[发明专利]基于功能样机的冲压发动机验证方法及验证系统

说明书

本发明公开了一种基于功能样机的冲压发动机验证方法，包括以下步骤：根据目标指标进行初步评估与选型，以获取特性参数；根据分系统功能进行建模，并且输入特性参数，以完成进气道建模、燃烧室建模、尾喷管建模与控制系统建模得到截面参数及接口配置；根据截面参数及接口配置进行特性计算分析，以获取特性参数影响规律曲线；根据特性参数影响规律曲对发动机的数字化建模与性能分析进行验证。本发明实施例的验证方法，通过功能样机建模及特性分析对发动机进行验证，大大提升发动机的初步设计和验证效率，从而为发动机总体方案设计与评估提供保证。本发明还公开了一种基于功能样机的冲压发动机验证系统。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种基于功能样机的冲压发动机验证方法及验证系统。

背景技术

随着研制指标的逐步提高及研制周期的大幅缩短，冲压发动机必须采用先进的虚拟样机技术改进现有的设计模式，以提升发动机的设计质量。冲压发动机虚拟样机可以分解为如下四种样机：功能样机(FM)、构造样机(SM)、性能样机(PM)和工艺样机(CM)，其中，功能样机是方案论证阶段最为重要的样机模型。功能样机包含建模和特性仿真两部分，功能建模是对发动机初步功能要求的建模实现，为接下来构造样机的结构尺寸确定，为控制调节方案的选择提供输入，同时初步验证发动机各种特性参数的合理性。

参照图1所示，相关技术中的串行冲压发动机特性预估方法，首先输入高度、速度、余气系数等已知参数，根据进气道计算方法得到进气道出口截面参数；根据热力学计算方法得到燃烧室的气体参数，并确定燃烧室出口截面参数；然后根据喷管特性计算得到喷管出口气体参数，最后计算推力和比冲等总体特性参数。对比技术指标，综合评估总体要求的满足性。若不满足，则重新定义输入参数，并进行迭代计算，直到满足要求为止，最后依据合理的计算结果开展性能计算，完成整个预估过程。

然而，上述方法在整个过程需要多次交互，修改繁琐，过程复杂，效率低，无法充分考虑几何结构对总体特性的影响，并且无法在计算过程考虑多种计算方法对计算结果的影响，以及无法进行多算例对比和参数敏感性分析等，存在缺陷，亟待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于功能样机的冲压发动机验证方法，该验证方法可以通过功能样机建模及特性分析对发动机进行验证，简单便捷。

本发明的另一个目的在于提出一种基于功能样机的冲压发动机验证系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于功能样机的冲压发动机验证方法，包括以下步骤：根据目标指标进行初步评估与选型，具体包括冲压发动机选型、确定飞行状态、燃料选择及热力计算，以获取特性参数；根据分系统功能进行建模，并且输入所述特性参数，以完成进气道建模、燃烧室建模、尾喷管建模与控制系统建模得到截面参数及接口配置；根据所述截面参数及接口配置进行特性计算分析，具体包括各截面的气动参数计算、参数匹配计算、发动机功能特性计算、仿真计算，以获取特性参数影响规律曲线；以及根据所述特性参数影响规律曲线对发动机的数字化建模与性能分析进行验证。。

根据本发明实施例提出的基于功能样机的冲压发动机验证方法，首先进行初步评估与选型，同时并行开展进行分系统功能建模及特性参数输入，最后可同步完成特性计算分析，并最终完成总体技术指标进行综合评估，实现对发动机的数字化建模与性能分析进行验证，大大提升发动机的初步设计和验证效率，从而为发动机总体方案设计与评估提供保证。

另外，根据本发明上述实施例的基于功能样机的冲压发动机验证方法还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，在冲压发动机选型中，根据以下公式获取发动机的直径D：