响规律研究。首先,建立了带外涵道引气冷却中心锥、全遮挡导流支板和尾喷管扩张壁面的发动机部件级模型,并在此基础上发展了排气系统正后向红外辐射特征计算模型;其次采用可行序列二次规划算法,针对采用了不同排气系统红外抑制措施的涡扇发动机分别制定加速控制计划;最后通过硬件在回路仿真验证上述加速控制计划对带红外抑制措施的发动机从慢车到中间状态加速过程的有效性。结果表明,与常规涡扇发动机相比,采用了高温壁面冷却虽然能降低发动机近50%的红外辐射特征,提高战机的隐身性能,但会导致发动机推力降低近6%,油耗上升4%以上,加速时间延长20%左右。

基于双向优化策略的航空发动机多变量加速控制规律优化研究

针对航空发动机传统加速优化采用并行优化方法,未能有效利用燃油与几何变量的配合作用,提出了一种基于双向优化策略的加速控制规律优化方法。并行单向优化方法中的目标函数集中在发动机当前性能上,燃油的主导作用限制了紧贴约束边界优化过程几何变量的调节范围;而几何变量是通过增加空气流量、提高旋转部件效率等措施改善燃油流量的变化速率来间接提高发动机加速性能。因此,双向优化策略根据控制量在提高加速性作用方式的不同,将多变量并行优化分解为燃油单变量和几何多变量优化,并分别采用不同的目标函数,通过确定的加速燃油控制规律正向优化几何加速调节规律,然后根据几何调节规律反向求解加速燃油控制规律。仿真结果表明:在正向优化过程中,喘振裕度不再紧贴约束限制线,优化后的加速时间从4.44 s缩短至3.32 s,双向优化策略的加速时间优于传统并行方法,且优化出的多变量控制规律更平稳,更便于线性化。

双转子转速协同规划的涡扇发动机加减速控制计划研究

当前涡扇发动机加减速控制计划,不能规划双轴加速进程,导致加速末期推力波动。本文提出了分阶段的加速度控制计划,按边界约束划分加速进程,基于动态稳定法设计初始加速度计划,通过寻找系统参数的超调临界点,协同修正初始加速度计划,满足边界约束的同时保证双转子加速时间相同。在仿真验证环节,与基于定状态法的控制计划比较,本文方法可避免燃油振荡现象,推力超调量降低2.43%,推力稳定时间缩短1.045 s;与等转速增量的加速度控制计划比较,进一步改进了本文方法,推力响应时间缩短0.24 s,控制计划设计耗时为7.5781 s。综上,本文方法缩短了推力超调量和推力稳定时间,有望应用于发动机控制计划在线计算。

浅谈涡扇发动机最优加速控制规律

伴随着国家进程快速的发展,各个行业的快速发展迫使中国对每个行业的最优加速控问题要求更加严谨,每个行业的最优加速控不但要达到国家标准规定,还要使其质量达到运行安全与稳定的目的,因此对最优加速的控制及管理变的日益重要。我国为了实现控制管理的方针目标,从而进行有效地开展各项最优加速控管理活动,对此我国必须建立相应的管理体系,保障国家的更好快速发展。

涡扇发动机最优加速控制规律

关于涡扇发动机最优加速控问题,由于状态系统存在较强的非线性,控制性能差,改善发动机加速性,传统非线性规划算法求解过程中因采用罚函数处理约束条件而无法充分搜索控制参数的可行域。为提高系统性能,并充分挖掘发动机的加速特性,采用Sigma方法的多目标粒子群算法求解。可以在带限制因子的粒子群算法的基础上,利用粒子群算法的快速寻优能力和Sigma方法沿约束边界的充分搜索方法,求解发动机加速过程中控制参数,并进行仿真。结果证明,采用多目标粒子群算法优化后,加速时间缩短了约2.01s,结果表明改进方法是可行的,能在确保发动机安全工作的前提下,进一步提升了发动机的加速性能。

一种涡轮发动机加速控制规律设计的新方法

提出了一种涡喷、涡扇发动机加速控制规律快速设计的新方法:在发动机稳态特性计算模型的基础上,通过额外增加转子提取功率,使得发动机稳态工作点(线)靠近喘振边界,在同时考虑燃烧室富油熄火边界、涡轮进口总温限制以及压气机喘振裕度限制的条件下,利用适当的控制规律描述形式并结合发动机工程研制中的经验,能够快速而准确地获得涡喷、涡扇发动机加速控制规律。对某型涡喷发动机加速控制规律的改进的计算结果表明,提出的加速控制规律的设计方法准确而有效。

