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基于麻雀搜索算法的涡喷发动机控制研究

广西大学学报（自然科学版） 2024年第3期49卷 553-562页

作者：梁建国黄豪中龙回归雷柏钧陈桂薪广西大学机械工程学院广西南宁530004

为了改善微型涡喷发动机的控制性能,针对传统比例积分微分(PID)控制器难以进行在线调参和参数优化的问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(SSA)的控制方法。首先,利用实验获取的涡喷发动机数据进行系统辨识,建立涡喷发动机的数学模型;其次,... 详细信息

为了改善微型涡喷发动机的控制性能,针对传统比例积分微分(PID)控制器难以进行在线调参和参数优化的问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(SSA)的控制方法。首先,利用实验获取的涡喷发动机数据进行系统辨识,建立涡喷发动机的数学模型;其次,采用模糊控制设计了模糊PID控制器;最后,利用SSA对模糊PID控制器的参数进行优化。仿真结果表明:基于SSA的模糊PID控制方法在涡喷发动机转速控制系统中性能显著提升,上升时间为0.22 s,超调量为8.02%,干扰调整时间为1.05 s。相较于传统PID和模糊PID控制方法,该方法的响应速度分别提高了64.1%和43.9%,超调量分别减少了18.08%和7.58%,干扰调整时间分别缩短了52.3%和34.4%。

关键词：控制系统麻雀搜索算法模糊控制涡喷发动机数学建模

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涡喷发动机全三维流-热-固耦合建模方法

航空动力学报 2023年

作者：魏杰温孟阳杨合理王旭郑新前清华大学车辆与运载学院广西虹鹰动力科技有限公司清华大学航空发动机研究院

建立了单通道流-热和全通道热-固的耦合建模方法，对某涡喷发动机进行了全三维流-热-固耦合分析，并与不考虑耦合的方法进行了对比，在温度、应力和变形等方面均有较大差异。流-热耦合的压气机转子叶片温度较不耦合偏低15K，三级扩压器... 详细信息

建立了单通道流-热和全通道热-固的耦合建模方法，对某涡喷发动机进行了全三维流-热-固耦合分析，并与不考虑耦合的方法进行了对比，在温度、应力和变形等方面均有较大差异。流-热耦合的压气机转子叶片温度较不耦合偏低15K，三级扩压器温度较不耦合偏低10K-20K。热-固耦合的压气机转子最大等效应力比不耦合小31MPa（4.7%），径向变形比不耦合大0.02mm（11.1%）。流-热-固耦合预测的设计点涡轮叶尖间隙变化0.54mm。本方法实现了整机温度场、应力场、变形场的分析，综合评估了部件的强度和变形，为部件优化提供了数据支撑。

关键词：涡喷发动机全三维数值仿真流-热-固耦合间隙预测结构分析

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涡喷发动机尾气静电监测及气路故障特征

航空动力学报 2013年第2期28卷 473-480页

作者：刘鹏鹏左洪福付宇孙见忠南京航空航天大学民航学院南京210016

利用涡喷发动机试车台和新研制的小型涡喷发动机完成了一系列静电监测实验,获取了涡喷发动机尾气静电信号特性,并通过分析静电信号特征证实了尾气静电监测技术对发动机气路部件机械故障的监测.研究发现发动机尾气静电信号的细微变化与... 详细信息

利用涡喷发动机试车台和新研制的小型涡喷发动机完成了一系列静电监测实验,获取了涡喷发动机尾气静电信号特性,并通过分析静电信号特征证实了尾气静电监测技术对发动机气路部件机械故障的监测.研究发现发动机尾气静电信号的细微变化与发动机工况相关,通过分析第102试车阶段的静电信号发现活动率水平出现了与发动机工况同步变化的情况,验证了活动率水平是一种可作为表征尾气中微小颗粒的带电情况的特征参数;在102～108试车阶段中,发动机出现了燃烧室内壁积炭、燃烧室内壁轻微烧蚀和气路润滑油泄漏故障,根据静电信号的统计分析以及大时间尺度的趋势分析,发现活动率水平、正(负)事件率可作为预警参数来反映因这些故障而导致尾气静电整体水平的变化.

