[发明专利]一种基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷控制方法

说明书

本申请属于航空发动机变量控制领域，特别涉及一种基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷控制方法。本申请的基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷控制方法，将发动机进口温度作为反馈调节参数调节冷却水量，实现基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷闭环控制。本申请能够提升过渡态控制过程中水的利用率，并综合考航空发动机耗油率和推力收益率，提升模态转换成功率，同时通过降低飞机载水总量，间接提升飞机载荷任务能力。

技术领域

本申请属于航空发动机变量控制领域，特别涉及一种基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷控制方法。

背景技术

近年来，国内外在涡轮发动机射流预冷扩包线方面开展了大量研究，即在进气道加装喷水预冷装置，向进气道中喷入雾化的液态水，通过水蒸发吸热，降低发动机进口总温。发动机采用射流预冷技术增加推力的基本原理：第一，水蒸发冷却了进气道中的气流，使气流温度下降，提高风扇换算转速，密度增加，进入发动机的空气流量增加，也增大了推力；第二，虽然发动机推力增加主要是靠空气温度下降引起的，但喷入进气道的水汽化也使推力额外增大；第三，工质含湿量增大，气体常数增加，工质热容量变大，发动机排气速度增大，单位推力增大。

目前国内的方法是根据射流预冷装置数学模型，利用喷水量与降温量的关系，并结合发动机低压转速、发动机进口总压修正供水量，开环控制喷水量调节射流预冷发动机进口总温，由于该计算方法属于开环控制，而且主要适用于稳态控制器。然而设计过程中使用的蒸发率与装机状态射流预冷工作时时会有差异，导致射流预冷发动机推力不足，或者水量消耗过快不足以支撑整个模转过程，最终导致组合动力模态转换失败。并且，由于射流预冷推力基本原理中第一条占比重最大，随着进气道喷入冷却水的增加，进口总温进一步下降，同时空气相对湿度进一步增大，当冷却水的蒸发与进口空气的冷却达到动态平衡时，发动机进口总温将不再随空气相对湿度变化，此时喷水的冷却水对发动机进口的冷却作动达到了极限，所以射流预冷水量一般不超过饱和度；而且飞机载水量有限，必须提升过渡态控制过程中水的利用率。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷控制方法，以解决现有技术存在至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种基于温度变化率和饱和度计划的射流预冷控制方法，包括：

步骤一、获取发动机进口温度闭环控制目标值T₂_dem以及发动机进口温度传感器实时采集值T₂，计算闭环控制目标值与传感器实时采集值的差值，得到第一控制偏差e，并根据PID算法得到发动机进口温度变化率控制目标初值T₂_dot_dem0；

步骤二、将发动机进口温度变化率控制目标初值T₂_dot_dem0分别与发动机进口温度最大变化率T₂_dot_max以及发动机进口温度最小变化率T₂_dot_min进行低、高选后得到发动机进口温度变化率控制目标值T₂_dot_dem；

步骤三、计算发动机进口温度变化率控制目标值T₂_dot_dem与发动机进口温度微分值T₂_dot的差值，得到第二控制偏差e_T₂_dot，并根据第二控制偏差e_T₂_dot得到供水量控制目标初值W_water0；

步骤四、将供水量控制目标初值W_water0分别与最大供水量W_water_max以及最小供水量W_water_min进行低、高选后得到供水量控制目标值W_water_dem；

步骤五、将供水量控制目标值W_water_dem作为目标设定值，利用伺服闭环控制实现供水量W_water_real计量，进而控制发动机进口温度T₂。