[发明专利]燃气涡轮发动机起动建模方法

说明书

本发明涉及一种燃气涡轮发动机起动建模方法，涉及燃气涡轮发动机建模仿真技术领域。本发明提供一种基于相似理论的燃气涡轮发动机起动建模方法，该方法包括：基于相似理论的高转转加速度、高转转速、低转转速和高压压气机出口压力计算方法；以及使用上述计算结果根据核心机气动热力学过程计算涡轮级间温度的方法。该方法能够以较高精度模拟发动机起动过程的主要参数，仅基于发动机试验数据建立发动机起动模型，具有方法简便，计算量小，对建模前提条件要求低的优点，模型精度可满足工程使用的需要。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机建模仿真技术领域，具体涉及一种燃气涡轮发动机起动建模方法。

背景技术

在航空燃气涡轮发动机起动控制规律和控制算法的设计开发过程中，需要较为准确的发动机起动模型。如果采用传统的机理建模方法，需要通过试验精确测定出起动过程中的气动部件特性、燃烧效率特性、风车特性和内外涵匹配特性等，需要专门的试验设备、较高的试验成本和较长的周期，对于许多小型发动机而言根本不具备以上试验条件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种简便易行，计算量小，对建模前提条件要求低，模型精度可满足工程使用的需要的燃气涡轮发动机起动建模方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气涡轮发动机起动建模方法，包括以下步骤：

步骤1、根据发动机试验数据提取高转折合转加速度变化规律：

高转折合转加速度是高转折合转速N2c和折合燃油流量Wfc的函数，即有对于i＝1,2,3...n次试验，其中第i次试验中记录了j＝1,2,3...m_i个采样时刻的数据，m_i为第i次试验中采样时刻总数，采样间隔为dt，对于第i次试验中的第j个采样时刻，进行以下计算：

根据发动机风扇入口总温Tt1_i,j计算温度折合系数θ_i,j

θ_i,j＝Tt1_i,j/T_std (1)

其中T_std为海平面标准大气温度288.15K；

根据发动机风扇入口总压Pt1_i,j计算压力折合系数δ_i,j

δ_i,j＝Pt1_i,j/P_std (2)

其中P_std为海平面标准大气压力10132.5Pa；

使用温度折合系数θ_i,j、高转转速N2_i,j计算高转折合转速N2c_i,j

使用温度折合系数θ_i,j、压力折合系数δ_i,j、燃油流量Wf_i,j计算折合燃油流量Wfc_i,j为：

计算高转转加速度

N_i,j+1为第i次试验中的第j+1个采样时刻的发动机转速，N_i,j-1为第i次试验中的第j-1个采样时刻的发动机转速；

使用高转转加速度压力折合系数δ_i,j计算高转折合转加速度