发动机转速修正方法研究

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1、基于迭代法的航空涡扇发动机换算转速计算方法研宄夏存江（中国民用航空飞行学院，四川广汉，618307）摘要：研究航空发动机风扇修正转速的精确计算方法。基于试车台参数修正方法，建立风扇转速指数修正因子的数学模型，通过数据拟合求出指数修正因子与N1修正转速之间的函数关系，建立由风扇指示转速N1和大气温度T2计算修正风扇转速N1K的迭代力*程，编制迭代程序，利用迭代程序对大量实际数据进行计算，:®后对il•算结果进行误差分析，验证迭代方程的准确性和有效性;通过对比后发现通过迭代H•算风扇修正转速的方法比

2、传统方法具有更高的精度，为航空发动机关键参数自主基线方程的建模提供参考。关键词：风扇修正转速；指数修正因子;迭代；刖目航空发动机从“定时维修方式”向“视情维修方式”的转变是一个必然结果，航空发动机的视情维修可在保证飞行安全的前提下最大程度地提尚航空公司的经济效益和社会效益。视情维修的前提是对航空发动机的状态进行评佔，发动机性能参数的趋势监控、孔探检查、滑汕颗粒和光谱分析、振动监控等均是发动机状态评估方法，但其屮最有效方法是趋势监控，其基本原理是通过自动或人工采集发动机工作参数,经过-•系列处理后

3、生成趋势报告,以趋势报告为依据对发动机的健康状态做岀评价。实际飞行中外界条件和飞行状态变化时，发动机工作参数亦发生变化，因此对所获取的发动机性能参数进行标准化（乂称修正）处理计算岀細准依Ve。，。为了判断发动机是否.Il:常工作，需要将该状态下的参数同•:常发动机参数进行比较，正常发动机各种状态T工作参数的大小vmQd可通过发动机制造商的基线模型算出，这样可算出发动机状态参数偏离基准状态的量vdif=vcor-vmodo随着时间的推移，由于磨损、间隙、叶片形状改变等影响因素会造成发动机出现性能衰

4、退，同一台发动机在相同状态下的参数会发生变化，同吋由于制造和装配公差等原因也会造成发动机之间同状态下的vdit、存在差异，因此监控vdif没有实际意义。比较同一台发动机vdif随时间的变化量，即△=vd2-vdl才能准确监控发动机自身状态，如果△偏移fi变化过人，则说明发动机可能存在故障，需对发动机进行排故，监控人员再根据偏移量的变化趋势和大小结合实际经验给岀排故建议。参数标准化模型（即基线模型）是通过大量发动机试验获得的，航空公司通常是不掌握精确的参数标准化模型，这给自主开发发动机状态监控模型

5、带来一定的困难。当拥有大量的监控数据时，研宄人员可运用一定的数学方法结合监控数据推算发动机参数的近似模型，该模型的精度取决于参数标准化方法。实践证明传统的参数标准化方法计算结果与实呩有很大的出入，因此本研究结合试车台参数修正方法提出一套有效的参数标准化方法。2发动机换算转速修正因子数学模型Vbaseiine=f、TAT,N'K,Mach，Alt,Bleed、TAT-外界大气总温N1K-风扇换算转速Mach-飞机飞行马赫数Alt-飞机飞行高度Bleed-飞机环境控制及飞机和发动机防冰系统的引气量所

6、有这些变量中除外其它参数可直接获得，不需要进行换算，因此在发动机状态监控及故障诊断的基线建模中，的计算至关重要，如果;Va不准确则会造成基线的不准确，准确性，从而使监控方法的有效性和可靠性受到很大的影响。1.1发动机转速修正的传统方法航空发动机转速随外界条件的变化而变化，为了消除外界温度对发动机转速的影响，在对发动机故障诊断建模时，需将发动机转速换算到海平面国际标准大气温度下进行比较，国际标准大气条件下海平面的压力和温度如下：To=288.15K(15°C)Po=l.O133*lO5(Pa)To

7、一一为海平而处标准状态下大气的绝对温度；Po一一为海平而处标准状态下大气的绝对压力；由于在发动机转速换算过程中，转速仅采用温度进行修正，为方便计算表达，定义温度修正因子沒/2:7；0C+273.15,氏式1-1由此风扇换算转速的计算公式为：NK=Nl/neav/V0l公式1-2NK:风扇换算转速；N'瞧••风扇测量转速；传统的转速换算方法巾队:的指数设定为0.5,该方法并没有充分考虑间隙控制、涵道比变化以及实际飞行环境并非标准大气，实际队.2指数并不是一个固定值，它随着飞行环境的不同而改变

8、，沒的指数是yviz,的函数，因此风扇换算转速的计算应修正如下.•NlK=NbneaX/^N]K)(式1-3)由上式可以看出，求出与/Vm之间的函数关系式对于风扇换算转速的汁算至关重要。1.2换算转速计算屮温度修正因子指数数学模型的建立风扇测量转速yvlw^、外界大气温度八和/Va均可从发动机制造商的从发动机提供的状态监控系统中获得，利用这些数据求解/(AGiJ,从而建立/(AG/r)与TVw之间的函数关系模型。设/（乂《）=汉由式1-3可知，f（NK）与Nk的关系式可由下式通过数学建模获得