基于平滑切换策略的航空发动机转速调节控制设计

作者： 赵静怡   石岩   吴玉虎   孙希明   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   转速调节   控制系统   模糊控制   智能算法   控制策略  

描述： 针对航空发动机控制系统，为了提高模型的精度以及解决切换控制带来的控制信号突变问题，建立了一种基于平衡流形展开模型（EME）和线性化模型的切换模型，并提出一种基于模糊控制和智能算法的平滑切换控制策略。首先，考虑到平衡流形展开模型的辨识误差使稳态精度有所下降，而线性化模型具有很好的稳态精度，结合平衡流形展开模型和线性化模型各自的优点建立了切换模型以提高模型精度。然后，针对各子模型分别设计了镇定控制器。进一步，为了避免控制信号的突变对系统造成危害，提出一种基于模糊控制和智能算法的平滑切换控制策略。最后，通过仿真进行验证。结果表明，所得到的切换模型状态误差相比单一EME模型减少6%，比单一线性化模型减少22%；所提出的平滑切换控制策略能够在保证控制信号平滑过渡的同时提高系统的输出性能。

不同海拔下压燃式航空活塞发动机的燃烧与排放特性

作者： 沈颖刚   聂珂   徐劲松   陈贵升   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 活塞发动机   航空发动机   试验台架   海拔高度   排放特性   燃烧特性  

描述： 研究压燃式航空活塞发动机在不同海拔高度下的燃烧与排放特性，将有利于进一步优化通航飞行器的动力推进系统。通过发动机大气压力模拟试验台架，在3个不同海拔高度（10,1000,1920m）进行压燃式航空活塞发动机的燃烧与排放试验，获得了发动机的燃烧和排放污染物与海拔高度的变化规律。试验结果表明：随着海拔高度的上升，大气压力减小，航空发动机的进气质量流量降幅明显，过量空气系数和有效热效率也略有下降，但有效燃油消耗率是上升的；此外，在相同工况点出现最大燃烧压力下降，滞燃期延长，燃烧始点推迟，燃烧持续期呈延长趋势，最高平均燃烧温度增大，且发动机的NOx,HC和碳烟排放增加。当海拔升高，发动机的负荷增大时，碳烟排放呈现出先降低后升高。在小负荷和大负荷时的CO排放增加较为明显，而中负荷附近基本保持不变。

活性粒子对航空煤油着火特性影响机理分析

作者： 王美琪   陈雷   曾文   杨昆   宋鹏   郑玮琳   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   活性粒子   骨架机理   着火延迟时间   敏感度  

描述： 为了研究等离子体中的活性粒子（OH自由基）对航空煤油着火特性的影响，选择正癸烷骨架机理作为航空煤油替代燃料。用零维均质完全混合模型和零维完全预混模型对等离子体点火和燃烧过程进行计算分析，计算敏感度和各组分摩尔分数来揭示活性粒子的添加对正癸烷着火特性的影响，并采用敏感性分析方法对反应机理进行了适当修正。结果表明：修正后机理的着火延迟时间曲线与正癸烷自点火曲线趋势一致。OH自由基的添加显著缩短航空煤油的着火延迟时间：在750K时，加入0.1%OH自由基相比正癸烷自点火着火延迟时间缩短约41%；加入0.5%OH自由基缩短约52.3%。加入0.8%OH自由基缩短约58.2%。加入OH自由基之后大部分基元反应的敏感度向着促进反应进行的方向增加。

航空发动机排气温度基线建模新方法研究

作者： 刘渊   余映红   田彦云   王奕首   卿新林   王锦涛   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   支持向量回归机   排气温度   基线模型   堆叠降噪自编码器  

描述： 为实现航空发动机气路性能诊断与预测，提出一种基于堆叠降噪自编码器（Stacked denoising auto encoder,SDAE）和支持向量回归（Support vector regression,SVR）相结合的航空发动机排气温度（Exhaust gas temperature,EGT）基线建模方法。以CFM56-7B发动机实际采集的飞行数据作为原始数据样本，利用SDAE进行数据特征提取和降噪处理后，将提取到的非线性特征作为SVR网络的输入，建立排气温度基线模型。利用同型号的另一台发动机航后数据对所建立的排气温度基线模型进行验证，并与基于单一网络的基线模型进行对比。结果表明，基于SDAE-SVR融合模型的基线建模方法具有更强的鲁棒性和更高的预测精度。

基于融合算法的航空发动机涡轮前温度最优控制

作者： 李杰   李润然   张志新   贾渊杰   孙姣姣   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 非线性规划算法   航空发动机   小生境遗传算法   混合算法   涡轮前温度  

