一種過渡態(tài)發(fā)動機仿真建模方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空【技術(shù)領(lǐng)域】動力裝置系統(tǒng)，涉及一種過渡態(tài)發(fā)動機仿真建模方法。所述方法包括：1.1)開展發(fā)動機各部件的部件特性試驗，得到部件特性；1.2)構(gòu)建發(fā)動機部件級模型；1.3)構(gòu)建發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)庫；1.4)使用插值方法建模；1.5)構(gòu)建發(fā)動機動態(tài)特性數(shù)據(jù)庫；1.6)采用二維插值算法構(gòu)建發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)模型；1.7)完成過渡態(tài)發(fā)動機仿真模型的建模。本發(fā)明模擬范圍廣，計算精度高，仿真具有實時性，易于實現(xiàn)，工程性應(yīng)用性好。
【專利說明】一種過渡態(tài)發(fā)動機仿真建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空【技術(shù)領(lǐng)域】動力裝置系統(tǒng)，涉及一種過渡態(tài)發(fā)動機仿真建模方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛機設(shè)計中，經(jīng)常用發(fā)動機仿真模型，根據(jù)性能仿真結(jié)果進行飛機仿真驗證。發(fā)動 機仿真模型建模包括穩(wěn)態(tài)性能模型和動態(tài)響應(yīng)模型建模。
[0003] 現(xiàn)有發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能模型采用部件法建模，其特點是已有各部件特性，選定控制 方案，按照各部件共同工作條件確定共同工作點，再計算發(fā)動機推力和耗油率。由于發(fā)動 機各部件之間相互制約關(guān)系比較復(fù)雜，在求共同工作點時要對多個參數(shù)的數(shù)值進行反復(fù)迭 代，仿真周期長。
[0004] 現(xiàn)有發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)模型將發(fā)動機動態(tài)過程作為準穩(wěn)態(tài)過程處理，在發(fā)動機穩(wěn)態(tài) 性能計算程序基礎(chǔ)上增加反映發(fā)動機動態(tài)過程的三個微分方程以及求導(dǎo)數(shù)子程序，通過迭 代求解方程組得到發(fā)動機動態(tài)過程，仿真周期同樣很長。
[0005] 這種方法建立的發(fā)動機仿真模型，仿真精度高，但仿真周期長達數(shù)秒，無法滿足實 時仿真的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種仿真精度高、周期短的過渡態(tài)發(fā)動機仿 真建模方法。
[0007] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種過渡態(tài)發(fā)動機仿真建模方法，其特征為所述方法 包括以下步驟：
[0008] I. 1)開展發(fā)動機各部件的部件特性試驗，得到部件特性如下：
[0009] 進氣道的特性數(shù)據(jù)總壓恢復(fù)系數(shù)〇 ;
[0010] 壓氣機效率H1 ;壓氣機增壓比n i ;
[0011] 燃燒室燃燒效率nb;燃燒室總壓損失Y ;
[0012] 渦輪膨脹比JIt ;渦輪效率nT;
[0013] 噴管效率nn;
[0014] 1. 2)使用發(fā)動機部件特性數(shù)據(jù)，依據(jù)通用的部件特性建模方法，構(gòu)建發(fā)動機部件 級模型F :
[0015] F = f(〇 , H1, 31 p nb，Y，JIT，nT，nn，H, Ma, PLA)
[0016] 式中：
[0017] H為飛行高度；
[0018] Ma為飛行Ma數(shù)；
[0019] PLA為油門角度；
[0020] 1. 3)計算全包線發(fā)動機工作特性數(shù)據(jù)，根據(jù)飛機需要，選定不同的高度HpMap油 門角度PLAi作為輸入?yún)?shù)，使用發(fā)動機部件級模型，得到全包線發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)Fi，構(gòu) 建發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)庫：
[0021] Fi = f (Hi, Mai, PLAi)
[0022] 1. 4)使用插值方法建模，基于發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)庫構(gòu)建插值數(shù)表，采用三維插 值算法構(gòu)建發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能模型Fw :
[0023] Fw = f (H, Ma, PLA)
[0024] 1. 5)通過發(fā)動機試車，得到基于不同的油門起點PLAagi和油門終點PLAfti的發(fā)動 機過渡過程的推力隨時間變化的特性；根據(jù)發(fā)動機試驗試車數(shù)據(jù),統(tǒng)計出發(fā)動機大油門動 態(tài)過程的時間，使用通用的數(shù)理統(tǒng)計的方法確定慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，構(gòu)建發(fā)動機動態(tài)特 性數(shù)據(jù)庫Ti :
[0025] Ti = MPLAepPLAfti)
[0026] 1. 6)使用插值方法建模，基于發(fā)動機動態(tài)特性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建插值數(shù)表，采用二維插 值算法構(gòu)建發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)模型T :
[0027] T = f(PLA 起，PLA 終）
[0028] 1. 7)結(jié)合發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能模型和發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)模型，完成過渡態(tài)發(fā)動機仿真模 型的建模Fg :

【權(quán)利要求】
1. 一種過渡態(tài)發(fā)動機仿真建模方法，其特征為所述方法包括以下步驟： 1. 1)開展發(fā)動機各部件的部件特性試驗，得到部件特性如下： 進氣道的特性數(shù)據(jù)總壓恢復(fù)系數(shù)σ ; 壓氣機效率H1 ;壓氣機增壓比n i ; 燃燒室燃燒效率rib;燃燒室總壓損失Y ; 渦輪膨脹比ητ;渦輪效率Π τ; 噴管效率ηη; 1. 2)使用發(fā)動機部件特性數(shù)據(jù)，依據(jù)通用的部件特性建模方法，構(gòu)建發(fā)動機部件級模 型F : F = f(〇, Ti1, Ji1, nb, y, Ji τ, ητ, ηη, Η, Ma, PLA) 式中： H為飛行高度； Ma為飛行Ma數(shù)； PLA為油門角度； 1.3)計算全包線發(fā)動機工作特性數(shù)據(jù)，根據(jù)飛機需要，選定不同的高度氏、Μ%、油門角 度PLAi作為輸入?yún)?shù)，使用發(fā)動機部件級模型，得到全包線發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)Fi,構(gòu)建發(fā) 動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)庫： Fi = HHpMai, PLAi); 1. 4)使用插值方法建模，基于發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)庫構(gòu)建插值數(shù)表，采用三維插值算 法構(gòu)建發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能模型Fw : Fw = f (H, Ma, PLA)； 1. 5)通過發(fā)動機試車，得到基于不同的油門起點PLAagi和油門終點PLAfti的發(fā)動機過 渡過程的推力隨時間變化的特性；根據(jù)發(fā)動機試驗試車數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出發(fā)動機大油門動態(tài)過 程的時間，使用通用的數(shù)理統(tǒng)計的方法確定慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，構(gòu)建發(fā)動機動態(tài)特性數(shù) 據(jù)庫T i : Ti = f (PU^ p PLAfti); 1. 6)使用插值方法建模，基于發(fā)動機動態(tài)特性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建插值數(shù)表，采用二維插值算 法構(gòu)建發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)模型T : T = f(PLA起，PLA終）； 1. 7)結(jié)合發(fā)動機穩(wěn)態(tài)性能模型和發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)模型，完成過渡態(tài)發(fā)動機仿真模型的 建模Fg : -J-W Fg = Fw-TiTc 丨。
【文檔編號】G06F17/50GK104392039SQ201410667974
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】刁科鋒, 李大珩, 于新, 李吉陽, 田野 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所