高马赫涡轮发动机增强型机载自适应模型建模方法

作     者：季春生 张建伟 王元 王欢 俞明帅 

作者机构：西北工业大学动力与能源学院 太行国家实验室 中国航发控制系统研究所 

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

年 卷 期：2025年

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] 

主　　题：高马赫涡轮发动机 机载自适应模型 线性变化参数模型 机理模型 高斯混合模型 残差补偿 

摘      要：机载模型是航空发动机先进控制与故障诊断的基础，为了提高机载模型建模精度及对不可测参数实时预测，提出基于线性变化参数和机理相结合的增强型高马赫涡轮发动机机载自适应模型建模方法。该方法基于物理机理建立推力、耗油率等不可测参数机载模型，为了提高机理模型（非线性部件级）的建模精度，基于试验数据，通过引入修正因子对发动机关键部件特性进行修正；为了提高机载模型动态过程的建模精度，基于线性变化参数模型建立高马赫数涡轮发动机机载自适应实时模型，基于相关系数法选取最优健康参数组合，提高模型自适应能力，并构造了高斯混合模型作为残差补偿的经验模型对机载模型进行修正。模型仿真与试验结果表明，机载测量参数稳态精度优于1.5%、动态精度优于3%，机载不可测参数稳态精度优于2.5%，健康参数估计精度优于3%，模型任务耗时占比小于16%，模型能在线实时跟踪并准确估计发动机特征参数和健康参数，为高马赫涡轮发动机的故障诊断、性能预测及寻优控制等应用提供了技术支撑。