涡轴发动机通用仿真平台研究

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1、总第175期2013年第2期直升机技术HEUCOPTERTECHNIQUE’rotalNo．175No．22013文章编号：1673．1220(2013)02旬59舶涡轴发动机通用仿真平台研究吴燕燕1，刘明2，王栋3，杨小龙1，郭芳1(1．中国直升机设计研究所。江西景德镇33300l；2．海军驻景德镇地区航空军事代表室，江西景德镇33300l；3．陆航驻景德镇地区代表室，江西景德镇333002)摘要采用部件法建立涡轴发动机通用模型的难点是：如何为发动机模型的各部件参数和特性数据块建立统一的输入接口；建立的稳态模型和动态模型均要在全包线范围内收敛；动态模型要求在任意高度和马

2、赫数下均能满足实时性要求。文章利用Vc++编程语言建立了统一特性数据输入接口；综合使用多种方法使数学模型达到全包线范围内收敛和满足实时性要求的目的。关键词涡轴发动机；实时要求；通用仿真平台中图分类号：TP219文献标识码：AStIldyofTurboshaftEn酉neGeneralSimIIlationIllterfacewuY肌y蛐1，uuMin92，wANGDon93，YANGxi∞lon91，GuoF锄91(Chi叫Heli∞p盼m舱amh舳dDevelopm即tI珊titlIte，Jingd睨hen33300l，CIIi叫；2．MilitaryR印嘲即tlIti

3、"Bu舢BasediIIJingdezhen乜aofN8vy，Jillgd睨hen33300l，CIIi岫；3．AⅡ呵“ali∞Depart瑚m0ft-屺PLAGen啪lStafr腼li伽yRe印凳en呲ive嘶∞ilIJingdezl啪Regi∞，JirIgdezI啪333∞2，ClIi啮))Abstmctned癌cultyofge∞ral8imuM∞inte血cei8tobuildingun洳珊inputinte血ce《en-glnemodelcomponentsp咖leter彻d痈啪cteristicdata，tlIemodelc肌fulfilcon8tringen

4、cy他qIlire-n地ntinwholeenvelopment，肌dfulfilt}le陀al-time陀qui弛mentat舳yheight蚰d8peed．Ino—ertoBolvetlIo∞pmble脚，u8ingVC++progmmmel粕guaI；ebuiltunit)rch啪cteristicdatainputinter-fke，manymetIlodwe弛u∞dintlIispaper．Keywordsturboshaften西ne；陀al—time陀qui陀ment；general8imulationinterf：∞eO引言涡轴发动机是一种强非线性、时变、

5、复杂的气动热力学系统，其数学模型一直是研究的重点课题。目前还没有统一的发动机数学模型和建模方法。常用的涡轴发动机数学模型有非线性气动热力学模型、线性小偏差模型、稳态模型、静态或动态模型等。常用的建模方法有部件法、状态变量法等。采用何种建模方法及发动机数学模型一般是根据不同研究目的和任务来确定。采用部件法建立发动机数学模型，一般是先构造发动机各部件的模型。然后根据各部件的匹配条件组合成整台发动机模型。由于同类部件计算方法相同，因而部件法可以提高模型的通用性⋯。采用部件法建立的涡轴发动机通用模型的难点是：如何为发动机模型的各部件参数和特性数据块建立统一的输入接收藕日期：201

6、2一10一12作者简介：吴燕燕(1976-)。女。安徽宿松人．大学，高级工程师．主要研究方向l计算机控制和系统仿真。·60·直升机技术总第175期口；建立的稳态模型和动态模型均要在全包线范围内收敛；动态模型要求在任意高度和马赫数下均能满足实时性要求。国内外文献大部分介绍了部件法的建模过程口'3J，或者结合部件法研究控制律HJ。本文根据发动机各部件的特点，利用Vc++编程语言建立了统一特性数据输入接口；综合使用多种方法(调整总距和燃油流量的匹配关系、模型解算方法、模型的初猜值、PID参数自寻优)使数学模型达到全包线范围内收敛和满足实时性要求的目的。1发动机模型的建立建立发动

7、机模型时必须考虑逼真度、简单及明显性的要求。发动机部件级模型是在部件特性的基础上依据部件运行的基本原理完成单个部件建模，然后使各个部件运行满足共同工作方程，从而得到涡轴发动机部件级稳态模型和动态模型。采用部件法建立的发动机模型包括部件模型和共同工作方程求解。本文重点说明模型求解过程，部件模型的建模在文献[1]有详细介绍。本发动机模型中包括了设计点计算、稳态模型、动态模型。1．1稳态模型建立稳态模型的关键是如何保证涡轴发动机在全飞行包线内都能收敛。本文采用总距与燃油流量的合理匹配、初猜值的正确选取(将发动机主燃油流量替代功率涡轮