[发明专利]一种评估模式变换对涡喷/涡扇变循环发动机稳定裕度影响的计算方法

摘要

本发明公开了一种评估模式变换对涡喷/涡扇变循环发动机稳定裕度影响的计算方法，首先提出了在变循环发动机模式变换过程中用于评估调节结构进出口流量动态变化的计算模型，然后在分析变循环发动机模式变换时，计算模式变换活门的角度、前可变面积涵道引射器的开度、后可变面积涵道引射器的开度与流量之间的函数关系。本发明实现了涡喷/涡扇变循环发动机进行单涵道涡喷循环、双外涵大涵道比涡扇循环和单外涵小涵道比涡扇循环等工作模式动态变换时发动机稳定裕度变化的计算。

主权项

1.一种评估模式变换对涡喷/涡扇变循环发动机稳定裕度影响的计算方法，其特征在于：该方法所采用的计算模型为：在变循环发动机模式变换过程中用于评估调节结构进出口流量动态变化的计算模型，包括模式变换过程中，外涵道进口流量与模式变换活门开度动态变化的关联模型，以及副外涵出口流量；涵道比调节过程中，前可变面积涵道引射器进口流量与开度变化的关联模型，以及前可变面积涵道引射器出口流量；后可变面积涵道引射器出口流量与开度变化的关联模型；所述方法包括如下步骤：步骤a，模式变换活门的角度计算：外涵进口流量的稳态值用表示，其是模式变换活门的角度α₁₃的函数，即在模式变换动态过程中，α₁₃快速变化，外涵进口流量的瞬时值对α₁₃变化存在响应滞后，即外涵进口流量的瞬时值是角度α₁₃和时间t的函数，采用一阶非线性动态响应模型来描述流量滞后：其中，τ₁₃表示动态响应时间常数；将上式离散成如下差分格式，其中上角标(n)和(n+1)分别表示不同的时间层；整理得到设定模式变换活门开度α₁₃随时间线性变化，即dα₁₃/dt＝k₁₃，近似有△α₁₃/△t＝k₁₃；代入公式(3)，得到步骤b，前可变面积涵道引射器出口流量计算：同理，前可变面积涵道引射器出口流量的瞬时值也根据相同的方法计算得到：其中，为前可变面积涵道引射器出口流量的稳态值；τ₁₂₅表示动态响应时间常数；α₁₂₅为前可变面积涵道引射器的开度；k₁₂₅＝△α₁₂₅/△t，表示前可变面积涵道引射器开度变化速度；上角标(n)和(n+1)分别表示不同的时间层；步骤c，后可变面积涵道引射器出口流量计算：同理，后可变面积涵道引射器出口流量的瞬时值也根据相同的方法计算得到：其中，为后可变面积涵道引射器出口流量的稳态值；τ₁₆₃表示动态响应时间常数；α₁₆₃为后可变面积涵道引射器的开度；k₁₆₃＝△α₁₆₃/△t，表示后可变面积涵道引射器开度变化速度；上角标(n)和(n+1)分别表示不同的时间层；步骤d，通过选取动态响应时间常数τ₁₃、τ₁₂₅和τ₁₆₃，结合不同的模式变换活门开度调节速度，得到外涵进口、前可变面积涵道引射器出口流量和后可变面积涵道引射器出口流量随时间的变化关系，即f₁₃(α₁₃,t)、f₁₂₅(α₁₂₅,t)和f₁₆₃(α₁₆₃,t)。