关键词：涡喷发动机气路尾气状态监测静电感应信号特征机械故障

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涡喷发动机转速摆动问题分析

推进技术 2019年第10期40卷 2198-2205页

作者：杨峰邵雪嵩郝圣桥刘雄崔颖王曦中国航发控制系统研究所江苏无锡214063 中国航发贵州红林机械有限公司贵州贵阳550009 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

针对涡喷发动机转速摆动问题,在已知燃油调节器中的转速闭环控制器为比例积分控制规律的基础上,根据非线性微分方程,采用小偏差线性化方法,推导了比例系数的动态数学模型,得到了决定比例系数的关键因素。建立了燃油调节器与发动机模型... 详细信息

针对涡喷发动机转速摆动问题,在已知燃油调节器中的转速闭环控制器为比例积分控制规律的基础上,根据非线性微分方程,采用小偏差线性化方法,推导了比例系数的动态数学模型,得到了决定比例系数的关键因素。建立了燃油调节器与发动机模型的联合仿真Simulink模型,仿真分析了比例系数对转速稳定性的影响。结果表明:原设计参数在大状态时转速稳定性较差,通过减小杠杆比可提高系统稳定裕度,减小转速摆动量。根据仿真结果加工了杠杆比减小的杠杆,半物理试验表明改进后,原来有规律的正弦摆动现象消失,转速N1最大摆动量由原来±0.38%减小到±0.24%,满足不超过±0.3%的指标要求。

关键词：涡喷发动机燃油调节器转速摆动 Simulink仿真比例系数杠杆

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涡喷发动机涡轮改型匹配的数值仿真

推进技术 2005年第2期26卷 151-154,183页

作者：黄家骅冯国泰于廷臣周驰二炮驻31所代表室北京100074 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

改型后的涡轮在匹配上与发动机其余部件存在流量偏小和功率偏大的偏差, 解决方案是改变涡轮导流叶片的安装角和调节涡轮出口的背压, 采用将涡轮全三维仿真与发动机总体零维仿真相结合的设计方案, 对某单轴涡喷发动机的涡轮特性改进对发... 详细信息

改型后的涡轮在匹配上与发动机其余部件存在流量偏小和功率偏大的偏差, 解决方案是改变涡轮导流叶片的安装角和调节涡轮出口的背压, 采用将涡轮全三维仿真与发动机总体零维仿真相结合的设计方案, 对某单轴涡喷发动机的涡轮特性改进对发动机总体性能的影响进行了研究, 其结果可作为初步意见供以后部件改型设计参考。

关键词：涡喷发动机涡轮匹配数值仿真

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涡喷发动机高温高速轴承失效机理及改进措施

机械科学与技术 2002年第6期21卷 963-965页

作者：王黎钦李秀娟古乐齐毓霖哈尔滨工业大学

介绍了涡喷发动机高温高速轴承中导引面严重磨损和轴承的热失稳等失效形式的特征 ,分析了保持架和内圈引导面之间“软磨硬”的异常磨损失效机理 ,指出“软磨硬”是由轴承保持架内引导面对套圈的高速高频振动造成的 ,轴承引导面材料摩擦... 详细信息

介绍了涡喷发动机高温高速轴承中导引面严重磨损和轴承的热失稳等失效形式的特征 ,分析了保持架和内圈引导面之间“软磨硬”的异常磨损失效机理 ,指出“软磨硬”是由轴承保持架内引导面对套圈的高速高频振动造成的 ,轴承引导面材料摩擦性能不匹配和润滑油严重污染加速了磨损进程。同时 ,从轴承的性能参数方面分析了轴承的热失稳产生的原因。台架模拟实验再现了导引面严重磨损的主要失效形式。

