CN109356726B - 航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法 - Google Patents

航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法，包括：获取第一进口导叶按照第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律，以及获取联合调节系统的控制参数；根据第一控制规律和控制参数，得到第一进口导叶的第一调节规律；根据第一控制规律和控制参数，得到第二进口导叶的第二调节规律；获取第二进口导叶按照第二进口导叶的进口换算转速的第二控制规律；根据第二控制规律和控制参数，得到第三进口导叶的第三调节规律；根据第一调节规律、第二调节规律和第三调节规律，调节压缩联合调节系统。

Description

航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法
技术领域
本申请涉及航空发动机技术领域，具体提供一种航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法。
背景技术
随着航空动力技术的不断进步，逐步衍生发展出具有变循环特征的发动机。具有变循环特征的发动机可以通过改变可调部件/截面的几何形状、尺寸、位置等途径来改变热力循环，能够根据飞行状态和使用需求实现发动机循环参数调节和优化，使动力装置在亚/超音速等各个飞行状态下具有良好的性能。
压气机的可调导叶是发动机实现可变循环的关键几何可调措施之一，通过单级压气机(核心机驱动风扇)进口导叶的主动控制可以实现大范围的压气机流量调节，但也需要与其同轴的压气机进行相应联合调节，保持整个压缩系统的高效稳定工作。
现有压气机可调导叶主要是根据压气机换算转速进行控制，压气机各级可调导叶采用被动的机械联调，可以满足现有航空发动机的使用要求，但随航空发动机可变循环技术逐步发展，现有技术缺点主要表现为：没有多个压气机之间导叶的联合调节规律，不能适应其一出现大流量调节后的匹配问题；不能适应本身大流量变化后出口流场控制。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法，所述航空发动机包括压缩联合调节系统，所述压缩联合调节系统包括第一压气机和位于第一压气机下游的第二压气机，所述第一压气机包括第一进口导叶和位于所述第一进口导叶下游的第二进口导叶，所述第二压气机包括第三进口导叶，所述控制方法包括：获取所述第一进口导叶按照第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律，以及获取所述压缩联合调节系统的控制参数；根据所述第一控制规律和所述控制参数，得到所述第一进口导叶的第一调节规律；根据所述第一控制规律和所述控制参数，得到所述第二进口导叶的第二调节规律；获取所述第二进口导叶按照所述第二进口导叶的进口换算转速的第二控制规律；根据所述第二控制规律和所述控制参数，得到所述第三进口导叶的第三调节规律；根据所述第一调节规律、所述第二调节规律和所述第三调节规律，调节所述压缩联合调节系统。
根据本申请的至少一个实施例，获取所述第一进口导叶按照所述第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律，包括：通过在压气机联合部件试验中获得。
根据本申请的至少一个实施例，所述第一调节规律为：
a21＝fa21(nh1R)+△a21
其中，fa21(nh1R)为第一控制规律，△a21为控制参数，nh1R为第一进口导叶的进口换算转速。
根据本申请的至少一个实施例，所述第二调节规律为：
a22＝fa22(nh1R，△a21)
其中，△a21为控制参数，nh1R为第一进口导叶的进口换算转速。
根据本申请的至少一个实施例，获取所述第二进口导叶按照所述第二进口导叶的进口换算转速的第二控制规律，包括：通过在压气机联合部件试验中获得。
根据本申请的至少一个实施例，所述第三调节规律为：
a3＝fa3(nh2R，△a21)
其中，△a21为控制参数，nh2R为第二进口导叶的进口换算转速。
本申请实施例提供的航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法中，通过设置控制参数对应发动机循环参数变换需求，可以更好适应可变循环发动机调节；以控制参数为整个压缩系统联合调节的核心参数，其他压气机可调导叶规律与之联合调节；相应的调节规律可以在压气机联合部件试验优化获得，可实现压缩系统在可变循环发动机多状态下稳定工作。
附图说明
图1是本申请实施例提供的典型可变循环发动机压气机的结构示意图。
其中：
10、第一压气机；11、第一进口导叶；12、第二进口导叶；20、第二压气机；21、第三进口导叶；30、第一截面；40、第二截面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了本申请实施例提供的典型可变循环发动机压气机的结构示意图。
