PATR发动机控制特性和最大状态控制规律分析

为了研究预冷空气涡轮火箭发动机(PATR)的最大状态(最大推力和最大比冲状态)控制规律,建立了PATR的稳态变工况模型,研究了控制量对发动机性能参数的影响特性,给出了在总氢流量一定的前提下,发动机的最优性能状态(推力和比冲同时达到最大)控制规律,在此基础上进一步分别得到了发动机的最大推力状态和最大比冲状态的控制规律,并分别给出了发动机处于最大推力状态和最大比冲状态下的飞行包线。结果表明:当总氢流量一定时,PATR发动机的推力和比冲将随主燃室温度、氦涡轮入口温度、尾喷管喉部面积的增加而增大;给定总氢流量下的PATR发动机的最优性能状态控制规律为:核心机余气系数之和等于1、氦涡轮入口温度、尾喷管喉部面积分别取得最大值,此时发动机的推力和比冲同时达到最大,发动机处于最优性能状态;当主燃室温度、氦涡轮入口温度、尾喷管喉部面积一定时,推力随总氢流量的增加而增大,比冲与之相反;PATR发动机的最大推力状态控制规律为核心机余气系数之和等于1、氦涡轮入口温度、尾喷管喉部面积分别取得最大值,并要尽可能地增加总氢流量;PATR发动机的最大比冲状态控制规律为核心机余气系数之和等于1、氦涡轮入口温度、尾喷管喉部面积分别取得最大值,并要尽可能地减小总氢流量。

延迟控制措施对发动机中间至全加力过程加速性能的影响

良好的加速性能是航空发动机控制系统的重要设计指标之一。在涡扇发动机中间至全加力加速过程中,存在几个较为重要的延迟控制措施,如加力点火延迟和加力I区锁定,其对加速过程的加速性能有较大影响。本文利用某加力式涡扇发动机试飞数据,对比分析了上述延迟措施对发动机加速性能的影响。研究结果表明,加力点火延迟措施会增加发动机中间至全加力过程的加速时间,需要合理调节延迟时间;而加力I区锁定措施作用于加力灯点亮后,对于加速时间无影响;以上措施均会影响加力接通的可靠性。