航空发动机试验仿真系统

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1、第４５卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．５２０１５年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１５航空发动机试验仿真系统刘雨棣，乔社娟（西安航空学院电子工程学院，陕西西安７１００７７）摘要：航空发动机试验仿真系统主要用于了解发动机试验类别、试验程序及相关参数之间的变化关系，同样也可用于台架试车操作人员的模拟培训。依据某型涡扇航空发动机的测试数据，以油门杆角度为输入量，仿真系统采用实验法建立数学模型，以虚拟仪器形式真实、形象地再现了发动机典型试车过程，可以用较低的成本培训了测试人

2、员的试验技能。关键词：航空发动机；仿真；建模；试验；培训中图分类号：Ｖ２３３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０５-０１１７-０４ASimulationSystemforAeroEngineTestＬＩＵＹｕ-ｄｉ，ＱＩＡＯＳｈｅ-ｊｕａｎ（SchoolofElectronicEngineering，Xi′anAeronauticalUniversity，Xi′an７１００７７，China）Abstract：Ｔｈｅｔｅｓｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ

3、ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅｔｅｓｔｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ，ｔｅｓｔｐｒｏｇｒａｍｓａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｌｅｖａｎｔｔｅｓｔｄａｔａ，ａｎｄａｌｓｏｆｏｒｔｒａｉｎｉｎｇｏｆｂｅｎｃｈｔｅｓｔｉｎｇｐｅｒｓｏｎｎｅｌ．ＷｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｏｆＡｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｔｕｒｂｏｆａｎｅｎｇｉｎｅａｎｄｂｙｔｈｅｔｈｒｏｔｔｌｅｌｅｖｅｒａｎｇｌｅａｓａｉｎｐｕｔｄａｔａ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓ

4、ｈｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ，ｒｅｐｅａｔ？ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｔｅｓｔｐｒｏｃｅｓｓｔｒｕｌｙａｎｄｖｉｖｉｄｌｙｏｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ｓｏｗｉｔｈｌｏｗｅｒｃｏｓｔｔｏｔｒａｉｎｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｋｉｌｌｆｏｒｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｐｅｒｓｏｎｎｅｌ．Keywords：ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｔｅｓｔ；ｔｒａｉｎｉｎｇ引言的实时仿真数学模型。根据发动机的不同工作状态，可以分为稳态模

5、型、动态模型等。稳态模型是在发动航空发动机台架试验包括多项内容，其中循环试机各通道几何面积、部件特性、控制规律都已确定的条验需要在发动机的起动、慢车到最大推力的工作状态件下，通过计算或试验确定推力、耗油率、转速等参数之间进行反复加、减速测试。这种以发动机实体作为［２］获得稳态特性数据。本仿真系统主要考虑发动机地被测试对象，用极高的成本作为保障条件的方法在培面台架试验时的各种稳定工作状态，所以稳态模型主训及教学中一般难以实现。为此采用计算机仿真的方要是对发动机地面油门特性的模拟。法在普通环境下最大限度地模拟现场，实现

6、培训和教通常建立发动机数学模型可以采用解析法（部件学任务就有了实际意义。本文介绍的试验仿真系统是法）或实验法（系统辨识法）。本文采用实验法建模，利用实测发动机地面试车数据，建立了反映油门杆角针对某型涡扇发动机，以油门杆角度为变量，测出发动度与发动机、燃油流量及压气机转速等参数之间的函机各项实际运行响应参数，通过Ｍａｔｌａｂ处理获取响应数关系模型，并由虚拟仪器软件建立操作面板，比较逼［３－４］［１］参数与变量之间的函数关系，以此建立数学模型。真地模拟了试验现场环境。仿真系统可以使操作者直观地了解发动机的试验任务类别、

7、试验程序和方法及发动机试验中的主要监控参数等。２仿真模型的建立根据实际测试，某型涡扇发动机的油门杆角度与１航空发动机的建模方法推力、低压压气机压力、高压出口总压力、涡轮后压力、滑油压力、燃油流量、高压转子转速、涡轮后总温及滑实现试验仿真系统的先决条件是建立航空发动机收稿日期：２０１５－０７－１３修订日期：２０１５－０９－０１基金项目：西安航空学院科研项目资助（２０１４ＫＹ１１０５）作者简介：刘雨棣（１９５７－），男，河南周口人，教授，主要研究方向为测控技术。・１１８・航空计算技术第４５卷第５期油温度等响应参数之间的

8、关系的试验数据如表１所如有需要，实际仿真时可以采用部分区段细化的方法示。为减少计算工作量，表中只取了间隔为５°的值。弥补局部误差。表１试验数据表油门角度低压压气机高压出口总涡轮后滑油压力推力燃油流量低压转子高压转子涡轮后滑油温度／（°）压力／ｋＰａ压力／ｋＰａ压力／ｋＰａ／ｋＰａ／％／Ｌ转速／％转速／％总温／℃／℃１５１０７．３１２７６．５６９６．００２５５