大涵道比渦輪風扇發(fā)動機建模技術(shù)研究.pdf

1、航空發(fā)動機建模與仿真是低成本、短周期、高效率研制發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)的重要工具和手段。對新研的航空發(fā)動機，發(fā)動機仿真模型可用于控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真驗證、實物在回路仿真驗證以及半物理模擬試驗驗證；對在役的航空發(fā)動機，發(fā)動機仿真模型可作為機載模型使用，用于控制系統(tǒng)傳感器的故障診斷以及信號重構(gòu)。
　　本文以雙軸分開排氣大涵道比渦扇發(fā)動機為對象，針對上述兩方面應(yīng)用需求展開研究，主要內(nèi)容包括：
　　針對發(fā)動機控制系統(tǒng)仿真驗證的需求，建立了某大

2、涵道比渦扇發(fā)動機全包線、全工作狀態(tài)部件級模型，可執(zhí)行發(fā)動機慢車以上穩(wěn)態(tài)、動態(tài)仿真以及地面與空中起動過程仿真。在建模過程中，外推了發(fā)動機低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)部件特性，考慮了發(fā)動機高溫部件與燃氣之間的熱交換，評估了高低壓渦輪葉尖間隙、部件總壓損失變化對發(fā)動機整機性能的影響。經(jīng)仿真并與基準數(shù)據(jù)對比，模型穩(wěn)態(tài)仿真誤差小于2％，動態(tài)仿真誤差小于5%；在全包線范圍內(nèi)，測試了4446個穩(wěn)態(tài)工作點，該模型均能夠計算收斂。
　　針對發(fā)動機控制系統(tǒng)氣路傳感器信

3、號重構(gòu)的需求，建立了某大涵道比渦扇發(fā)動機穩(wěn)態(tài)及動態(tài)機載模型。采用相似原理的方法，以發(fā)動機試車數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了發(fā)動機穩(wěn)態(tài)基線模型；與試車數(shù)據(jù)相比，穩(wěn)態(tài)機載模型信號重構(gòu)誤差小于2%。提出了基于簡化部件級模型的發(fā)動機動態(tài)機載模型建模方法，通過采用簡化流路計算、優(yōu)化非線性方程組迭代算法等手段，在不損失模型計算精度的前提下，機載模型在CPU主頻3.2GHz計算機中單步仿真耗時僅0.2ms，與算法改進前相比，模型計算實時性提高了10倍。