本申請公開了一種航空發(fā)動機工作特性計算分析方法及裝置，屬于航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，該方法根據(jù)發(fā)動機的節(jié)流特性、高度速度特性和氣候特性數(shù)據(jù)，整合其中涉及的全部發(fā)動機輸入?yún)?shù)，包括如油門桿角度、飛機飛行高度速度和大氣溫度等輸入?yún)?shù)，構(gòu)建全參數(shù)工作特性模型對航空發(fā)動機輸出參數(shù)進行擬合計算，突破單個工作特性數(shù)據(jù)表的出入變量限制，實現(xiàn)整個飛機飛行包線內(nèi)發(fā)動機工作過程中輸出參數(shù)的分析與計算，直觀呈現(xiàn)航空發(fā)動機的工作特性。可為飛行模擬器設(shè)計或飛行仿真計算提供發(fā)動機的工作特性數(shù)據(jù)，也可以為飛行人員的航空理論與飛行實踐培訓(xùn)或飛行任務(wù)規(guī)劃提供方法與數(shù)據(jù)支撐。支撐。支撐。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種航空發(fā)動機工作特性計算分析方法及裝置
[0001]本申請涉及一種航空發(fā)動機工作特性計算分析方法及裝置，屬于航空發(fā)動機
技術(shù)介紹
[0002]航空發(fā)動機在使用中，需要在不同的工作條件下運轉(zhuǎn)，這些工作條件包括外界大氣條件(大氣壓力、大氣溫度、大氣濕度)、飛行條件(飛行速度、高度)和發(fā)動機的工作狀態(tài)等。當(dāng)這些工作條件改變時，發(fā)動機的性能參數(shù)(推力、燃油流量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、排氣溫度等)都要發(fā)生相應(yīng)的變化，通常把發(fā)動機性能參數(shù)隨工作條件變化的規(guī)律，稱為航空發(fā)動機工作特性。研究航空發(fā)動機工作特性的目的在于掌握發(fā)動機主要性能參數(shù)的變化規(guī)律，確定飛機的飛行性能和最有利的飛行狀態(tài)，用以充分發(fā)揮飛機的性能，還可以用以比較各種發(fā)動機或者同類發(fā)動機性能的優(yōu)劣，為飛行任務(wù)規(guī)劃提供決策支持。
[0003]航空發(fā)動機特性數(shù)學(xué)模型是發(fā)動機工作過程的數(shù)學(xué)描述，即通過數(shù)學(xué)公式、圖表等近似反映真實的發(fā)動機狀態(tài)，是關(guān)于發(fā)動機性能參數(shù)與工作條件的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此，航空發(fā)動機特性數(shù)學(xué)模型是分析航空發(fā)動機工作特性的基礎(chǔ)。航空發(fā)動機是一個復(fù)雜的氣動熱力系統(tǒng)，其內(nèi)部工作機理相當(dāng)復(fù)雜，如何用數(shù)學(xué)方法描述發(fā)動機，特性數(shù)學(xué)模型的建立及總體性能的仿真研究是航空發(fā)動機工作特性計算數(shù)值模擬研究的一項重要內(nèi)容。
[0004]現(xiàn)有的建立特性數(shù)學(xué)模型的方法有試驗法和解析法。試驗法通過對發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的處理獲取發(fā)動機特性，從而得到發(fā)動機模型，但其建立的發(fā)動機模型在數(shù)學(xué)上是具有分段線性系數(shù)的線性微分方程和代數(shù)方程的組合，因為模型不是物理的，無論哪一個部件的特性發(fā)生變化時，實際上要求改變模型的全套系數(shù)，由于這種方法依賴大量的試驗數(shù)據(jù)，成本很高，因而僅適用于已存在發(fā)動機的建模。而解析法采用辨識方法，將發(fā)動機視為黑匣子，拋開其具體物理意義，根據(jù)試驗的輸入輸出數(shù)據(jù)，推導(dǎo)或擬合出輸入輸出關(guān)系式，該方式雖然能夠考慮各種工作條件對發(fā)動機特性的影響，無論哪一個發(fā)動機部件的特性發(fā)生變化，只要改變描述該部件的模型方程即可，但解析法建模需要對發(fā)動機內(nèi)部的物理過程有詳盡的了解，并能用數(shù)學(xué)方法描述。對于新裝備新型號，尤其是引進國外的發(fā)動機，由于還沒有部件級工作特性數(shù)據(jù)，就難以通過解析法建立對應(yīng)型號的發(fā)動機工作特性模型。此外，采用解析法時，通過發(fā)動機部件試驗得到部件的工作特性，建立并求解非線性方程組，確定部件的共同工作點，進而完成整機性能計算，建立發(fā)動機工作特性模型是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的建模方式。但由于航空發(fā)動機工作特性數(shù)據(jù)主要就是節(jié)流特性、高度速度特性和氣候特性數(shù)據(jù)單，每個工作特性數(shù)據(jù)單只能考慮部分輸入?yún)?shù)的影響，如節(jié)流特性數(shù)據(jù)單，主要就是關(guān)于發(fā)動機輸出參數(shù)數(shù)值與油門桿角度或者發(fā)動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系，因此該方式只能在特定的飛行速度、高度、外界環(huán)境溫度等條件下計算發(fā)動機的輸出參數(shù)。這就使得直接依據(jù)節(jié)流特性、高度速度特性和氣候特性數(shù)據(jù)單的方式難以實現(xiàn)整個飛機飛行包線內(nèi)發(fā)動機工作過程輸出參數(shù)的計算。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0005]本申請的目的在于提供一種航空發(fā)動機工作特性計算分析方法及裝置，可依據(jù)油門桿角度、飛機飛行高度速度和大氣溫度等輸入?yún)?shù)，對航空發(fā)動機輸出參數(shù)進行擬合計算，實現(xiàn)整個飛機飛行包線內(nèi)發(fā)動機工作參數(shù)的分析與計算。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本申請第一方面提供了一種航空發(fā)動機工作特性計算分析方法，包括：