如图1所示，典型可变循环发动机包括压缩联合调节系统，压缩联合调节系统包括第一压气机10和位于第一压气机10下游的第二压气机20，其中，第一压气机10包括第一进口导叶11和位于第一进口导叶11下游的第二进口导叶12，第二压气机20包括第三进口导叶21。
通过调节第一进口导叶11的角度、第二进口导叶12的角度和第三进口导叶21的角度，能够实现压缩系统在可变循环发动机多状态下的稳定工作。
本发明的实施例提供了一种航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法，包括以下步骤：
步骤201，获取第一进口导叶按照第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律，以及获取联合调节系统的控制参数。
第一进口导叶按照第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律可以通过在压气机联合部件试验中获得。
在一示例中，第一控制规律表1所示：
表1第一进口导叶按照第一进口导叶的进口换算转速的控制规律
联合调节系统的控制参数可以根据发动机整机热力循环调节得到。
步骤202，根据第一控制规律和控制参数，得到第一进口导叶的第一调节规律。
第一调节规律可以通过下式来进行表示：
a21＝fa21(nh1R)+△a21，
其中，fa21(nh1R)为第一控制规律，△a21为控制参数，nh1R为第一进口导叶的进口换算转速。
步骤203，根据第一控制规律和控制参数，得到第二进口导叶的第二调节规律。
在一示例中，第二调节规律如表2所示：
表2第二进口导叶角度调节规律
第二调节规律也可以通过下式来进行表示：
a22＝fa22(nh1R，△a21)
其中，△a21为控制参数，nh1R为第一进口导叶的进口换算转速。
步骤204，获取第二进口导叶按照第二进口导叶的进口换算转速的第二控制规律。
第二进口导叶按照其进口换算转速的第二控制规律可以通过在压气机联合部件试验中获得。
步骤205，根据第二控制规律和控制参数，得到第三进口导叶的第三调节规律。
在一示例中，第三控制规律如表3所示：
表3第三进口导叶角度调节规律
第三调节规律也可以通过下式来进行表示：
a3＝fa3(nh2R，△a21)
其中，△a21为控制参数，nh2R为第二进口导叶的进口换算转速。
步骤206，根据第一调节规律、第二调节规律和第三调节规律，调节压缩联合调节系统。
在一示例中，在发动机实际工作在nh1R＝60％，nh2R＝80％时，整机调节需要△a21＝4时，根据部件试验特性(表1、表2和表3)，能够得到同轴压气机可调导叶的联合控制规律如下：
a21＝16°，
a22＝38°，
a3＝25°，
从而能够保证同轴两个压气机的稳定工作，并且也能够实现发动机热力循环参数的调节。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法，所述航空发动机包括压缩联合调节系统，所述压缩联合调节系统包括第一压气机和位于所述第一压气机下游的第二压气机，所述第一压气机包括第一进口导叶和位于所述第一进口导叶下游的第二进口导叶，所述第二压气机包括第三进口导叶，
其特征在于，所述控制方法包括：
获取所述第一进口导叶按照所述第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律，以及获取所述压缩联合调节系统的控制参数；
根据所述第一控制规律和所述控制参数，得到所述第一进口导叶的第一调节规律；
根据所述第一控制规律和所述控制参数，得到所述第二进口导叶的第二调节规律；
获取所述第二进口导叶按照所述第二进口导叶的进口换算转速的第二控制规律；
根据所述第二控制规律和所述控制参数，得到所述第三进口导叶的第三调节规律；
根据所述第一调节规律、所述第二调节规律和所述第三调节规律，调节所述压缩联合调节系统；
获取所述第一进口导叶按照所述第一进口导叶的进口换算转速的第一控制规律，包括：通过在压气机联合部件试验中获得；
所述第一调节规律为：a21＝fa21(nh1R)+△a21；其中，
fa21(nh1R)为第一控制规律，△a21为控制参数，根据发动机整机热力循环调节得到，nh1R为第一进口导叶的进口换算转速；
所述第二调节规律为：a22＝fa22(nh1R，△a21)；其中，
△a21为控制参数，nh1R为第一进口导叶的进口换算转速；
获取所述第二进口导叶按照所述第二进口导叶的进口换算转速的第二控制规律，包括：通过在压气机联合部件试验中获得。
2.根据权利要求1所述的航空发动机同轴压气机可调导叶的控制方法，其特征在于，所述第三调节规律为：
a3＝fa3(nh2R，△a21)
其中，△a21为控制参数，nh2R为第二进口导叶的进口换算转速。
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