一类传感器故障的主动容错控制

目的为提高航空涡扇发动机数控系统可靠性。方法以某型涡扇发动机为对象,利用小偏离方法建立发动机建模,以传感器输出误差最小为性能指标函数,采用控制律重构方法设计主动容错控制器,使发动机控制系统在传感器故障情况下依然能维持发动机稳定工作。结果得到在飞行包线设计点发动机线性模型和主动容错控制器。结论该方法在发动机稳态工作点可有效地实现容错控制,提高航空发动机数控系统的可靠性,且控制精度高,实时性好。     

某型涡扇发动机稳定性试验

对某涡扇发动机进气流场畸变试验以及气动稳定性新的试验技术和方法进行了实验研究，并建立了合理的稳定性检查方法。实验结果已作为发动机稳定性评定的依据。     

飞机进气道流场品质测量耙风洞校准试验研究

以某型飞机飞行试验为应用背景,研制了基于动态、稳态压力、总温参数集成测试的大尺寸进气道畸变测量耙,适用于不同飞行条件下对发动机进口流场品质、流量的测量,为分析和评估进气畸变条件下发动机工作稳定性提供数据依据。为了评估和验证新式测量耙角度、速度测量特性以及参数测量的精确度,进行了全尺寸量级的进气道测量耙风洞校准试验;并对试验数据进行了分析和研究。研究结果表明:在马赫数0.2~0.6,姿态角-20°~20°范围内,耙体压力测量相对误差小于0.5%,能够满足对大涵道比涡扇发动机进口流场品质和流量的测试技术需求。     

基于数据融合的某涡扇发动机给定转速研究

针对试验室无法设计实现机械连动装置确定某涡扇发动机给定转速,在研究分析某涡扇发动机转速控制系统的工作机理和影响该型发动机给定转速因素的基础上,提出了一种确定该型发动机给定转速的数据融合算法。通过对基于数据融合确定的给定转速试验,结果表明:提出的数据融合算法结构简单、计算简便、计算结果的相对误差都在1%以内,将其用于确定某涡扇发动机的给定转速是完全可行的。     

基于贝兹曲线的压气机特性图生成方法

精准的性能模型对发动机性能评估和故障诊断尤为重要,其精度主要决定于发动机部件特性图(Map)。这些是发动机制造商的专有信息,是在昂贵的试车测试中获得的。但同种类型发动机由于装配尺寸和制造工艺的误差,个体发动机部件Map之间存在一定区别,其中压气机Map的变化尤为明显。为此提出了一种新的压气机特性图生成方法,通过贝兹曲线的通用方程来表示压气机的转速特性线,将控制贝兹曲线形状的控制点参数表示为无量纲转速的多项式函数,以完成压气机特性图上转速特性线的生成过程。最后利用发动机试车数据,在建立的涡扇发动机性能模型上进行了验证,并对比了使用不同控制点参数对模型精度的影响,结果表明该方法可以有效提高发动机性能模型的准确性。     

基于凸多面体的结构性故障模型对飞行包线影响研究

飞机的安全飞行范围和飞行限制条件是保证飞行安全的关键指标,飞机失事大多是在超出安全飞行包线范围下发生的,因此在飞行的过程中,实时准确的预估飞行包线,提供飞行保护措施,对提高飞行安全具有重要的意义。本文针对飞机结构性故障的特点,研究了飞机故障和飞行包线的定性定量关系,基于凸多面体模型建立了飞机小扰动线性故障模型,通过最小二乘参数估计方法进行气动参数的在线估计与辨识,确定故障情况下的气动参数,从而进行飞行包线快速估算,提供包线保护控制依据。仿真结果验证本方法对结构性故障情况下包线估算是快速有效的。     

一种基于人工免疫理论的性能监控与故障诊断方法

本文针对航空发动机故障样本获取比较困难等问题，提出了一种基于人工免疫理论的航空发动机性能监控与故障诊断方法。利用免疫系统的反面选择机理，并结合人工神经网络，确定发动机性能偏离正常值的程度（异常度），实现发动机性能趋势的监控。该方法能够灵敏、准确地反映发动机整体性能的变化情况，提高发动机性能正常与否的识别率，并以此来发现发动机潜在早期故障，防止故障的扩大。通过对某型涡扇发动机进行监控，证明该方法确实有效。     

某型航空发动机可靠性提高途径研究

以某型航空发动机为研究对象，针对卡型直升机逐渐增多的海上训练任务对发动机可靠性提出的更高要求，以及部队反应的发动机功率不足和振动值偏大等问题，通过对某型发动机的使用可靠性与维修性进行深入研究，并结合飞行安全及补给、维护等特点，深入研究某型航空发动机的可靠性及提高途径.     