[0007]建立發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的角度關(guān)系模型；
[0008]根據(jù)上述角度關(guān)系模型和不同發(fā)動機特性圖分別建立相應(yīng)的輸入輸出關(guān)系模型，其中，上述發(fā)動機特性圖包括節(jié)流特性圖、高度速度特性圖以及氣候特性圖，各上述輸入輸出關(guān)系模型分別表示航空發(fā)動機在相應(yīng)發(fā)動機特性圖條件下輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)的函數(shù)關(guān)系；
[0009]根據(jù)各上述輸入輸出關(guān)系模型建立全參數(shù)關(guān)系模型；
[0010]對上述全參數(shù)關(guān)系模型進行修正計算，得到全參數(shù)工作特性模型，用于對航空發(fā)動機的輸出參數(shù)進行擬合計算。
[0011]在一種實施方式中，上述建立發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的關(guān)系模型包括：
[0012]根據(jù)發(fā)動機數(shù)據(jù)，發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的對應(yīng)關(guān)系，使用指數(shù)函數(shù)擬合與擬合誤差平方和最小方法，建立發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的角度關(guān)系模型為：
[0013]Condition＝f1(α)
[0014]其中，Condition為發(fā)動機狀態(tài)，α為油門桿角度。
[0015]在一種實施方式中，上述根據(jù)上述角度關(guān)系模型和不同發(fā)動機特性圖分別建立相應(yīng)的輸入輸出關(guān)系模型包括：
[0016]根據(jù)上述節(jié)流特性圖建立以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為影響因素的第一輸入輸出關(guān)系模型；
[0017]根據(jù)上述角度關(guān)系模型和上述高度速度特性圖建立以高度速度為影響因素的第二輸入輸出關(guān)系模型；
[0018]根據(jù)上述角度關(guān)系模型和上述氣候特性圖建立以大氣溫度為影響因素的第三輸入輸出關(guān)系模型。
[0019]在一種實施方式中，上述根據(jù)上述節(jié)流特性圖建立以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為影響因素的第一輸入輸出關(guān)系模型包括：
[0020]根據(jù)航空發(fā)動機在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的節(jié)流特性圖，通過數(shù)值擬合插值的方法建立輸入?yún)?shù)(n1、H、V0、T0)與發(fā)動機輸出參數(shù)(F、W
g
、n2、T4)的第一輸入輸出關(guān)系模型為：
[0021][F,W
g
,n2,T4]＝f2(n1,H,V0,T0)
[0022]其中，n1為低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，H為飛機飛行高度，V0特指飛機飛行速度為0，T0特指大氣溫度為15攝氏度，F(xiàn)為推力，W
g
為燃油流量，n2為高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，T4為發(fā)動機所需的輸出溫度。
[0023]在一種實施方式中，上述根據(jù)上述角度關(guān)系模型和上述高度速度特性圖建立以高度速度為影響因素的第二輸入輸出關(guān)系模型包括：
[0024]根據(jù)航空發(fā)動機在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的高度速度特性圖，結(jié)合上述角度關(guān)系模型，通過多維數(shù)值擬合插值的方法建立輸入?yún)?shù)(Condition、H、V、T0)與發(fā)動機輸出參數(shù)(F、W
g
、n1、n2、T4)的第二輸入輸出關(guān)系模型為：
[0025][F,W
g
,n1,n2,T4]＝f3(α,H,V,T0)
[0026]其中，V為飛機飛行速度。
[0027]在一種實施方式中，上述根據(jù)上述角度關(guān)系模型和上述氣候特性圖建立以大氣溫度為影響因素的第三輸入輸出關(guān)系模型包括：
[0028]據(jù)在飛機飛行速度為0條件下的發(fā)動機氣候特性圖，結(jié)合上述角度關(guān)系模型，通過多維數(shù)值擬合插值的方法建立輸入?yún)?shù)(Condition、H、V0、T)與發(fā)動機輸出參數(shù)(F、W
g
、n1、n2、T4)的第三輸入輸出關(guān)系模型為：
[0029][F,W
g
,n1,n2,T4]＝f4(α,H,V0,T)
