[发明专利]一种过渡态发动机仿真建模方法

说明书

技术领域

本发明属于航空技术领域动力装置系统，涉及一种过渡态发动机仿真建模方法。

背景技术

飞机设计中，经常用发动机仿真模型，根据性能仿真结果进行飞机仿真验证。发动机仿真模型建模包括稳态性能模型和动态响应模型建模。

现有发动机稳态性能模型采用部件法建模，其特点是已有各部件特性，选定控制方案，按照各部件共同工作条件确定共同工作点，再计算发动机推力和耗油率。由于发动机各部件之间相互制约关系比较复杂，在求共同工作点时要对多个参数的数值进行反复迭代，仿真周期长。

现有发动机动态响应模型将发动机动态过程作为准稳态过程处理，在发动机稳态性能计算程序基础上增加反映发动机动态过程的三个微分方程以及求导数子程序，通过迭代求解方程组得到发动机动态过程，仿真周期同样很长。

这种方法建立的发动机仿真模型，仿真精度高，但仿真周期长达数秒，无法满足实时仿真的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种仿真精度高、周期短的过渡态发动机仿真建模方法。

本发明采取的技术方案为：一种过渡态发动机仿真建模方法，其特征为所述方法包括以下步骤：

1.1)开展发动机各部件的部件特性试验，得到部件特性如下：

进气道的特性数据总压恢复系数σ；

压气机效率η₁；压气机增压比π₁；

燃烧室燃烧效率η_b；燃烧室总压损失γ；

涡轮膨胀比π_T；涡轮效率η_T；

喷管效率η_n；

1.2)使用发动机部件特性数据，依据通用的部件特性建模方法，构建发动机部件级模型F：

F＝f(σ，η₁，π₁，η_b，γ，π_T，η_T，η_n，H，Ma，PLA)

式中：

H为飞行高度；

Ma为飞行Ma数；

PLA为油门角度；

1.3)计算全包线发动机工作特性数据，根据飞机需要，选定不同的高度H_i、Ma_i、油门角度PLA_i作为输入参数，使用发动机部件级模型，得到全包线发动机稳态性能数据F_i，构建发动机稳态性能数据库：

F_i＝f(H_i，Ma_i，PLA_i)

1.4)使用插值方法建模，基于发动机稳态性能数据库构建插值数表，采用三维插值算法构建发动机稳态性能模型Fw：

Fw＝f(H，Ma，PLA)

1.5)通过发动机试车，得到基于不同的油门起点PLA_起i和油门终点PLA_终i的发动机过渡过程的推力随时间变化的特性；根据发动机试验试车数据，统计出发动机大油门动态过程的时间，使用通用的数理统计的方法确定惯性环节的时间常数，构建发动机动态特性数据库T_i：

T_i＝f(PLA_起I，PLA_终i)

1.6)使用插值方法建模，基于发动机动态特性数据库构建插值数表，采用二维插值算法构建发动机动态响应模型T：

T＝f(PLA_起，PLA_终)

1.7)结合发动机稳态性能模型和发动机动态响应模型，完成过渡态发动机仿真模型的建模Fg：

Fg=Fw-T+Te-FwT.]]>

本发明的优点是：

1)模拟范围广，可以模拟全包线下发动机各个状态的工作特性；

2)计算精度高，误差不超过5％，可以精确模拟发动机性能参数；