CN115031977A - 一种可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析分析领域，具体涉及一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，其设计在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，以及绘制各类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线，以各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线后，是否超范围，得到可调进气道与各类型航空发动机流量特性是否匹配，快速有效，在飞上上换装不同类型的航空发动机时，以该方法对进气道流量特性与换装类型航空发动机的流量特性进行匹配分析，不再需要进行大量的频繁试验，具有较高的效率，能够有效缩短工作周期。

Description

一种可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法

技术领域

本申请属于可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析分析技术领域，具体涉及一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法。

背景技术

某些飞机寿命周期内，需要换装多种类型的航空发动机，航空发动机工作时所需的空气，通过飞机上的进气道提供，进气道的流量特性需与航空发动机的流量特性相匹配，否则会导致航空发动机性能的降低，甚至使航空发动机喘振，引发灾难性事故，因此，在换装不同类型的航空发动机时，需要对进气道流量特性与换装类型航空发动机的流量特性进行匹配分析。

当前，在换装不同类型的航空发动机时，多是通过大量试验的方法，对进气道流量特性与换装类型航空发动机的流量特性进行匹配分析，效率低，周期长。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，包括：

在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线；

绘制各类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线；

将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线；

若某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，超出上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，则判断可调进气道与该类型航空发动机流量特性不匹配；

若某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，位于上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，则判断可调进气道与该类型航空发动机流量特性匹配。

根据本申请的至少一个实施例，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，具体为：

在不可调进气道约束下，以不同类型航空发动机进行试验，得到航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，进行绘制。

根据本申请的至少一个实施例，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，具体为：

在不可调进气道约束下，以在控制律下能够稳定工作的某类型发动机进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线为基准，改变流量特性进行试验，得到航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，进行绘制。

根据本申请的至少一个实施例，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线，转化公式为：

其中，

n1为航空发动机控制律下的低压转速。

根据本申请的至少一个实施例，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，于航空发动机全速域飞行高度条件下进行。

根据本申请的至少一个实施例，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述航空发动机全速域飞行高度，自航空发动机工作包线中得到。

本申请至少存在以下有益技术效果：

提供一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，其设计在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，以及绘制各类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线，由于相对于不可调进气道，可调进气道的流量特征根据航空发动机高压转子换算转速调节，将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线，通过某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，是否超出上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，得到可调进气道与该类型航空发动机流量特性是否匹配，快速有效，在飞上上换装不同类型的航空发动机时，以该方法对进气道流量特性与换装类型航空发动机的流量特性进行匹配分析，不再需要进行大量的频繁试验，具有较高的效率，能够有效缩短工作周期。

附图说明

图1是本申请实施例提供的可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法的示意图；

图2是本申请实施例提供的在可调进气道约束下，航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，与某类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线的示意图；

图3是图2中的曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线的示意图；

图4是本申请实施例提供的某型航空发动机控制律下的低压转速与进口温度的示意图；

图5是本申请实施例提供的航空发动机工作包线的示意图；

其中：

W1r为航空发动机进口流量；

T1为航空发动机进口温度；

n1为航空发动机低压转速；

n1r为航空发动机高压换算转速；

H为航空发动机飞行高度；

Ma为航空发动机飞行速度。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。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，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。

一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，包括：

在可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线；

绘制各类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线；

将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线；

若某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，超出上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，则判断可调进气道与该类型航空发动机流量特性不匹配；

若某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，位于上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，则判断可调进气道与该类型航空发动机流量特性匹配。

对于上述实施例公开的可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，领域内技术人员可以理解的是，其设计在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，以及绘制各类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线，由于相对于不可调进气道，可调进气道的流量特征根据航空发动机高压转子换算转速调节，将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线，通过某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，是否超出上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，得到可调进气道与该类型航空发动机流量特性是否匹配，快速有效，在飞上上换装不同类型的航空发动机时，以该方法对进气道流量特性与换装类型航空发动机的流量特性进行匹配分析，不再需要进行大量的频繁试验，具有较高的效率，能够有效缩短工作周期。

在一些可选的实施例中，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，具体为：

在不可调进气道约束下，以不同类型航空发动机进行试验，得到航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，进行绘制。

在一些可选的实施例中，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，具体为：

在不可调进气道约束下，以在控制律下能够稳定工作的某类型发动机进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线为基准，改变流量特性进行试验，得到航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，进行绘制。

在一些可选的实施例中，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线，转化公式为：

其中，

n1为航空发动机控制律下的低压转速，某类型航空发动机控制律下的低压转速n1与进口温度T1的关系如图4所示。

在一些可选的实施例中，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，于航空发动机全速域飞行高度条件下进行。

在一些可选的实施例中，上述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法中，所述航空发动机全速域飞行高度，自航空发动机工作包线中得到，某类型航空发动机工作包线如图5所示，其全速域飞行高度为10km-11km。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在一个具体实施例中，在不可调进气道约束下，航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线，如图4所示，从中可得出随着高压转子换算转速n1r的增大，上限曲线、下限曲线间的范围逐渐缩增加，在航空发动机飞行速度为1.5Ma对应的高压转子换算转速n1r下，上限曲线、下限曲线的变化范围为8％，在航空发动机飞行速度为2.0Ma对应的高压转子换算转速n1r下，上限曲线、下限曲线的变化范围为6％。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，其特征在于，包括：

在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线；

绘制各类型航空发动机，在控制律下，进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线；

将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线；

若某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，超出上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，则判断可调进气道与该类型航空发动机流量特性不匹配；

若某类型航空发动机对应的流量特性曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线后，位于上限曲线、下限曲线转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化后曲线的范围，则判断可调进气道与该类型航空发动机流量特性匹配。

2.根据权利要求1所述的可调进气道与航空发动机流量匹配兼容性分析方法，其特征在于，

所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，具体为：

在不可调进气道约束下，以不同类型航空发动机进行试验，得到航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，进行绘制。

3.根据权利要求2所述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法，其特征在于，

所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，具体为：

在不可调进气道约束下，以在控制律下能够稳定工作的某类型发动机进口流量W1r随进口温度T1变化的流量特性曲线为基准，改变流量特性进行试验，得到航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，进行绘制。

4.根据权利要求1所述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法，其特征在于，

所述将各类型航空发动机对应的流量特性曲线、上限曲线、下限曲线，转换为进口流量W1r随高压转子换算转速n1r变化的曲线，转化公式为：

其中，

n1为航空发动机控制律下的低压转速。

5.根据权利要求1所述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法，其特征在于，

所述在不可调进气道约束下，绘制航空发动机稳定工作，进口流量W1r随进口温度T1变化的上限曲线、下限曲线，于航空发动机全速域飞行高度条件下进行。

6.根据权利要求5所述的不可调进气道与航空发动机流量特性匹配分析方法，其特征在于，

所述航空发动机全速域飞行高度，自航空发动机工作包线中得到。

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