三涵道变循环发动机建模及控制规律研究

《三涵道变循环发动机建模及控制规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V233.7论文编号：102870218-SZ038学科分类号：082502硕士学位论文三涵道变循环发动机建模及控制规律研究研究生姓名陈浩颖专业类别工程硕士专业领域航空工程指导教师张海波教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchontheModelingandtheControlMethodoftheThreeDuctsVariableCyclePro

2、pulsionSystemAThesisinAstronauticalEngineeringbyHaoyingChenAdvisedbyProfessorZhangHaiboSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文

3、中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：2018.3.30南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要随着航空事业的飞速发展，传统涡轮发动机已难以满足现阶段高推力、低油耗的双重性能指标。为此国外提出了变循环发动机的概念，变循环发动机不仅为空军战斗机提升作战性能，也为洲际超音速客机提供超音速飞行的能力，而目前国外正发展带第三个涵道的自适应发动机。基于上述考虑，本文通过研究变循环发动

4、机及其可调部件特性，建立三涵道变循环发动机及超声速进气道一体化模型，并开展了变循环安装性能、控制规律及性能优化等方面的研究，其主要内容如下：首先，在双外涵变循环发动机的基础上研究了三涵道变循环发动机，并建立变循环发动机与超声速进气道一体化模型。针对进发匹配问题，分析变循环可调部件对其影响规律。同时根据进气道内、外流特性的分析，研究变几何调节对进气道溢流阻力、发动机后体阻力及安装性能的影响。其结果表明，在马赫数大于1.0，进气道阻力相比于混排涡扇发动机降低了20%。其次，利用所建模型研究了三涵道变循环发动机安装性能控制，探索变循环发动机恒流量控制规律并在地面进行仿真验证。在亚声速及超

5、声速巡航状态下，对发动机采用恒流量控制降低进气道溢流阻力，并与混排变循环发动机安装性能进行对比。结果表明，相比于混排三涵变循环发动机，三涵道变循环发动机的进气道溢流阻力在大包线内均降低，在恒流量控制下，进气道溢流阻力下降更加明显。然后对三涵道变循环发动机鲁棒控制进行了研究。利用非线性最小二乘辨识方法对三涵道变循环发动机模型进行离线辨识，在MatlabSimulink环境下采用增广LQR及H方法进行控制，并做相应仿真研究。利用增广LQR设计了三涵道变循环发动机多模态控制器，并选取超声速及亚声速巡航点进行仿真验证，结果表明满足飞行控制要求，同时研究了变循环发动机模态切换控制率，发动机

6、可实现稳定切换。最后，对三涵变循环发动机性能寻优控制进行研究。本文主要研究最大推力，最小耗油率及最低涡轮前温度三种优化模式，并采用SQP算法进行性能寻优控制，仿真结果表明该算法可使变循环发动机在不同工作状态获取最优工况，实现了发动机稳态性能的寻优。关键词：三涵变循环发动机，控制器，溢流阻力，安装性能，性能寻优i三涵道变循环发动机建模与控制研究ii南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheaviationindustry,thetraditionalturboenginenowhasbeendifficultto

7、meetthedualperformanceindicatorsofhighthrustandlowfuelconsumption.Forthisreason,theconceptofvariablecycleenginehasbeenputforward.ItnotonlyimprovestheoperationalperformanceofAirForcefighter,butalsoappliessupersonicflightforfutureintercon