[0030]其中，T為大氣溫度。
[0031]在一種實施方式中，上述根據(jù)各上述輸入輸出關(guān)系模型建立全參數(shù)關(guān)系模型包括：
[0032]根據(jù)上述發(fā)動機數(shù)據(jù)，在航空發(fā)動機本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種航空發(fā)動機工作特性計算分析方法，其特征在于，包括：建立發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的角度關(guān)系模型；根據(jù)所述角度關(guān)系模型和不同發(fā)動機特性圖分別建立相應(yīng)的輸入輸出關(guān)系模型，其中，所述發(fā)動機特性圖包括節(jié)流特性圖、高度速度特性圖以及氣候特性圖，各所述輸入輸出關(guān)系模型分別表示航空發(fā)動機在相應(yīng)發(fā)動機特性圖條件下輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)的函數(shù)關(guān)系；根據(jù)各所述輸入輸出關(guān)系模型建立全參數(shù)關(guān)系模型，其中，所述全參數(shù)關(guān)系模型用于表示航空發(fā)動機在全部發(fā)動機特性圖條件下輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)的函數(shù)關(guān)系；對所述全參數(shù)關(guān)系模型進行修正計算，得到全參數(shù)工作特性模型，用于對航空發(fā)動機的輸出參數(shù)進行擬合計算。2.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機工作特性計算分析方法，其特征在于，所述建立發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的角度關(guān)系模型包括：根據(jù)發(fā)動機數(shù)據(jù)，發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的對應(yīng)關(guān)系，使用指數(shù)函數(shù)擬合與擬合誤差平方和最小方法，建立發(fā)動機狀態(tài)與油門桿角度的角度關(guān)系模型為：Condition＝f1(α)其中，Condition為發(fā)動機狀態(tài)，α為油門桿角度。3.如權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動機工作特性計算分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述角度關(guān)系模型和不同發(fā)動機特性圖分別建立相應(yīng)的輸入輸出關(guān)系模型包括：根據(jù)所述節(jié)流特性圖建立以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為影響因素的第一輸入輸出關(guān)系模型；根據(jù)所述角度關(guān)系模型和所述高度速度特性圖建立以高度速度為影響因素的第二輸入輸出關(guān)系模型；根據(jù)所述角度關(guān)系模型和所述氣候特性圖建立以大氣溫度為影響因素的第三輸入輸出關(guān)系模型。4.如權(quán)利要求3所述的航空發(fā)動機工作特性計算分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述節(jié)流特性圖建立以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為影響因素的第一輸入輸出關(guān)系模型包括：根據(jù)航空發(fā)動機在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的節(jié)流特性圖，通過數(shù)值擬合插值的方法建立輸入?yún)?shù)(n1、H、V0、T0)與發(fā)動機輸出參數(shù)(F、W
g
、n2、T4)的第一輸入輸出關(guān)系模型為：[F,W
g
,n2,T4]＝f2(n1,H,V0,T0)其中，n1為低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，H為飛機飛行高度，V0特指飛機飛行速度為0，T0特指大氣溫度為15攝氏度，F(xiàn)為推力，W
g
為燃油流量，n2為高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，T4為發(fā)動機所需的輸出溫度。5.如權(quán)利要求4所述的航空發(fā)動機工作特性計算分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述角度關(guān)系模型和所述高度速度特性圖建立以高度速度為影響因素的第二輸入輸出關(guān)系模型包括：根據(jù)航空發(fā)動機在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的高度速度特性圖，結(jié)合所述角度關(guān)系模型，通過多維數(shù)值擬合插值的方法建立輸入?yún)?shù)(Con...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李培源，趙貴喜，姚四偉，范文瀾，季念坤，張順德，張冀，張樂迪，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍九三一九九部隊，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。