基于模糊-PID的高空台液压加载系统智能控制

为了改善航空发动机高空模拟试车台(简称高空台)液压加载系统的控制性能,解决手动调节控制精度低且闭环控制快速性较差的问题,提出了一种将开环模糊控制与闭环PID控制相结合的智能复合控制方法。首先,结合高空台液压加载试验特点和设备特性,利用真实试验数据基于最小二乘系统辨识搭建了系统的分段线性模型。其次,使用频域法设计参数调度的PID控制器,解决了手动调节控制精度低的问题。最后,结合试验操作人员提供的经验知识和历史试验数据结论搭建了模糊开环控制器,设计控制器选择模块和积分补偿模块,将模糊开环控制器与闭环PID控制器相结合形成智能复合控制器。通过仿真验证得出,智能复合控制器的控制效果在精度上明显优于人工手动调节,在快速性上明显优于PID控制器,调节时间缩短了39%~87%。

高空台空气起动系统的无模型自适应迭代学习控制

针对高空台空气起动系统存在非线性、强耦合性、大延迟、不确定性等问题,提出了一种基于Smith估计的高空台空气起动系统无模型自适应迭代学习控制算法。首先,利用Smith估计器,估计和补偿系统延迟误差;其次,基于系统输入和输出数据,获得高空台空气起动系统的动态线性化数据模型;最后,提出高空台空气起动系统的无模型自适应迭代学习控制方法,通过不断更新每轮的控制器,实现系统的快速精准调节。仿真结果表明,随着迭代次数的增加,所提出方法能减小系统跟踪误差,修正系统输出跟踪轨迹。同时,相较于单纯的无模型自适应迭代学习控制算法,加入Smith估计器补偿延迟后,系统动态性能可得到显著改善,验证了所提算法的可行性和有效性。

航空发动机在高空台上的H_0/Ma_0试验分析

分析了发动机高空台H0／Ma0试验时，高空舱压力与标准大气压力不一致的产生原因，以及由于发动机排气引射作用与高空舱内冷却流动造成的环境压力低于标准大气海平面静止空气压力对发动机H0／Ma0试验结果的影响机理。在此基础上，提出了环境压力差异对发动机H0／Ma0试验结果影响的研究方案，并用两型发动机在不同试车台上进行了H0／Ma0试验与研究性试验。结果表明，70kPa压力环境、0．99～1．02冲压比的高空台H0／Ma0试验的换算结果，与标准大气海平面静止条件下的试验结果基本一致。

直连式高空台试验中真空度与次流作用力校准的一种新方法

针对某发动机高空台试验难以用加装堵板的常规方法测定真空度与次流作用力系数的情况,通过高空舱内冷却空气流动与高空舱内外压差对发动机测力系统作用的分析,介绍了高空舱内真空度和次流对发动机台架测量推力影响的作用机理,并从真空度作用力和次流作用力与发动机总推力的关系出发,经理论推导提出了一种确定真空度与次流作用力系数的新方法。该方法使用限制条件少,试验经济性好,具有较强的工程应用参考价值。

航空活塞发动机高空台试验性能分析

为测试HS990航空活塞发动机的高空适用性,分别采用不同化油器对HS990发动机进行高空台试验。分析发动机装国产和进口化油器的性能数据,研究发动机高空熄火现象发生的原因及缸温变化对发动机高空性能的影响。结果表明:HS990发动机最大工作高度超过7km,在5km以上高度使用非增压油箱工作时,进气温度低于-18℃,HS990发动机的膜片式化油器会出现供油减少甚至停止的故障。对比装国产化油器和进口化油器时,发动机分别具有较好的高空功率特性和高空工作稳定性。适当的冷却空气量有利于降低汽缸头部温度,保证发动机稳定工作。

小高空台高空模拟试验调试

根据航空涡桨和涡轴发动机通用规范的要求,涡轴发动机在研制过程中必须进行高空模拟试验。为此,中国燃气涡轮研究院自行设计和建成了国内首座涡轴发动机高空模拟试车台(简称小高空台)。在小高空台设备性能调试结束之后,又成功地完成了涡轴发动机高空模拟调试。涡轴发动机高空模拟试验调试不仅是对涡轴发动机高空模拟试验方法的探索,而且也是水力测功器在低温负压下的验收调试。小高空台的建成将为我国自行研制涡轴发动机提供一个必需的高空模拟试验平台。

