[发明专利]一种退役航空发动机再利用的智能寿命延长控制方法

说明书

本发明提供了一种退役航空发动机再利用的智能寿命延长控制方法，根据发动机性能参数和涡轮导向叶片材料特性参数，建立热机械疲劳寿命模型；在加速前期、加速中期、加速后期分别设计不同的加速度限制计划；以延长寿命和提高动态性能为目的，采用评价函数法构造目标函数，将多目标优化问题转化为单目标优化问题；将热机械疲劳寿命模型、加速度限制计划加入主控制器中，与发动机整机模型进行联合仿真，通过不断优化迭代获取加速度限制计划中的各个参数值，确定最终的加速度限制计划即为延寿控制规律。本发明只需要对退役航空发动机的加速控制规律进行修改优化，并不需要更改发动机本体和控制器的硬件，改造难度小、成本低、效果明显。

技术领域

本发明涉及退役航空发动机再利用，具体涉及一种退役航空发动机再利用的智能寿命延长控制方法。

背景技术

退役航空发动机再利用就是将使用到寿的军用航空发动机改造为陆用动力装置，用于燃机发电、除雪和消防动力等。由于航空发动机的设计留有一定余量，因此改造的陆用动力装置具有体积重量小、功率范围广、效率高、起动快捷、燃料适应性强等优点。军用航空发动机由于飞机作战机动性能的需要，首先考虑如何更好地发挥发动机的性能，比如：更快的加速性能、更高的稳定性，在控制系统设计过程中，却很少考虑发动机的使用寿命。

将退役航空发动机改造为陆用动力装置，如果仍然沿用飞机发动机的控制方法，即使降低工作状态也无法获得持久的使用寿命，这是因为降低工作状态只能改变稳态运行的参数，而发动机在起动和加速等动态过程中由于机动性能要求而导致的热端部件温度过高、气动和机械负荷严重的情况并未解决，导致了退役航空发动机改造的陆用动力装置寿命较短。

当前我国退役航空发动机再利用技术尚不成熟，改造的陆用动力装置寿命普遍较短，分析主要存在以下问题：

1)退役航空发动机再利用通常是通过降低工作状态来提高发动机的使用寿命，这种方法无法解决发动机起动和加速等动态过程中热端部件温度过高、气动负荷严重的问题；

2)一些延长发动机寿命的方法如间隙控制、冷却调制、部件修理等都需要更改发动机主体结构和硬件，技术难度大、成本高，不适用于退役航空发动机低成本的改造要求；

3)传统航空发动机控制系统设计时，优先考虑的是如何最大程度地发挥发动机性能，而并未考虑发动机的使用寿命，当前退役航空发动机再利用普遍采用移植原有控制系统的方法，因此发动机的使用寿命依然无法保障。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明目的在于提供了一种退役航空发动机再利用的智能寿命延长控制方法，通过对退役航空发动机的加速控制规律进行修改优化，并不需要更改发动机本体和控制器的硬件，即可实现延长退役航空发动机再利用产品的使用寿命。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

该退役航空发动机再利用的智能寿命延长控制方法，包括以下步骤：

S1：建立热机械疲劳寿命模型

以涡轮导向叶片作为代表发动机寿命的寿命限制部件，根据发动机性能参数和涡轮导向叶片材料特性参数，建立热机械疲劳寿命模型；

S2：设计加速度限制计划

限制发动机加速过程中的加速度，在加速前期、加速中期、加速后期分别设计不同的加速度限制计划；

S3：优化加速度限制计划

以延长寿命和提高动态性能为目的，采用评价函数法构造目标函数，将多目标优化问题转化为单目标优化问题；

S4：延寿控制规律