[发明专利]一种基于进口流量匹配的航空发动机喘振切油方法及系统

说明书

本申请属于飞机发动机设计领域，涉及一种基于进口流量匹配的航空发动机喘振切油方法及系统，所述方法包括：获取进气道与发动机在进发匹配时的最低高度及最小马赫数；确定在最低高度及最小马赫数下的进气道出口最小流量；将所述进气道出口最小流量等效为发动机进口最小流量，确定在发动机进口最小流量下的最小低压换算转速；获取保证发动机在最小低压换算转速条件下能够稳定工作的燃油流量；以上述燃油流量作为最低限制，进行发动机喘振切油。本申请通过考虑大马赫数飞行条件下进气道最小流量限制条件，转化为发动机切油规律要求，保证发动机的消喘处置不会影响到进发匹配，并消除或减轻喘振的影响。

技术领域

本申请属于飞机发动机设计领域，特别涉及一种基于进口流量匹配的航空发动机喘振切油方法。

背景技术

喘振是一种航空发动机典型的气动失稳问题，在发动机装备使用过程中易出现。一般军用航空发动机由于需要适应多种进气畸变状态，且稳定性边界会受到降稳因子影响而稳定裕度下降，普遍会设计有消喘系统，即能够自动识别发动机喘振状态，并采取切油(减少主燃烧室供油)的方法，能够提高流道内气流的流动性，消除喘振的异常状态。

目前，航空发动机切油方法主要平衡考虑燃烧室熄火的限制条件和退喘的切油需求，但是没有考虑在大马赫数条件下，进气道最小流量对于切油方法的限制条件，在此飞行状态下可能出现因为发动机气动失稳喘振执行消喘后，由于进气道流量和发动机流量的不匹配，导致进气道失稳而带动发动机继续失稳，即喘振无法被消除的问题，使发动机丧失工作能力，甚至出现超温烧蚀涡轮部件的严重安全问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种基于进口流量匹配的航空发动机喘振切油方法及系统，通过增加大马赫数进气道最小流量的进发匹配限制条件，完善发动机消喘切油处置方法。

本申请第一方面提供了一种基于进口流量匹配的航空发动机喘振切油方法，具体方案如下：

步骤S1、获取进气道与发动机在进发匹配时的最低高度及最小马赫数；

步骤S2、依据进气道出口流量与高度、马赫数之间的函数关系，确定在最低高度及最小马赫数下的进气道出口最小流量；

步骤S3、将所述进气道出口最小流量等效为发动机进口最小流量，依据发动机低压换算转速与发动机进口流量、高度、马赫数之间的函数关系，确定在发动机进口最小流量下的最小低压换算转速；

步骤S4、获取保证发动机在最小低压换算转速条件下能够稳定工作的燃油流量；

步骤S5、以步骤S4计算的燃油流量作为最低限制，进行发动机喘振切油。

优选的是，步骤S3之后，进一步包括：

步骤S31、根据仿真计算和试验结果修正步骤S3计算的最小低压换算转速。

优选的是，步骤S4中，在进行保证发动机在最小低压换算转速条件下能够稳定工作的燃油流量计算时，自变量为最小低压换算转速与换算转速惯性值之和，其中，所述换算转速惯性值为：

其中，K为基于发动机转子转动惯量的修正系数，N1R为在消喘切油时刻发动机的低压换算转速；为在消喘切油时刻发动机低压相对转速的变化速率。

优选的是，步骤S5中，进行发动机喘振切油的切油规律为：

wf_dem＝MAX[wf_设计，Wf(N1R最小+△N1R)]

其中，wf_设计为考虑燃烧室熄火的限制条件和退喘的切油需求所给定的燃油流量设计值，Wf(N1R最小+△N1R)为步骤S4计算的保证发动机在最小低压换算转速条件下能够稳定工作的燃油流量。