在高空台上测定发动机外流附加阻力的方法

介绍了在ＳＢ１０１高空台上测定发动机外流附加阻力的方法。采用试验的方法，通过测定发动机在ＳＢ１０１高空台上的发动机外流动量阻力修正系数和舱效应影响的附加阻力修正系数，并对发动机的推力进行修正，极大地提高了发动机在ＳＢ１０１高空台的推力测定精度，保证了发动机推力性能评定的可信度。

俄罗斯连接式高空台高空模拟试验技术探讨

本文简要介绍了俄罗斯中央航空发动机研究院(AM)的连接式高空台空气系统特点、工作原理及海平面标准大气静止条件下进口空气流量65kg/s级的航空涡轮喷气发动机高空模拟试验技术和试验方法。

高空台加温试验进气管网传热过程的计算分析

分析了高空台加温试验时管网内部流动的动态换热特性,建立了管内气体和管壁的联合换热方程,在与试验数据对比的基础上提出了数学模型的修正方法,对试验中管网出口温升过程进行了计算,取得了较好效果。计算结果分析表明:局部热损失在管网散热过程中的比重较大,为缩短试验准备时间,应对混和器出口温度进行分段控制。

基于试验的高空台混合器至流量管传热模型研究

基于高空台升温试验原理和已有试验数据,对影响升温过程的因素进行了分析,得出混合器出口温度值的高低是影响升温速率的主要因素。同时,采用基于试验数据的建模方法,将经验值转化为数学模型,实现了高空台升温过程的数值模拟。

高空台压力测试系统气路延时分析

压力测试系统中管路延时对系统的测试时延有着重要影响。本文分析了高空台压力测试系统管路部分在理想状态下、考虑管路摩擦、热交换和管路变化几种状态下的气路延时，并将理论值与实验值进行了分析对比，得出了整个气路部分的延时范围。

高空台安全监测系统的研制及应用

VXI、LXI组合的混合平台和基于LAN开发的软件能满足目前航空发动机试验安全监测的基本要求。缺点是软件目前缺少自动诊断参数故障功能,如果软件设计能增加参数故障诊断,将是一套完美的系统。参数故障的原因有很多种,包括前端热电偶、热电阻、传感器本身故障,线路故障,信号干扰、结构设计等。

高空台动静架新型非接触密封结构设计

航空发动机高空台动静架连接通常采用篦齿型非接触密封结构。由于动静架连接处内管道与外界环境存在压差,导致高空仓气体泄漏,严重影响发动机试验推力测试精度。根据传统篦齿密封原理,设计基于聚四氟乙烯材料的高空台动静架连接新型密封结构,并利用CFX仿真平台研究了聚四氟乙烯材料密封圈截面形状、密封圈与静架间隙、进出口压力比以及密封圈数量等对密封结构泄漏量的影响。研究表明,当控制其他结构参数不变而减小密封圈与静架间隙时,密封结构泄漏量显著降低,且梯形截面密封圈比D形截面密封圈密封效果更优;当控制其他结构参数不变而降低密封结构进出口压力比时,密封结构泄漏量降幅较大;当控制其他结构参数不变而改变密封圈数量时,密封结构泄漏量变化较小。研究对航空发动机高空台动静架连接密封结构设计及高空台试验推力测试精度提高具有重要意义。

高空台飞行环境模拟系统数字建模与仿真研究

为了分析新建高空台飞行环境模拟系统试验设备动态控制特性,研究各子系统关联耦合性,开展了系统建模和仿真研究。采用相似理论和部件级建模方法针对进排气关键调节阀、液压伺服系统和管道容腔等进行了数学建模研究,建立了相应设备特性模型,设计了双闭环进排气压力自动控制结构。在对实际控制系统功能性分解基础上,构建了飞行环境模拟系统数字仿真平台,并在数字仿真平台上进行了压力动态控制仿真。仿真结果表明各子系统压力动态建立过程与真实高空模拟试验过程趋势一致,能够反映真实系统的压力动态过程,证明了系统数学模型的合理性。利用仿真方法模拟了发动机流量变化对各控制子系统的影响,稳压腔压力最大偏差为4.5kPa,发动机进气压力最大偏差为3.4kPa,排气压力最大偏差为1.5kPa,验证了飞行环境模拟系统控制性能。

