涡轴发动机简化实时模型研究

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1、第38卷第2期航空发动机V0lI38No．22012年4月AeroengineApr．2012涡轴发动机简化实时模型研究邢耀东，黄金泉，鲁峰，姚文荣z(1．南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016；2．中航工业航空动力控制系统研究所，江苏无锡214063)摘要：涡轴发动机数控系统传感器故障诊断需机载的发动机数学模型，由于缺乏部件特性数据，根据某型发动机地面试车稳态数据和动态数据，建立涡轴发动机慢车以上状态简化数学模型。该模型具有较好的实时性，稳态模型采用插值算法，动态模型针对不同参数分别采用动态系数法和转子动力学方法。数值仿真结

2、果表明：该简化模型具有较高的动态和稳态精度，可以满足传感器故障诊断的需求。关键词：涡轴发动机；简化模型；插值算法；动态系数法；转子动力学ResearchonSimplifiedReal-timeModelofTurboshaftEngineXINGYao—dong，HUANGJin—quan，LUFeng，YAOWen—rong~邢耀东(1986)，男，在读硕士研究生，(1．CoHegeofEnergyandPowerEngineering，研究方向为航空发动机建模与故障诊断。NanjingUniversityofAeronautics

3、andAstronautics，Nanjing210016，China收稿日期：2011-11-252．AVICAviationMotorControlSystemInstitute，WuxiJiangsu214063，China)Abstract：Thesimplifiedabove—idlemathematicmodelofturboshaftenginewasdevelopedbasedOilsteadyandtransientenginegroundtestdatabecausebulidinganaccurateon-boar

4、dmathematicsmodelforsensorfaultdiagnosticsofaeroenginedigitalcontrolsystemwasquitedificultduetolackofdetailedcomponentcharacteristics．Theinterpolatedalgorithm，atransientcoefficientmethodandrotordynamicsformulawereusedforthemodeling，whichmakesthemodelsuppo~real—timesimula

5、tion．Bothsteadyoperationandtransientoperationoftheenginearesimulated．Theresultsshowthatthemodelhasasatisfyingprecision，andcanmeetthedemandsofsensorfaultdiagnosticsofaeroenginedigitalcontrolsystem．Keywords：turboshaftengine；simplifiedmodleinterpolatedalgorithm；transientcoe

6、fficientmethod；rotordynamics定法来对系统进行辨识。周文祥采用动态系数法建立0引言了双轴涡扇发动机简化实时模型『8I，冯海峰则利用发航空发动机数控系统传感器的稳定可靠，对于保动机部件级模型得到发动机工作特性线，采用特性线证发动机FADEC系统正常工作至关重要。传感器法建立发动机模型[91。解析余度技术口1是1种典型的基于模型的传感器故障本文旨在根据发动机试车数据，采用插值算法、诊断方法，而机载模型的精度直接影响传感器故障诊动态系数法和转子动力学方程建立慢车以上状态涡断性能。因此，建立准确的发动机模型对于传感器故

7、轴发动机简化模型，即根据发动机的试车数据得到发障诊断具有十分重要的意义。动机稳态工作线，采用插值算法建立发动机稳态模目前常用的建模方法包括解析法和实验法。解析型，采用动态系数法建立发动机动态模型，负载部分法建模需要部件特性数据，得到的模型精度较高，能则根据转子动力学方程进行求解。涡轴发动机简化模在全包线范围内模拟发动机工作状态，因此在国内外型包括燃气发生器、动力涡轮和负载模型。被普遍使用。在缺乏部件特性的情况下，可以利用1试验数据预处理实验法建立发动机简化模型。实验法一般只根据系统输入输出建立模型，而不关心系统内部复杂的机理，试车数据包

8、括供油量、燃气涡轮转速、动力常见方法通常有时域分析、频域分析或用统计相关测涡轮转速、燃气涡轮出口温度(由2个传感器测16航空发动机第38卷得)及负载杆角度Ot。另外，还包含压气机出口压力段内，根据已有数据拟