高空模拟试车台进气系统负温试验的温度压力耦合特性分析

针对高空模拟试车台进气系统负温试验过程中的温度压力耦合难题,利用耦合参与矩阵与线性变参数模型的方法,对系统的耦合特性进行了定量分析与总结。首先,通过耦合参与矩阵对系统线性化后的单个平衡点进行耦合特性分析,并通过仿真对比系统阶跃响应以验证方法的有效性。其次,在此基础上,利用线性变参数方法对负温试验任务下的耦合特性进行仿真、分析和总结系统的耦合特性,为后续基于耦合分析的控制设计奠定了工程理论基础。

高空台多任务模拟指定时间抗扰控制

针对高空台多任务模拟试验对飞行环境模拟控制系统所提出的高品质、高精度、强抗扰的迫切需求,设计了一种基于障碍李雅普诺夫函数的高空台进气环境模拟指定时间抗扰控制方法。建立了包含进气系统管道容腔和调节阀执行机构的高空台受控对象模型,并在此基础上进行了仿射形式推导和解耦设计。针对高空台强非线性、强扰动的特性,设计了以指定时间收敛的抗扰控制方法;同时为了抑制推力瞬变过程中系统状态剧烈变化,引入了障碍李雅普诺夫函数对压强和温度误差分别进行限制。在高空台多任务模拟试验控制仿真中,该方法可使压强和温度的绝对积分误差比线性自抗扰控制方法小89.5%和88.9%,在剧烈受扰后调节时间短10.4%和9.0%,而且相比于常规的指定时间方法能够满足所设定的状态误差约束。结果表明,基于障碍李雅普诺夫函数的指定时间抗扰控制方法能够进一步提升多任务模拟试验中的控制精度、调节速度以及抗扰能力。

高空直连试验台进气压力模拟系统DDPG前馈补偿智能控制

提出一种基于深度强化学习的高空直连试验台进气压力模拟系统前馈补偿控制方法。研究并给出深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)前馈补偿控制器的状态参数选取、动作输出设计、奖励函数设置等关键步骤,有效提高了前馈控制器的扰动感知能力,解决了单纯PID控制器主导所带来的智能体局部最优问题。仿真结果表明:与单一PID控制器相比,所设计的控制器在高空舱进气压力扰动和发动机流量扰动下,均实现了进气压力的无超调控制,且调节时间更短,验证了DDPG智能前馈补偿控制设计的快速性、稳定性和鲁棒性。

航空活塞发动机高空模拟试验台温度系统研究

在航空活塞发动机高空模拟试验中,模拟温度低、温度范围跨度大,高空模拟试验台(简称高空台)上应用了空气制冷和电加热两种调温措施,控制难度较大。将模拟温度划分为高温、常温、低温三个温度段,分别应用三种不同的调节方式进行温度控制;在系统数学建模和温度变化动态特性分析基础上,对高空台温度系统的调节过程进行了仿真研究,结果表明该方法能够满足温度的调节速度和控制精度要求。为了满足带涡轮增压器的航空活塞发动机对进气温度的要求,建立了涡轮增压器与中冷器之间的数学换热关系,以稳态时的发动机进气温度为例进行了仿真计算,结果与实际情况相符。

篦齿封严结构对高空台动静架连接密封特性影响的数值仿真

航空发动机高空模拟试车台动静架连接采用传统的篦齿密封结构,在试验中存在气体泄漏量大及流量管结冰现象。为了提高高空模拟试验的准确性与安全性,针对新型篦齿密封结构,基于理论分析与数值仿真方法开展了动静架连接处篦齿封严机理研究,获得了密封间隙、齿腔深宽比以及篦齿齿数等结构参数对新型篦齿密封结构封严特性的影响规律。结果表明:随着篦齿密封间隙减小,改变控制口压比,泄漏量变化趋势较缓慢;齿腔深宽比基本不影响主流入口泄漏量的变化趋势;随着篦齿齿数的增加,泄漏量减小。为高空台动静架篦齿密封结构设计和泄漏量分析提供了理论依据。