关键词：涡喷发动机高温高速轴承失效机理改进措施球轴承胶合冲击磨损

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涡喷发动机用于无人机飞行试验可能性探索

西北工业大学学报 2010年第3期28卷 313-317页

作者：潘宏亮周鹏康伟西北工业大学无人机特种技术国防科技重点实验室陕西西安710072

弹用涡喷发动机改型作为无人飞行平台动力装置时,首要研究内容之一是发动机控制系统可行性研究。文章在分析某型涡喷发动机控制系统原理的基础上,基于以惯性环节描述的发动机响应模型,对数字电子控制器采用一种PID算法,使发动机转速闭... 详细信息

弹用涡喷发动机改型作为无人飞行平台动力装置时,首要研究内容之一是发动机控制系统可行性研究。文章在分析某型涡喷发动机控制系统原理的基础上,基于以惯性环节描述的发动机响应模型,对数字电子控制器采用一种PID算法,使发动机转速闭环控制系统的响应速度与发动机气动热力过程响应速度一致,控制量不超调。文中进行了实物在环仿真验证试验。仿真结果表明了控制系统可行性,采用变参数PID控制规律,能实现不同飞行条件和工况下的发动机转速闭环控制。该算法结构简单,通过发动机非线性气动热力模型易于获取控制参数。

关键词：无人机涡喷发动机 PID控制实物在环仿真

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涡喷发动机气路滑油泄漏故障在线监测研究

仪器仪表学报 2012年第11期33卷 2601-2607页

作者：刘鹏鹏左洪福孙见忠付宇蔡景南京航空航天大学民航学院南京210016

描述了关于气路滑油泄漏故障监测的探索性研究,利用静电感应技术首次实现了对该类故障的在线监测,获取了实测的故障信号。采用自适应提升小波方法得到了第102阶段(正常状态)和第106阶段(故障状态)的2层细节信号、逼近信号,经过对比分析... 详细信息

描述了关于气路滑油泄漏故障监测的探索性研究,利用静电感应技术首次实现了对该类故障的在线监测,获取了实测的故障信号。采用自适应提升小波方法得到了第102阶段(正常状态)和第106阶段(故障状态)的2层细节信号、逼近信号,经过对比分析发现二者在细节信号最大幅值以及局部波形上存在着较大差异;根据统计分析方法及Hilbert方法提取了静电信号(电压信号)时域特征参数、频域特征,并将静电信号(电压信号)转化为电荷信号后进一步提取出活动率水平、正(负)事件率等参数,总结了可用于气路滑油泄漏故障判别的故障特征。研究结果表明利用静电感应技术可以实现在线监测发动机气路滑油泄漏故障,该研究是基于静电感应的气路状态监测及故障诊断技术的重要组成部分,并为实现仪器产品化奠定了基础。

关键词：涡喷发动机尾气在线监测静电感应滑油泄漏

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某型涡喷发动机排气排出物测量研究

中国测试 2023年第12期49卷 35-40页

作者：贾文杰刘涛杨蓓洁魏海涛中国飞行试验研究院陕西西安710089

为考核以RP-3航空煤油为燃料的某涡喷发动机的污染物排放特性,按照ICAO、HB 6116和HB 6117的相关标准要求设计搭建一套排气排出物测量及分析系统,在某型涡喷发动机地面试车台上开展排气排出物测量试验。研究发现随着发动机状态的增加,C... 详细信息

为考核以RP-3航空煤油为燃料的某涡喷发动机的污染物排放特性,按照ICAO、HB 6116和HB 6117的相关标准要求设计搭建一套排气排出物测量及分析系统,在某型涡喷发动机地面试车台上开展排气排出物测量试验。研究发现随着发动机状态的增加,CO的排放量显著降低;HC的排放量接近于0;CO_(2)和NO_(x)的排放量逐渐提高,同时冒烟数也随着发动机的状态增加而逐渐增大。经过理论分析,该研究的试验结果与经典燃烧学中的相关结论一致,验证了所设计的测量系统和实验的可靠性,可为后续军用和民用发动机排气排出物测量试验提供参考。

关键词： RP-3航空煤油涡喷发动机排气排出物燃气分析