涡轮风扇发动机最佳循环参数选择(上)

为了在初步设计阶段选定涡扇发动机最佳循环参数,本文利用气动热力循环分析得出了计算分开排气与混合排气加力涡扇发动机耗油率和单位流量推力的解析表达式。介绍了存其他循环参数固定条件下求某一参数最佳值或两个参数同时为最佳值的数值算计方法,给出了在程序式袖珍计算器TI—59上进行计算的程序。以JT9D、F100两种发动机作为实例进行了计算。讨论了影响参数选择的各种因素。并对下一代亚音速民航机、超音速运输机及超音速战斗机所可能采用涡扇发动机的循环参数进行了予测。以降低巡航耗油率为主的亚音速民航用发动机可采用高函道比混合排气不加力涡扇发动机。循环参数选择应进一步提高函道比、单级风扇增压比以及内函增压比。以满足战斗性能要求为主的F100后继机可采用分开排气、外函加力,变函道比加力涡扇发动机,进一步提高涡轮前总温及外函道增压比。表明本文提出方法是可用的。计算工作量小,可得到满意的初步结果。     

飞机发明110年

飞机,是指具有固定机翼(不同于旋翼机),能在大气中靠自身动力飞行(不同于滑翔机)、密度大于空气(不同于气球或气艇)的航空器。作为动力的核心,飞机发动机有很多种,包括活塞发动机、燃气涡轮发动机(包括涡轮、涡喷、涡扇、涡桨等几种)、冲压发动机等三大类主流发动机,及其他发动机(包括火箭发动机、脉冲发动机、航空电动机)等。兄弟俩的发明飞机是人类在20世纪初所取得的最重大的科学技术成就,有人将它与电视和电     

航空发动机线性二次型最优控制

随着控制变量的增多,航空发动机已由单变量对象发展为多变量对象。在多变量反馈控制系统设计方法中,线性二次型最优控制方法由于具有无穷大的幅值裕度和大于60°的相位裕度而倍受人们的关注。在Matlab下以建立的模型作为被控对象,针对发动机在飞行包线范围内动态参数变化大、不确定因素显著的情况,提出了一种基于优化理论的最优控制方法。设计出的LQR控制器具有性能优良、控制能量合理的优点。通过线性仿真和非线性硬件在回路模拟试验,均验证了按此方法设计的控制器具有良好的性能。     

并联式TBCC发动机排气系统气动特性研究

采用变比热计算方法对Ma7一级并联式TBCC发动机排气系统的内外流场进行了三维数值模拟研究,分析了其在整个飞行包线范围内的气动特性,研究结果显示:在涡轮模态过程中,当马赫数较低时,排气系统的气动特性较差,随着马赫数的增加其性能逐渐好转;在模态转换过程中,虽然排气系统的流场结构十分复杂,但是没有出现明显的流动分离现象,整个排气系统气动特性变化平稳,有利于模态转换的顺利完成;在冲压模态过程中,排气系统的流场结构均匀,推力系数虽然略有降低,但是总体保持在一个比较高的水平。     

基于状态监控数据的航空活塞发动机故障诊断

针对某型航空活塞发动机空中功率迟滞和地面停车故障,提出一种通过飞行动态模型还原、数据推理和比较法相结合的故障诊断方法。以美国莱康明发动机和GARMIN 1000飞行数据为研究对象,利用Google Earth和FLIGHTDATA运用航段坐标和姿态数据还原飞机故障航段轨迹,结合EGVIEW发动机数据处理软件分析发动机运行中采集的各项数据,研究故障发动机典型数据特征,并基于故障时段发动机余气系数的计算结果判断故障发动机实际工况。结果表明：发动机故障发生时严重富油,通过对燃油调节器结构原理的剖析和地面测试台对其的性能测试,确定了两起发动机故障同源且均与飞行操纵、燃油调节器慢车性能参数超标和慢车活门结构设计有关,同时验证了利用状态监控数据进行故障诊断的有效性和准确性。     

基于试车台数据的发动机部件特性图修正

为了建立准确的发动机仿真模型,航空发动机部件特性图的准确性至关重要。基于某型涡扇发动机试车台数据,在耦合法修正发动机通用部件特性图的基础上,采用牛顿迭代法对发动机部件特性图进行多点匹配修正,并利用基于MATLAB/Simulink仿真环境自主建立的发动机稳态模型,进行发动机设计点与非设计点的性能参数计算。利用发动机试车台数据与模型计算结果进行对比,结果表明：各站位主要测量参数平均建模误差由5.163 7%降低到多点匹配后的0.529 7%;最大误差满足稳态模型误差小于3%的模型精度要求。可见修正后的发动机部件特性图精度明显提高,满足工程应用需求。     

