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变循环发动机起动建模及控制规律研究

陈立 苟学中 陈敏

陈立, 苟学中, 陈敏. 变循环发动机起动建模及控制规律研究[J]. 航空动力学报, 2024, 39(2):20210470 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210470
引用本文: 陈立, 苟学中, 陈敏. 变循环发动机起动建模及控制规律研究[J]. 航空动力学报, 2024, 39(2):20210470 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210470
CHEN Li, GOU Xuezhong, CHEN Min. Research on starting modeling and control law of variable cycle engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2024, 39(2):20210470 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210470
Citation: CHEN Li, GOU Xuezhong, CHEN Min. Research on starting modeling and control law of variable cycle engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2024, 39(2):20210470 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210470

变循环发动机起动建模及控制规律研究

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210470
详细信息
    作者简介:

    陈立(1989-),男,高级工程师,硕士,主要从事航空发动机起动系统技术研究

  • 中图分类号: V233.6

Research on starting modeling and control law of variable cycle engine

  • 摘要:

    为研究双外涵变循环发动机起动控制规律,基于部件级建模方法,考虑可调部件变几何特性处理和旋转部件低转速特性外推,采用流量平衡方法构建共同工作方程组,建立变循环发动机起动数学模型。通过改变单个几何调节量,包括风扇、核心机驱动风扇(CDFS)和压气机导叶角度,低压涡轮导向器面积,前涵道引射器(FVABI)面积、后涵道引射器(RVABI)面积和尾喷管喉道面积,采用单因素分析方法,研究其对起动性能的影响,获得几何变量影响矩阵,并基于此开展起动控制规律研究。研究表明:控制规律的风扇导叶、核心机驱动风扇导叶、前涵道引射器和喷管均置于全关闭位置,低压涡轮导向器处于最大位置,后涵道引射器面积和压气机导叶角度随转速下降。经试验验证,起动控制规律正确可行,变循环发动机起动成功。研究结论对变循环发动机起动控制规律和起动性能设计提供了参考。

     

  • 图 1  副外涵局部结构图

    Figure 1.  Simplified local structure of sub-culvert

    图 2  风扇导叶调节仿真结果

    Figure 2.  Simulation result of fan guide vane regulation

    图 3  CDFS导叶调节仿真结果

    Figure 3.  Simulation result of CDFS guide vane regulation

    图 4  压气机导叶调节仿真结果

    Figure 4.  Simulation result of compressor guide vane regulation

    图 5  低压涡轮导向器面积调节仿真结果

    Figure 5.  Simulation result of low pressure turbine guide area regulation

    图 6  前涵道引射器面积调节仿真结果

    Figure 6.  Simulation result of front culvert ejector area regulation

    图 7  后涵道引射器面积调节仿真结果

    Figure 7.  Simulation result of rear culvert ejector area regulation

    图 8  尾喷管喉道面积调节仿真结果

    Figure 8.  Simulation result of nozzle throat area regulation

    图 9  起动供油规律调节仿真结果

    Figure 9.  Simulation result of starting fuel regulation

    图 10  起动控制规律

    Figure 10.  Starting control law

    图 11  起动试验结果

    Figure 11.  Result of starting test

    表  1  部件幂指数选值

    Table  1.   Component power exponent selection

    部件qmn
    风扇120.1
    CDFS120.15
    压气机120.2
    高压涡轮−0.0150.650.025
    低压涡轮−0.10.45 0.008
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    表  2  部件变几何特性影响系数

    Table  2.   Component variable geometric characteristic influence coefficient

    部件$ {k_\pi } $$ {k_W} $$ {k_\eta } $
    风扇1.12.10.11
    CDFS1.41.40.15
    压气机1.91.00.19
    低压涡轮1.30.12
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    表  3  几何变量影响矩阵

    Table  3.   Influence matrix of geometric variables

    变量调节方向$\dot n_{\rm{c}}$$\dot n_{\rm{f}}$SmfSmcdSmc
    风扇导叶角度
    CDFS导叶角度
    压气机导叶角度
    涡轮导向器面积
    前引射器面积
    后引射器面积
    尾喷管喉道面积
    注:↑变大,↓变小,—不变,~变化不单调。
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  • 收稿日期:  2021-08-26
  • 网络出版日期:  2023-10-20

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