描述： 涡轮前温度是航空发动机的关键控制参数之一，在保持发动机推力不变的前提下，降低涡轮前温度可以有效提高发动机使用寿命，涡轮前温度最优控制是降低涡轮前温度的有效技术途径。本文研究了航空发动机涡轮进口温度的在线优化问题，并根据该优化问题的特点，提出了一种基于小生境遗传算法（NGA）与非线性规划（NLPQL）相结合的混合优化算法。数值仿真研究结果表明，虽然NLPQL计算速度快，但对涡轮进口温度的降低效果较差，NGA具有全局收敛能力，优化效果较好，但计算耗时较长。NGA和NGA-NLPQL混合算法在飞机全飞行包线内可分别降低涡轮前温度27.35K和27.19K，但与NGA相比，NGA-NLPQL混合算法节省了74.6%的计算时间。因此，所提出的NGANLPQL混合算法是一种效果更好、实时性更优的航空发动机涡轮前温度在线优化方法。

航空发动机高压转子“可容模态”设计及实验验证

作者： 赵璐   廖明夫   薛永广   刘巧英   李岩   葛新瑞   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   “可容模态”设计   高压转子   转子动力学   实验验证  

描述： 为降低航空发动机高压转子的振动,提高高压转子对复杂工况的可容度,本文建立带双阻尼器的高压转子动力学模型,开展模态分析和响应分析,研究高压转子关键结构参数对"可容模态"的影响规律。构造了可容度评价函数η,建立了"可容模态"设计方法。设计了高压转子模拟实验器,通过模态校核实验验证了计算模型和计算方法的准确性,通过"可容模态"实验验证了设计方法的可行性。研究发现,利用当量临界转速■估计转子系统前两阶临界转速的方法可行,高压转子实验器的临界转速满足■;高压转子实验器在两阶"可容模态"下连续"共振"时长达到7125s,实验器转子关键部位的振动位移峰值不超过79.42μm,振动速度有效值不超过2.33mm/s,最大波动不超过10.59%。结果表明,所建立的发动机高压转子"可容模态"设计方法是行之有效的。

剪切载荷下航空发动机螺栓松动行为及其临界值的数值模拟研究

作者： 王开平   闫明   孙自强   苏东海   刘海超   惠安民   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 临界值   螺栓连接结构   影响因素   松动行为   剪切载荷   数值模拟  

描述： 一初始预紧力临界值,当初始预紧力小于此临界值时,松动开始于旋转松动期,反之经历整个松动期;存在两个剪切载荷幅值临界值,当大于第1临界值时,螺栓松动会发生反之不会发生,当大于第2临界值时,松动过程经历

基于拓扑优化的航空发动机滑油箱支架设计

作者： 王雁   周才华   周演   徐胜利   王博   李玉韦   刘中华   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 灵敏度分析   滑油箱支架   相对位移   拓扑优化   局部刚度  

描述： 支架是航空发动机滑油箱组件中的重要部件,用于连接和固定滑油箱组件中的箍带。但现有支架设计会引起与之相连的箍带承受偏心拉力,导致结构应力水平偏高进而发生疲劳破坏。本文提出了一种考虑结构局部刚度的拓扑优化方法,能够在提升支架整体刚度的同时兼顾局部刚度,使支架的刚度分布更加合理,进而显著降低与之相连的箍带的应力水平。利用该优化方法优化后的支架结构质量与初始结构相同,最大形变量降低了17.7%,与之相连的箍带结构不再受偏心拉力,应力分布更为均匀,最大应力降低了30.84%,验证了考虑结构局部刚度的拓扑优化方法在支架结构设计中的有效性。

航空发动机高低压转子间碰摩故障特征提取

作者： 边杰   梅庆   陈亚农   徐友良   彭春雷   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 振动信号分离   航空发动机   高低压转子   参数自适应变分模态分解   故障特征提取  

描述： 高低压转子的1倍频和2倍频成分;当发动机振动异常时,低压转子弹性支承应变信号的APVMD模态分量除了包含低压转子的1倍频及倍频成分,还包含高压转子的1倍频和分频成分,以及高低压转子间的调制频率和组合

航空发动机两种加速控制计划的融合控制方法研究

作者： 张鑫海   刘金鑫   李明   耿佳   宋志平   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 控制计划   航空发动机   燃油流量   融合控制   加速过程   喘振  

描述： 转速导数（N-dot）和换算燃油流量加速控制计划是航空发动机加速过程安全、快速的重要保障，但各自分别易受到功率提取、性能衰退和传感器、燃油计量装置误差的影响，导致失速喘振或加速性的下降。为了提高所控制加速过程的鲁棒性，一种基于这两种控制计划的融合控制方法被提出，该方法根据两者所获燃油流量的偏差大小对N-dot限控目标值进行修正，进而获得实际的加速燃油流量。以双转子加力涡扇发动机为对象的仿真验证表明，该控制方法可以适应全包线加速控制的需要；相比其余两种控制计划在受功率提取、误差影响下保持正常工作的范围更广；相同工作条件下，该方法比N-dot控制计划更不易发生喘振，比换算燃油流量控制计划的加速时间更短。