利用SQP控制涡扇发动机加速过程的多目标最优化研究

在涡扇发动机加速过程控制中引入多目标评价函数法中的线性加权和法 ,实现发动机加速过程的双变量控制。研究过程中 ,充分考虑了涡扇发动机加速过程中的各项约束条件。仿真结果表明 ,应用多目标最优化方法来进行发动机加速最优控制是可行的 ,能充分发挥发动机的潜力 。

小型涡扇发动机燃油控制规律

以小型涡扇发动机DGEN380燃油控制规律为研究目标,使用解析法基于MATLAB平台建立其整机部件级稳态及动态数学模型并进行仿真计算。在旋转部件建模过程中使用工具获取特性数据,并绘制可以即时显示当前工作点/线的部件特性图;在稳态仿真时使用Newton-Raphson法和遗传算法2种方法求解发动机工作方程组,并对二者进行评估对比,针对遗传算法在发动机模型求解过程中的局限性对一般基础模型进行优化改进;在动态仿真时,采用欧拉法计算微分项。基于模型分析发动机燃油控制规律,并以发动机高度特性为例进行仿真计算。试验结果表明:Newton-Raphson法具有高精度和高速度,改进模型后遗传算法具有更好的适应性,模型及燃油控制规律的仿真结果较好地符合试验数据和理论趋势,对比误差小于3%。

基于实时模型的涡扇发动机加速供油规律设计方法

针对某型涡扇发动机建立了实时模型,并将实时模型计算与试验结果进行了对比,得出该实时模型对模拟航空发动机加速过程具有一定的精度。通过改变航空发动机加速过程控制逻辑,并引入压气机裕度这一限制条件,获得了1种航空发动机加速供油规律设计方法。在实时模型中采用该方法,能够快速准确地获得航空发动机的加速供油规律;同时能够直观地得到航空发动机加速过程的动态特性。结果表明:通过验算得到设计的加速供油规律符合航空发动机加速要求。

涡扇发动机起动控制规律设计的功率提取法(英文)

根据涡轮发动机加减速控制规律设计的功率提取法原理,结合低转速部件特性预测方法,建立了用于双轴分排涡扇发动机起动控制规律研究设计的功率提取法模型,并编制了相应的计算程序。利用程序设计了某型双轴分排涡扇发动机单一状态和起动包线内的起动控制规律,并进行了相应的分析。计算结果表明,功率提取法能够应用于涡扇发动机起动控制规律的设计,并具有较高的计算精度。

某型涡扇发动机地面最优加速控制规律研究

针对某型涡扇发动机非线性数学模型 ,利用非线性规划理论中的序列二次规划方法 (SQP方法 ) ,对该型发动机进行了基于约束的最优加速程序设计。用此方法所优化出的控制序列 ,代入该型涡扇发动机模型进行动态仿真计算。结果表明 ,加速时间较为明显 ,加速性有较大提高。

基于主动切换逻辑的涡扇发动机N-dot控制方法

为提升涡扇发动机的加速性能,对传统的转子加速度N-dot控制结构进行了改进,提出了一种基于跟踪误差的主动切换控制策略,在跟踪误差较大时,执行N-dot控制回路,否则执行稳态控制回路。同时提出了基于等高度线的N-dot控制计划制定方法,采用差分进化算法对加速过程进行优化,最大限度地减小与最大转速之间的误差。以优化出的不同高度下最大高压转子加速度作为N-dot控制计划,并采用紧格式动态线性化无模型自适应控制(CFDL-MFAC)算法设计N-dot控制器。与常规Min-Max选择结构下的PID控制N-dot相比,主动切换MFAC的N-dot控制在某中等推力军用涡扇发动机设计点上加速时间减小了0.7 s,在非设计点上加速减少了约1.2 s。

探讨变几何涡扇发动机加速控制规律优化策略

国家经济的快速发展推动着科技的进一步深化,特别是在涡扇发动机方面的研究力度较高。主要研究涡扇发动机的加速控制规律如何不断进行优化,使涡扇发动机的速度不断提升,从而满足各行业对涡扇发动机的速度要求。在研究方面,涡扇发动机的加速优化措施经历了较多的环节,其中变几何优化涡扇发动机的加速控制规律质量较高,文章针对变几何优化涡扇发动机的加速控制规律优化策略进行了研究。

