[发明专利]涡扇发动机关键输出及伺服控制回路反馈信号解析余度方法

说明书

本发明公开一种涡扇发动机关键输出及伺服控制回路反馈信号的解析余度方法，包括：基于发动机部件级模型，结合提供的实测参数对其进行简化，从而建立起提供解析余度物理模型；通过需提供解析余度的参数进行初始参数的选取，并考虑提供的可测参数及参数间的物理关系建立起有限测量参数下的平衡方程；利用设计的解析余度物理模型，在全包线范围内提供关键输出参数及伺服控制回路反馈信号的解析余度。本发明所建立的提供解析余度物理模型省去了耗时较长的涡轮部件计算并对剩余部件进行简化，提高了计算实时性；关键输出参数的解析余度精度较高，伺服控制反馈信号的解析余度也能为FADEC系统提供参考，对FADEC系统解析余度的设计具有一定的积极促进作用。

技术领域

本发明属于航空发动机建模与仿真领域，具体涉及一种涡扇发动机关键输出及伺服控制回路反馈信号解析余度方法。

背景技术

航空发动机FADEC系统以数字式电子控制器为核心，包含电子式传感器和电控式执行机构，其运算精度高、逻辑能力强、运算速度快，具有很强的优越性。但同时，随着FADEC系统的广泛应用，其存在的安全性短板问题也暴露了出来，为解决该问题，现基于发动机可测状态参数建立全包线范围内的高精度解析余度输出参数，以提供解析余度，进一步增强FADEC系统的准确性。除此之外，针对当前航空发动机FADEC系统主燃油计量活门位移、压气机导叶角度、喷口角度等伺服控制反馈信号无解析余度的问题，基于发动机可测状态参数估算当前的发动机控制量，以估算出的发动机控制量作为FADEC系统伺服控制反馈信号的解析余度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种基于发动机部分可测参数(低压转速N_L、高压转速N_H、低压涡轮出口总温T₅、低压涡轮出口总压P₅及压气机出口静压Ps₃)为FADEC系统提供高精度解析余度参数的方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种涡扇发动机关键输出及伺服控制回路反馈信号解析余度方法，包括以下步骤：

步骤A)，通过可测状态参数及参数间的物理关系简化部件级模型，从而得到基于物理模型的关键输出参数解析余度模型和伺服控制反馈信号解析余度模型；

步骤B)，分别对建立的关键输出解析余度模型和伺服控制反馈信号解析余度模型进行初猜值的选取并利用可测状态参数进行平衡方程的建立，对平衡方程进行迭代求解，进而得到关键输出参数及伺服控制反馈信号的解析余度。

优选的，所述步骤A)中解析余度模型包括旋转部件简化数学模型，旋转部件简化数学模型计算的值为流量和出口的总温总压。

优选的，所述步骤A)中解析余度模型包括内外涵道简化数学模型；外涵道简化数学模型计算的值为外涵道出口静压，外涵道的气动热力学公式采用下式：

Ps₁₆＝f₃(0,T₁₆,P₁₆,W₁₆,A₁₆)

其中，f₃为静压的计算函数，W₁₆、P₁₆、T₁₆、Ps₁₆分别为外涵出口的流量、压力、温度以及静压，A₁₆为外涵道出口几何面积；

内涵道简化数学模型计算的值为内涵道出口静压，计算内涵道出口静压的公式如下式所示：