【摘要】：在當(dāng)前軍事航空領(lǐng)域,發(fā)展變循環(huán)技術(shù),已經(jīng)成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域的重要組成部分,是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主流研究方向。本文以雙外涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)部件級(jí)模型為基礎(chǔ)開展了變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)直接推力調(diào)節(jié)計(jì)劃及多變量控制技術(shù)的研究,具體內(nèi)容包括:研究基于自適應(yīng)模型的推力估計(jì)方法。采用一種能夠快速收斂的混合Newton-Steffensen-逆Broyden方法,求解發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型共同工作方程組,提高部件級(jí)模型的實(shí)時(shí)性。采用無跡卡爾曼濾波對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)健康參數(shù)進(jìn)行估計(jì),建立自適應(yīng)模型,實(shí)現(xiàn)推力準(zhǔn)確估計(jì)。研究了變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)推力指令優(yōu)化方法�；谧越M織遷移算法,選擇部分粒子進(jìn)行遷移,并基于步數(shù)修正遷移步長(zhǎng),通過多組測(cè)試函數(shù)的數(shù)值仿真,驗(yàn)證改進(jìn)策略的有效性。在地面工作點(diǎn)將改進(jìn)自組織遷移算法用于推力指令優(yōu)化,獲得各推力等級(jí)的控制計(jì)劃,形成推力指令模型。研究了變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)分塊解耦控制方法,提出改進(jìn)NS-SOMA的多目標(biāo)優(yōu)化解耦控制方法,并仿真對(duì)比了不分塊的控制效果。結(jié)果表明分塊解耦控制方法能夠降低回路之間的耦合,不分塊綜合解耦控制方法更能夠發(fā)揮多變量控制系統(tǒng)的性能效益。開展了變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)直接推力控制器設(shè)計(jì),對(duì)輸出選擇和控制結(jié)構(gòu)分析,采用增廣LQR方法對(duì)三輸入三輸出推力控制器設(shè)計(jì),并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。最后研究了雙涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的模態(tài)切換控制,并進(jìn)行雙向切換仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在切換過程中可以穩(wěn)定工作。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文0 年，帶有 YF120 變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的 YF23 飛機(jī)和 YF22 飛機(jī)相繼成功試飛，標(biāo)志世界上第一臺(tái)經(jīng)過了飛行驗(yàn)證的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)[12]，如圖 1.1 所示。YF120 發(fā)式和雙涵模式工作，低功率狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)以雙涵模式工作，第二級(jí)風(fēng)扇和壓力差導(dǎo)致被動(dòng)作動(dòng)旁路活門打開，更多的空氣流向外涵道，與此同時(shí)，后開，使得更多的外涵空氣流量與主氣流摻混，提供更大的發(fā)動(dòng)機(jī)推力，并降低態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)以單涵模式工作，后可調(diào)涵道引射器關(guān)小，外涵內(nèi)壓力增加，風(fēng)扇出口壓力時(shí)，被動(dòng)作動(dòng)旁路活門關(guān)閉，使得風(fēng)扇出口流量全部進(jìn)入核心噴模式，單位推力增大。

圖 1.2 對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇的三轉(zhuǎn)子變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（2） 歐洲變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展進(jìn)程二十世紀(jì)九十年代，歐洲各個(gè)國家在民用航空領(lǐng)域掀起了高超聲速客機(jī)[20]（HST）的研，在歐洲超聲速研究規(guī)劃的支持下，英國羅羅公司和法國 SNECMA 公司分別提出了可超聲速客機(jī)的變循環(huán)動(dòng)力方案[21-23]。英國羅羅公司提出的一種串聯(lián)風(fēng)扇變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)方種發(fā)動(dòng)機(jī)基于傳統(tǒng)混排渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，在主風(fēng)扇前段串聯(lián)一個(gè)風(fēng)扇，串聯(lián)的風(fēng)扇由低壓渦，并且在前風(fēng)扇和主風(fēng)扇之間安裝有軸向的輔助進(jìn)氣道和輔助噴管。針對(duì) HST 計(jì)劃，法國 SNECMA 公司提出了中間風(fēng)扇概念的 MCV99 變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)方案[發(fā)動(dòng)機(jī)在傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，在高壓壓氣機(jī)后增加了一段中間風(fēng)扇，由單力渦輪驅(qū)動(dòng)。在起飛和爬升階段，輔助進(jìn)氣道打開，氣流經(jīng)輔助進(jìn)氣道進(jìn)入中間風(fēng)扇，輪的功率由高壓壓氣機(jī)流向渦輪的氣流提供。超聲速巡航階段，輔助進(jìn)氣道和高壓引氣關(guān)動(dòng)機(jī)以渦噴狀態(tài)工作。結(jié)合英國羅羅公司串聯(lián)風(fēng)扇的概念和法國 SNECMA 公司的中間風(fēng)扇概念，歐洲提出了聯(lián)風(fēng)扇變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)在起飛和亞聲速巡航狀態(tài)，，涵道比能夠達(dá)到 2.0，超聲速態(tài)時(shí)，涵道比約為 0.7。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V233.7

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本文編號(hào)：2610581