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。

多机制优化的模拟试验台数据流实时迁移研究

航空发动机高空模拟试验作为检验航空发动机性能的重要手段,其试验流程中采集的各传感器测点数据极为重要与珍贵。为了使数据信息的展示更为直观并且更深入挖掘数据潜在的价值,提出基于多框架集成的航空发动机高空模拟试验台数据流实时迁移及可视化技术。首先,利用MyBatis-Plus自动视图层构建可视化技术将存储于底层历史数据库中的信息直观地展示于Vue框架的浏览器端表结构空间中,方便试验员查看分析;然后利用基于GateWay限流机制的JDBC接口融合全量/增量和基于负载均衡机制的MyBatis框架融合多线程并行传输流的数据流迁移技术,将历史数据库中可供后续算法分析利用的重要数据信息同步至本地数据库中;最后,利用Vue框架的数据流前端监控界面,验证数据可视化展示的直观性、完整性、有效性和数据流同步的实时性。

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。

高空模拟试验台排气冷却装置的热态调试

简要介绍了高空模拟试验台排气冷却装置的结构和性能,着重叙述了该装置热态调试的过程和为此进行的准备工作。给出了冷却装置在WP-7发动机试验时,燃气、循环冷却水的温度效率和燃气的冷态压力损失。

主动引射高空模拟试车台流场瞬态数值模拟

大部分高空模拟试车台的数值模拟(不论是主动引射还是被动引射)仅模拟了发动机稳定运行的稳态流场,然而发动机启动、熄火以及在发动机运行的过程中药形的变化(药柱燃烧速率变化)都会影响发动机室压从而改变试验舱舱压。针对某大型主动引射高空模拟试车台,应用某商业软件模拟了q_(m)=20 kg/s、q_(m)=50 kg/s和q_(m)=200 kg/s这3个典型流量的发动机工作全程中某主动引射高空模拟试车台的流场。选取了几个典型工况进行分析并与试验数据进行对比,仿真数据与试验数据对比良好。通过此研究,在试验前能够较准确地预示引射舱压曲线,揭示舱压规律,指导真实试验,降低试验风险。

涡轮喷气发动机在高空台上的排气反压模拟试验技术

介绍涡轮喷气发动机在高空模拟试车台上的排气反压模拟试验技术，并详述了提高涡喷发动机高空模拟高度的若干措施。利用这些试验技术，已成功地进行了数百次涡喷发动机高空模拟试验。

SB101高空模拟试车台非等流量试验方法研究

结合WP-7和P11Φ-300发动机在SB101高空台上进行的试验,阐述了非等流量试验控制方法,分析了该方法的应用情况,得出了相应的结论。

高空模拟试车台主被动引射方案数值研究

采用二维轴对称雷诺平均方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对一大面积比火箭发动机高空模拟试车台在不同引射方案下发动机启动至稳定运行过程中不同室压下的流场结构进行了数值模拟。空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显式Runge-Kutta方法进行迭代推进。结果表明,采用启动段主动引射、主级段被动引射的方案可满足火箭发动机从启动工况到运行工况的引射要求,但需仔细考察引射器第二喉道收缩比的选择;采用启动段引射器高工况运行、主级段引射器转为低工况运行的全程主动引射,则是综合考虑了系统性能和经济性的较为理想的方案。

高空模拟试车台超声速引射器数值研究

利用火箭发动机自身的超声速喷流作为引射气流的超声速引射器系统,在上面级火箭发动机高空试车台的研制中有着重要的应用价值,文中采用数值方法模拟求解了火箭发动机超声速引射器流场,比较了直管超声速引射器和有第二喉道的超声速引射器的性能、探讨了超声速引射器设计的影响因素。计算结果与实验结果符合较好,这表明该数值方法是研究超声速引射器的一种重要研究手段。