高空台循环水系统碱性缓蚀法的研究

从分析高空台循环冷却水系统的金属腐蚀的机理出发 ,阐述了为什么要采用碱性缓蚀操作法 ,以及该法影响金属腐蚀速度的关键因素和运行管理要求。其目的是为了循环水系统的关键设备排气冷却器达到长周期、高效率地安全运行。

高空台特种调节阀建模方法对比研究

为了获得准确的轮盘式特种调节阀流量特性模型,提高高空舱进口流量预测精度,提出了基于BP神经网络和NARX网络的建模方法。在对调节阀与传感器测点位置分析的基础上,将调节阀和阀后容腔作为整体进行建模。对比研究了流量系数、静态BP神经网络以及基于Gamma Test的动态NARX网络建模方法,并给出了工程中选取建模方法的建议。以试验流量数据为基准,仿真对比了不同阀门开度变化时,各模型输出流量的稳态误差和动态误差。结果表明,BP神经网络方法和NARX网络方法建模精度要优于流量系数法。同时,BP神经网络模型最大稳态误差为0.52kg/s,优于NARX网络模型和流量系数模型。NARX网络模型的最大动态误差为2.04kg/s,相比于BP神经网络模型和流量系数模型,能够更准确地反映流量的动态特性。

高空台试验设备管控平台构建技术研究

针对目前我国航空发动机高空台试验设备数据利用率不高、试验流程智能化管控水平不足的问题,借助国内外大型设备管控的先进经验,构建高空台试验设备智能管控平台,有效地保障试验设备安全、提高试验效率。基于智能运维、数据挖掘等技术,提出高空台试验设备智能管控平台的设计框架,总结平台涉及的基线建模、数据库构建等关键技术,以期实现高空台试验设备、试验数据、软件资源的智能管理和试验设备的协同运行,促进我国航空发动机高空模拟试验智能化发展。

一种高空台特种调节阀通用特性修正方法

为解决高空模拟试验台建立初期获取的大量试验数据,与基于厂家所提供阀门特性建立的特性模型仿真结果存在较大误差的问题,提出一种基于神经网络和试验数据修正阀门特性的方法。将使用该方法修正得到的新特性代入特性模型进行仿真,并与试验数据进行对比验证。结果表明:相对于特性修正前的仿真结果,修正后的仿真结果最大相对误差绝对值减小47.8%,相对误差绝对值的平均值减小72.6%。

航空发动机在高空台上模拟标准大气条件试验的性能研究

通过两种型号航空发动机在高空台上的H=0、M=0试验,研究了不同环境压力对发动机地面试验性能的影响。试验结果表明,对研究的发动机地面试验而言,当发动机风扇换算转速在93％～96％时,环境压力在70～90 kPa之间得到的地面换算性能基本一致。即对研究的两种型号发动机H=0、M=0试验来说,可以通过70 kPa环境压力下的地面试验来确定发动机在标准大气海平面静止条件下的性能。

某高空台气源机组匹配计算方法及试验技术研究

随着飞机飞行高度和飞行速度不断提高,航空发动机空中工作包线范围不断扩大。某高空台试验能力显露出不足,不能满足新研发航空发动机试验的需求。通过分析,发现其主要制约因素为气源抽气能力不足。为满足新的高空模拟试验需求,如果重新规划扩容气源机组,经费和建设周期都不允许,势必耽误该发动机高空模拟试验的进度。因此从现有气源条件入手,设计新的气源离心压缩机组匹配方案和试验工艺,建立数学建模对新匹配压缩机的性能进行理论验算。在理论计算合格以后,通过模拟试验验证了新试验工艺的效果。