二元高超声速进气道不起动状态的信号特征及预警

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1、第31卷第12期航空学报V01．31No．122010年12月ACTAAER()NAUTlCAETASTR()NAUTlCASINICADec．2010文章编号：1000—6893(2010,)12—2324—08一：=吉一兀局超声速进气道不起动状态的信号特征及预警李留刚1，谭慧俊1，孙姝2，张悦1(1．南京航空航天大学能源与动力学院，汀苏南京210016)(2．南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016)SignalCharacteristicsandPredictionofUnstartingProcessforTwo-di

2、mensionalHypersonicInletLiLiugan91。TanHuijunl，SunShu2，ZhangYuel(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering。NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2．CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：对高超声速进气

3、道的不起动进行了研究，首先给出了某二元高超声速进气道由起动到不起动伞过程的壁面压强信号历程，并利用短时傅里叶变换(STFT)和小波变换(wT)方法对不起动过程中壁面压强信号的时一频特性进行了分析，然后采用累积和(cusUM)和最大似然比(GI，R)变化检测算法，对高超声速进气道的喘振现象进行了预测。研究结果表明，高超声速进气道喘振发生时，壁面压强信号的时一频特性存在显著改变，能量谱密度(PSD)分布出现了有规律的集中，其基频在200～340Hz范围，并随着堵塞度(TR)的增加而增加。另外，在喘振发生前，进气道收敛段的下壁面附近存在大

4、尺度的分离包，其有规律的尺度变化和前后移动导致了明显的壁面压强脉动特征，因此可作为一种前兆来预测喘振现象的出现。在本文条件下，两种变化检测算法均可在大喘发生前约220ms发出警报，表明了该喘振预警思路的可行性。关键词：高超声速进气道；不起动；喘振；时一频分析；傅里叶变换；小波变换中图分类号：V211．3文献标识码：AAbstract：Unstartisanabnormalstate，andspecialcareisdevotedtOthephenomenonforahypersonicinlet．Inthisarticle，thep

5、rocessofatwo-dimensionalhypersonicinletfromstarttOunstartisexperimentallydemon—stratedbyrecordingthecorrespondingtimehistoryofthewallstaticpressure．Thenthepressuresignalsareanalyzedbymeansofsuchtime-frequencysignal—processingmethodsasshort—timeFouriertransform(STFT)and

6、wavelettransform(WT)．Furthermore，tWOchange-detectionalgorithms，i．e．thecumulativesum(CU—SUM)andgeneralizedlikelihoodratio(GI，R)，areutilizedtOpredictthebuzzphenomenon．Resuhsindicatethatwhenabuzzstarts，considerablefluctuationofthepressuresignalsaccompaniedbyclusteringpowe

7、rspec—trumdensity(PSD)canbeobservedandthebasefrequencyincreaseswiththethrottlingratio(TR)，rangingfrom200HztO340Hz．Inaddition。aheadofthebuzz，duetOtheregularvariationandmovementofthelarge-scaleseparationbubbleexistingnearthebottomsurfaceoftheductentrance，substantialfluct

8、uationofthewallstaticpressurecanbenoted，suggestingtheprobabilityofpredictingtheonsetofaninletunstart．AccordingtOtheex