主动引射高空模拟试车台试验舱舱压数值研究

针对某大型主动引射高空模拟试验系统在不同流量固体火箭发动机稳定运行过程中的流场结构,采用二维轴对称雷诺平均方程和k-ε湍流模型进行了数值模拟,空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显式Runge-Kutta方法进行迭代推进。结果表明,对于某大型主动引射高空模拟试验系统,在仅仅启动引射器时,试验舱舱压约为6500 Pa,随着被试验发动机流量的增加,在流量较小无法启动扩压器之前,发动机喷管出口燃气流在扩压器内形成马赫环并进入引射器内,单纯凭借引射器的抽吸作用,使喷管出口高温燃气排入到大气中,此时试验舱舱压会略高于发动机零流量时试验舱舱压。在发动机流量增大到扩压器启动之后,发动机喷管出口气流经过扩压器和引射器内的激波系进行减速增压之后排入大气,由于扩压器和引射器的抽吸作用,试验舱舱压会迅速降低至远低于无发动机试验舱舱压。随着发动机流量的增加,试验舱舱压变高。

高空模拟试车台扩压器两相流数值模拟

利用组元输运模型和颗粒轨道模型,对某型号固体火箭发动机高模试车台扩压器内的两相流进行数值计算,分析了扩压器稳定工作时的内流场结构,探讨了燃烧产物中凝相颗粒Al2O3及其粒径大小对流场的影响。计算结果表明,在扩压器中形成了复杂的激波串,气流通过激波减速增压,为了达到最大的压力恢复,应保证扩压器有一定的长径比;加入粒子后,流场的速度相对降低,颗粒与激波的相互作用在局部改变了激波原有的分布,粒子集中的区域燃气流速较低、温度较高;不同粒径的Al2O3粒子扩散速度不同,分布范围差别较大,造成扩压器内速度、温度、压强的分布有较大区别;扩压器壁面的最高温度基本与粒径大小无关,都在3 200 K左右。

航空发动机高空模拟试验燃油流量原位校准系统设计与检验

为满足现代航空发动机高空模拟试验燃油流量高精度、快速度的测量要求,针对涡轮流量计不能长期保持校准曲线的缺陷,提出了原位校准技术。重点介绍了原位校准系统的技术要求、主要功能、工作原理、校准装置、工作模式,以及不确定度评估,并进行了对比检验试验。研究结果表明:该系统主要技术指标满足发动机试验需要,测量不确定度满足要求,主要设备具有高的工作可靠性、可控性和稳定性,可实现原位校准和冗余测量功能。

高空模拟试车台扩压器数值分析

采用数值方法对固体火箭发动机主动引射高空模拟试车系统中的扩压器流场进行模拟求解,比较了含与不含A l2O3粒子对扩压器流场的影响。数值计算结果与试验结果符合性较好,表明数值模拟方法可作为扩压器流场计算的一种研究手段。

高空模拟试车台扩压器数值分析

对固体火箭发动机主动引射高空模拟试车系统中的扩压器部分进行研究。采用数值方法对扩压器流场进行模拟求解,比较含与不含粒子对扩压器流场的影响。数值计算结果与试验结果符合性较好,表明用数值模拟方法是扩压器流场的计算的一种有效研究手段。

气波机在航空发动机高空模拟试验中的应用

简要介绍了气波机的结构、特点、设计参数及气波机空气降温系统;着重研究了气波机在航空发动机高空模拟试验中的应用,针对气波机运行调试过程中出现的典型故障进行分析并提出解决方案。初步掌握了气波机的性能,为试验进气温度调节提供经验。采用变频启动,可降低损耗、增强启动可靠性;在启动电机的电源线上增加制动电阻,可削弱反向电势的影响,避免运转过程中频繁停机。试验证明,气波机在航空发动机高空试验的应用是成功的。