基于T-S模糊神经网络的涡扇发动机加速控制

航空发动机是一个结构复杂的非线性强多变量控制对象。随着航空发动机全权限数字式电子控制器的研制和应用,发动机加速性能要求的不断提高,对发动机加强智能控制技术的应用是必然的趋势。因此将智能控制引入到航空发动机控制系统中,根据模糊控制与神经网络结合的思想,针对涡扇发动机加速控制中的最优控制问题,提出了基于T-S(Tagaki-Sugeno)模型的模糊神经网络的发动机加速控制,并对控制系统的结构、网络结构进行仿真实现。仿真结果表明方法在满足发动机加速控制中各约束条件的前提下,不喘振、不超温、使发动机加速过程安全稳定,且加速时间短。

涡扇发动机全包线加速控制计划改进方法研究

加速控制计划直接影响了发动机的响应速度以及运行安全。为了提高发动机响应能力,提出了一种基于等温度线的发动机全包线加速控制计划。分别针对稳态和动态过程开展相似换算误差分析,证明并验证了关键参数在等风扇进口温度时,具有较高相似换算精度的规律。基于此换算误差理论,提出全包线加速控制计划改进方法,该方法在不同等风扇进口温度下设计多条加速控制计划,再通过线性插值得到包线内不同等温线下的加速控制计划。结果表明,改进后的加速控制计划相比于传统单点优化得到的加速控制计划,发动机加速至最大转速的98%所需的时间缩短了7.2%,最大转速提升了1%,且风扇、压气机喘振裕度和涡轮前温度等均未超出限制值。因此,该方法相比于传统单点优化方法,既提升了在包线内获取的加速控制计划的精度,又确保了发动机在包线内安全稳定工作的前提下更好地发挥加速性能。

基于N-dot的涡扇发动机加速控制器设计

针对双转子民用涡扇发动机,进行基于转子加速度的加速控制器设计研究。采用常规的PI控制器结构,针对结构中所需的转子加速度指令,给出了1种满足要求的设计方法,并将PI控制参数的求解过程转化为带约束的非线性优化问题,利用模式搜索算法求解。构建包含稳态控制器和加速控制器的涡扇发动机闭环控制回路,进行加速过程仿真测试。结果表明:所设计的加速控制器满足涡扇发动机加速过程的性能要求,对于工程设计与应用具有一定的参考价值。

涡扇发动机起动和加速规律的研究及应用

研究了涡扇发动机起动和加速的一般规律及其设计方法;针对某型涡扇发动机存在的起动和加速方面的问题,进行了大量的试验研究和理论分析,提出了改进设计的方案,经验证,采用改进方案,大大提高了该型发动机空中加速性和地面起动性能.

考虑寿命的航空发动机最优加速控制规律研究

传统航空发动机控制主要考虑在安全可靠前提下保证发动机性能,而延寿控制则通过适当修改加速控制规律,使发动机寿命得到大幅度延长,同时加速性能不变或略有可接受的降低。针对加速控制规律最优化设计中所遇到的求解问题,以某型涡扇发动机涡轮导向叶片的热机械疲劳寿命为例,提出采用动态稳定法来解决给定寿命因素约束条件下的最优加速控制规律设计。仿真结果表明,所设计的加速控制规律充分挖据了发动机加速性能潜力,又保证了叶片热机械疲劳损伤的极限情况,是最优的;通过略微牺牲发动机加速性能的情况下,可明显延长叶片的工作寿命。

一种涡扇发动机加速过程仿真研究方法

研究飞机飞行状态优化,取决于发动机的稳定控制。影响发动机性能的是加速器的控制稳定状态。为了研究某型航空发动机加速过程及加速控制系统性能,提出了分别独立建立涡扇发动机加速控制系统的AEMS im数学模型和涡扇发动机的AMESet数学模型,并在AMES im软件平台上对控制系统模型和发动机模型进行联合仿真的仿真研究方法。仿真研究结果表明,所建立的联合仿真模型的动静态特性良好,仿真精度高,具有较高的置信度。机械液压式加速控制器能够顺利完成发动机加速过程控制,各项参数变化符合设计要求。提出的仿真研究方法能够成功仿真涡扇发动机加速过程,可为产品的设计提供有价值的参考。

某型涡扇发动机自动加速器仿真分析

某型涡扇发动机的机械液压控制系统实现了复杂的加速控制规律。为了深入分析该自动加速器特性,使用AMESim和Simulink建立了该自动加速器的联合仿真模型,并验证了仿真模型的正确性,且具有较高的精度。在此基础上分析了影响自动加速器性能的可调部件,仿真结果显示了这些部件的参数调整对自动加速器加速特性曲线的影响。结论为该机械液压控制器的改进改型提供依据。