基于双向优化策略的航空发动机多变量加速控制规律优化研究

作     者：姜威 尹金星 郑前钢 张海波 JIANG Wei;YIN Jinxing;ZHENG Qiangang;ZHANG Haibo

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室江苏南京210016 航空工业成都飞机设计研究所四川成都610091 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年第45卷第6期

页      面：258-269页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家科技重大专项(J2019-II-0009-0053,J2019-I-0020-0019,2019-III-0014-0058) 先进航空动力创新工作站项目(HKCX2022-01-026-03,HKCX2022-01-026-03,HKCX2020-02-027) 南京航空航天大学前瞻布局科研专项(ILA220341A22,LA220371A22) 

主　　题：航空发动机 涡扇发动机 加速优化 双向优化策略 几何调节规律 

摘      要：针对航空发动机传统加速优化采用并行优化方法,未能有效利用燃油与几何变量的配合作用,提出了一种基于双向优化策略的加速控制规律优化方法。并行单向优化方法中的目标函数集中在发动机当前性能上,燃油的主导作用限制了紧贴约束边界优化过程几何变量的调节范围;而几何变量是通过增加空气流量、提高旋转部件效率等措施改善燃油流量的变化速率来间接提高发动机加速性能。因此,双向优化策略根据控制量在提高加速性作用方式的不同,将多变量并行优化分解为燃油单变量和几何多变量优化,并分别采用不同的目标函数,通过确定的加速燃油控制规律正向优化几何加速调节规律,然后根据几何调节规律反向求解加速燃油控制规律。仿真结果表明:在正向优化过程中,喘振裕度不再紧贴约束限制线,优化后的加速时间从4.44 s缩短至3.32 s,双向优化策略的加速时间优于传统并行方法,且优化出的多变量控制规律更平稳,更便于线性化。