涡扇发动机性能退化缓解控制与推力设定

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1、第41卷第2期2015年4月航空发动机Aeroen百neV01.41No.2Apr.2015涡扇发动机性能退化缓解控制与推力设定李睿超,郭迎清(西北工业大学动力与能源学院,西安710072)摘要:为了补偿性能退化发动机的推力损失,减轻飞行员工作负担,提高推进系统的自动化程度,开展了涡扇发动机性能退化缓解控制(EPDMC)研究。针对某型涡扇发动机部件级模型设计了具备稳态控制、加/减速过渡态控制和极限保护等功能的基准控制器;在此基础上设计了外环推力控制回路,给出1种在多参数约束下的推力设定方法,并设计了合理的切换逻辑确保内外环控制器能协调工作。HATLA瞒1mullnk下的仿真结

2、果表明:该智能改进控制系统架构可以在保证发动机安全工作的前提下,通过合理地设定期望推力,最大程度地补偿推力损失,维持油门杆角度和推力的对应关系近似不变。关键词:缓解控制;性能退化;智能改进控制;推力设定;涡扇发动机中图分类号:v233.7文献标识码:Adoi:10.13477/j.cnk1.aeroen91ne.2015.02.003ResearChOnPerformanCeDetenoratiOnMitigatingCOntr0IOfTurbofanEngineandThrustSet【inaLIRlli—chao,GUoYillg—qillg(sch00lofPo、Ⅳer

3、aIldEnergy,Nor山westemPolytechIlicalu血Versity,)(i’an710072,chma)Abst限ct:Inordertocompensatetllmstloss0fadeteriorationturbof抽en舀ne,reducepilotworkloadandincreaset11eleVel0fautonomyoftllepmpIllsionsystem,aninvestigationoftheturbofanen西neperfb肌ancedete打omtionmitigatingcontrol@PDMC)☆asconducted.

4、Anenginecontmlsystemwasdesignedfirsdybasedonanunn砌edlow—bypassmixedexhaustturbofanenginewithsteadystatecontrol,acceleration,decelerationschedules肌dlimitlogic.Thenanouterthrustloopbasedonthecontmlsystemwasinvestigated,witllthmstsettingmetllodundermulti—parameterconstraints锄dcontIDUerswitchin

5、glo舀censudngcoordinationbetweeninnerandouterloop.ThesimulationresultsofMA7ⅡAB,Simulinktool8indicatethattllefeasibilityoftlleimeⅡigentretmfitcontmlarchitecturecompensate山ethrustloss锄dremaintlle恻e_b舶strelationshipunch锄gedappmximately.Keywonds:EPDMC;pe而册aIlcedeteriomtion;intelligentretrofitcon

6、trol;thnlstsetting;tIlrbofanengineO引言随着服役时间的增加,航空发动机的性能将不可避免地发生退化,主要反映在推力的减小和耗油率的增加上。在发动机性能衰退的过程中,气路部件的气流流通能力和工作效率会逐渐下降,造成油门杆角度(PLA)与推力的对应关系发生变化并带来排气温度升高、涡轮工作环境恶化等一系列不利影响。传统的发动机控制系统通过控制转速或压比间接地控制发动机的推力和失速裕度,然而由于制造公差和使用退化等原因,控制系统通常需要牺牲部分性能以确保发动机在上千个飞行周期内具有足够的稳定裕度,如能对推力进行直接控制【·_2】可进一步提高发动机的整体

7、性能,但为此需要重新设计控制系统并对控制逻辑做出复杂而严密的论证。针对上述问题,国外提出1种基于传统控制系统的智能改进控制架构(InteUigentRet瑚tCon呐lArchitecture)湖,即发动机性能退化缓解控制(EPDM)技术。该改进控制架构在原控制系统的基础上添加了由推力设定逻辑、推力估值器及转速指令修正器构成的外环推力控制回路,根据发动机的退化程度通过调整转速基准信号,维持PLA与推力的对应关系近似收稿日期:2014-03—04基金项目:航空科学基金(20llzB53)资助作者简介:李睿

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