航空发动机典型任务剖面归纳方法

航空发动机典型任务剖面不仅需要反映飞行任务特点,而且需要衡量飞行任务对发动机寿命损伤大小。将发动机低周疲劳损伤、稳态蠕变损伤、热冲击损伤作为任务剖面归纳的主导因素。针对某型发动机确定了13个飞行参数共77个统计量作为任务剖面归纳的原始载荷矩阵,用系统聚类法、主成分聚类法、模糊聚类法对71个飞行剖面进行了聚类归纳。对比分析表明:确定的任务剖面原始载荷矩阵充分代表了发动机使用用法,参数彼此具有较强的独立性;相比其他2种聚类法,系统聚类法归纳的任务剖面集合能够充分反映该类任务剖面的共同特点和属性。     

基于三维重建飞机气动特性的飞行包线

为了确定未知飞机的飞行边界,提出了一种通过逆向三维建模进行气动特性分析后建立基本飞行包线的方法,对气动参数未知飞机的飞行安全和空战仿真问题提供了技术支撑.首先,综合运用明暗恢复图像和工程图重建法对飞机的几何外形进行了三维重建;然后通过数值模拟计算的方法计算并分析了其纵向气动特性;最后,计算了飞机的基本飞行包线并进行了对比验证.研究结果表明,所做工作探索出了一条研究外军缺乏气动参数飞机飞行性能的完整技术途径,所计算的飞行包线具有较高的可靠性,能够体现飞机的飞行性能.     

基于熵权法的飞机燃油流量全航程组合预测

在复杂的航班运行中,影响各飞行阶段的主要因素不尽相同。以当前使用范围较广的B737NG飞机所使用的快速存取记录器(Quick Access Recorder,QAR)的大量数据进行研究,将航段划分为巡航、爬升、下降等阶段,利用熵权法确定不同预测模型的权系数,建立全航程组合预测模型。利用Pearson相关性系数分析筛选建模数据,以平稳小波Rigorous SURE的方法对数据进行预处理、滤波去噪。针对BP神经网络(误差反向传播网络)在飞行状态复杂的下降及地面阶段预测效果不理想,引入回归模型进行修正。以熵值法确定动态权系数,即结合飞行阶段进行分段预测,以飞行参数为基础建立燃油流量(FF)的全航程组合预测模型。通过仿真分析,并选取航班中普遍且具代表性的情况验证预测模型的精确度,误差范围均在±3.5%内,证明该模型合理且具有较广的适用范围。     

基于动网格技术的抛鸟运动轨迹分析

发动机吞鸟试验是检验航空发动机安全性和可靠性的重要手段,为了探究在发动机吞鸟试验中,鸟体出膛后飞行轨迹的变化,优化抛鸟策略,采用动网格技术,使用六自由度模型对鸟体出膛后的轨迹进行计算分析,结果表明：鸟体出膛后,其肩部会形成一个高压区域,尾部形成一个低压区域,由此产生气动阻力,在运动方向阻力最大,在飞行过程中阻力会稳定在某一数值;运动方向垂向和横向所受气动力很小,但数值波动较大,且变化无规律;鸟体飞行过程中速度衰减小,弹道平直,可以采用直瞄的方式将鸟体抛向指定的位置。     

基于Matlab的飞行器系统动态特性分析

以Ecolifter为参考模型,推导适用于Matlab的飞行器系统运动数学模型.利用Matlab科学计算平台,求解飞行器运动方程,分析飞行器系统的动态稳定性,求解传递函数和过渡过程响应,研究飞行器设计参数对动态特性的影响.与传统的动态特性分析方法相比,利用Matlab分析飞行器系统动态特性更为简便,一体化设计程度提高.     

不同氧空比下发动机动力性能与 NOx排放仿真分析(英文)

为提高发动机动力性并减少 NO_x排放,采用GT-Power对某型发动机进行整机建模,并列出主要组件.根据发动机几何结构参数设置各组件的对应属性和参数,在发动机进气氧空比分别为正常值,以及20%,24%,25%及30%条件下进行了动力性能与 NO_x排放仿真实验.实验结果表明:随着氧空比增大,发动机额定功率与扭矩增大;当进气氧空比超过25%时,NO_x排放急剧增大.