[发明专利]发动机进气模拟的稳流量进气控制方法、系统及存储介质

说明书

本发明适用于风洞试验技术领域，提供了一种发动机进气模拟的稳流量进气控制方法、系统及存储介质。本申请通过设定的目标流量，计算流量测量噪声方差W和流量过程噪声方差V，并通过模拟计算得到流量Q与离心风机转速R的关系函数，再根据卡尔曼滤波器原理以及上述得到的参数进行卡尔曼滤波计算，输出预估流量真值；根据该预估流量真值与目标流量的差值来对离心风机的转速进行调整。采用本申请的控制方法和系统，可以对发动机进气模拟的流量进行精确控制，维持试验过程中进气流量的压力稳定性。并且还能根据不同的流量需求和试验条件实现控制参数的修正，有助于提高控制性能，进一步提高整体控制的稳定性。

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，尤其是涉及一种发动机进气模拟的稳流量进气控制方法、系统及存储介质。

背景技术

飞机发动机在结冰气象条件下工作时，进气部件易发生结冰，以致发动机性能恶化，轻则造成功率/推力损失，重则引起发动机损坏、停车，对飞行安全产生严重的危害。我国民用航空规章《航空发动机适航规定》（CCAR 33）对航空发动机进气部件的结冰条件、防冰方式及结冰和防除冰试验等方面提出了明确要求，确保飞机进入预期自然结冰环境，发动机仍能正常运转。在适航审定的背景下，开展发动机进气部件结冰及防除冰适航验证试验是飞行安全的必要前提。目前，对于进气部件的结冰问题研究及防除冰系统验证，主要通过结冰风洞试验来实现，制造典型结冰环境及其工作状态，达到模拟真实飞行的情况。

制造进气部件工作状态是指模拟发动机的进气功能，结冰风洞利用发动进气模拟系统以完成进气模拟。系统使用管道连通进气部件模型和抽气设备，控制抽气设备工作，气流流入模型，再通过流量计测量流量得到等价的进气流量值。进气部件结冰风洞试验需求稳流量进气，在试验过程中，发动机进气模拟系统抽吸模型，实际进气流量达到目标值附近，但喷雾后进气部件内部持续结冰，流阻随之增大，系统会提高抽气设备功率，维持流量接近目标值。考虑流量计实际输出的流量值是动态变化，所以流量真实的变化趋势难以捕获，若以当前动态流量值或处理短时间内的动态流量值直接用于控制抽气设备，会出现流量输出波动幅度大，偏差增大的现象。

如专利CN202110778697.5公开了一种进气模拟系统、进气模拟方法和空模型压损模拟方法，通过离心风机和真空抽气泵的结合，通过对比真空抽气泵的压力与试验模型的压力，并将其压力差反馈至离心风机，及时调整离心风机的流量，从而实现了真空抽气泵压力对离心风机压力的反馈，提高了进气流量的压力稳定性。但是实践中发现，这种进气模拟系统和方法随着试验时间的增加，流量目标偏差和波动幅度逐渐变大，如图1所示，仍然不能很好地控制进气流量的压力稳定性。

发明内容

为了提高发动机进气模拟的气流量的压力稳定性，本发明提供了一种发动机进气模拟的稳流量进气控制方法及系统。

发明人在实践中发现，现有技术中，发动机进气模拟系统采用流量均值反馈的PID闭环控制方式，提取在一定时间内流量计输出的动态流量数据值做均值处理，得到的均值流量作为PID控制反馈。具体控制情况如图1所示，例如，试验要求的目标进气流量为8.45kg/s，75s以前结冰风洞未喷雾，进气流量达到8.45kg/s，波动幅度±0.1kg/s；75s开始喷雾，进气部件内部发生结冰，进气流阻增大，流量出现下降趋势，抽气设备受控于流量偏差，提升转速克服流阻，使流量接近目标值。整个试验过程，结冰致使进气流量减小，当流量实际值与目标值偏差达到一定量，转速抬升增加，呈现阶梯式调节，喷雾时间越长，模型内积冰越严重，流阻增加量更大，转速调节频率加快，流量目标偏差和波动幅度逐渐变大。可见，动态流量数据做平均处理后，作为反馈用于控制，存在偏差和波动幅度增大的问题，主要原因是对动态的数据的辨识不准确，抽气设备响应不及时，从而流量调节慢。