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CN114607510B - 一种航空发动机转差自适应调整方法及系统 - Google Patents

一种航空发动机转差自适应调整方法及系统 Download PDF

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CN114607510B CN202210273053.5A CN202210273053A CN114607510B CN 114607510 B CN114607510 B CN 114607510B CN 202210273053 A CN202210273053 A CN 202210273053A CN 114607510 B CN114607510 B CN 114607510B
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Abstract

本申请属于航空发动机试车领域，为一种航空发动机转差自适应调整方法，通过计算出发动机转差变化的单位角度影响量，而后只需要知道转差实际值与理论值的差值绝对值与单位角度影响量的比值，即可准确计算出压气机可调静子叶片角度的变化量，并同时通过比对发动机转差与上下边界的关系，从而获取压气机可调叶片角度是增大还是减小，并通过发动机进行自适应调整，不需要人工干预，不受技术人员技术水平的限制，从而完成对转差的自动调节，试车效率高。通过由于转差调整是通过计算准确获得，不会出现调整量偏大或偏小的情况，转差分散度可控。

Description

一种航空发动机转差自适应调整方法及系统
技术领域
本申请属于航空发动机试车领域，特别涉及一种航空发动机转差自适应调整方法及系统。
背景技术
对于双转子航空发动机来说，发动机转差受可调几何面积（风扇/压气机可调静子叶片角度α1/α2、喷口面积等）、部件特性（压气机/涡轮等部件的效率）和涡轮导向器面积等影响。通过对出厂发动机转差进行控制，可以对发动机技术状态的轻微偏离进行纠正，保证发动机高低压转子工作的匹配性和发动机的稳定工作裕度。
转差定义为同一发动机状态下，低压换算转速n1r与高压换算转速n1r的对应关系。
目前，对于航空发动机的转差控制，主要的方式为试车人员根据试车结果，通过手动调整几何可调角度来解决（多为调整α2）。现有的试车人员手动调整几何可调角度的方式有以下几个方面的缺点：
1）试车效率低
需要发动机停车或者低状态停留，浪费试车资源，降低试车效率；
2）转差分散度不可控
一般情况下，人工调整后只要满足限制要求即可，发动机转差的一致性不太好控制（可能会出现有些发动机偏上限，有些发动机偏下限的情况）；
3）受技术人员的技术水平限制
技术水平较好人员，发动机调整次数少，试车资源浪费少；技术人员技术水平一般的，可能会出现调整量不够、过多或者方向错误导致的重复开车，浪费试车资源。
因此，如何提高发动机试车效率、减少发动机试车的浪费是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种航空发动机转差自适应调整方法及系统，以解决现有技术中航空发动机试车效率低、转差分散度不可控的问题。
本申请的技术方案是：一种航空发动机转差自适应调整方法，包括：获取压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量△n1r_转差，△n1r_转差为压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量；确定飞机状态，若为地面，则执行下一步骤；判断发动机转差与发动机转差边界线的大小关系；若发动机转差超上边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值关△α2°=(n1r_当前-n1r_理论）/△n1r_转差°，其中n1r_理论为转差理论值；若发动机转差超下边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值开△α2°=(n1r_理论-n1r_当前）/△n1r_转差°。
优选地，所述可调静子叶片角度调整完成后：判断转差是否在转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如不在，设置△n1r_转差=|n1r_当前-n1r_调整前|/△α2，并对转差进行重复调整，直至转差处于转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如在，则执行下一步骤，其中n1r_调整前为转差调整前值；判断调整后的α2是否超过α2理论值±△α2_理论°；若不超过，则按照调整后的α2进行控制；否则，按理论值±△α2_理论°进行控制。
作为一种具体实施方式，一种航空发动机转差自适应调整系统，包括：转差影响量获取模块，用于获取压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量△n1r_转差；转差大小判断模块，用于判断发动机转差与发动机转差边界线的大小关系；转差调整模块，用于根据压气机可调静子叶片角度来对转差进行调整，具体为若发动机转差超上边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值关△α2°=(n1r_当前-n1r_理论）/△n1r_转差°，其中n1r_理论为转差理论值；若发动机转差超下边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值开△α2°=(n1r_理论-n1r_当前）/△n1r_转差°。
优选地，还包括异常控制模块，用于保证转差处于理论值±△转差_分散度控制范围内，具体为：判断转差是否在转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如不在，设置△n1r_转差=|n1r_当前-n1r_调整前|/△α2，并对转差进行重复调整，直至转差处于转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如在，则执行下一步骤，其中n1r_调整前为转差调整前值；判断调整后的α2是否超过α2理论值±△α2_理论°；若不超过，则按照调整后的α2进行控制；否则，按理论值±△α2_理论°进行控制。
本申请的一种航空发动机转差自适应调整方法，通过计算出发动机转差变化的单位角度影响量，而后只需要知道转差实际值与理论值的差值绝对值与单位角度影响量的比值，即可准确计算出压气机可调静子叶片角度的变化量，并同时通过比对发动机转差与上下边界的关系，从而获取压气机可调叶片角度是增大还是减小，并通过发动机进行自适应调整，不需要人工干预，不受技术人员技术水平的限制，从而完成对转差的自动调节，试车效率高。通过由于转差调整是通过计算准确获得，不会出现调整量偏大或偏小的情况，转差分散度可控。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请整体流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种航空发动机转差自适应调整方法，对发动机稳态定义，为：|转速给定值-实际值|≤Δn|或者|T6给定值- T6实际值|≤ΔT持续一定时间且该时间段内油门杆最大值与最小值差值绝对值不大于ΔPLA°（防止发动机处于慢加速/减速过程），该状态定义为稳态，对发动机转差进行调整后发动机应处于稳态状态。
如图1所示，包括以下步骤：
步骤S100，获取压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量△n1r_转差，△n1r_转差为压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量；
△n1r_转差通过控制系统以统计的方式获得，在统计一定数量的压气机可调静子叶片角度每开/关一定角度之后发动机转差的变化量，而后计算出每一组数据每开/关1°对发动机转差的影响量，最后通过计算均值获得。
步骤S200，确定飞机状态，若为地面，则执行下一步骤；
为了保证发动机的工作安全，需要在地面状态进行调整，空中仅使用调整结果不做调整。
步骤S300，判断发动机转差与发动机转差边界线的大小关系；
转差边界线均为上边界和下边界，当发动机转差超过上边界时，应减小发动机转差，使其处于发动机转差上下边界线范围内；当发动机转差超过下边界时，应增大发动机转差，使其处于发动机转差上下边界线范围内。
步骤S400，若发动机转差超上边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值关△α2°=(n1r_当前-n1r_理论）/△n1r_转差°，其中n1r_理论为转差理论值；
当确定发动机转差超过上边界时，在已知1个单位范围内角度影响量△n1r_转差的前提下，只需要知道转差当前值与理论值的差值的绝对值与单位影响量的比值，即可准确地计算转差的超出量所对应的压气机可调静子叶片角度α2的变化量，通过调整压气机可调静子叶片角度α2，即可准确地将发动机转差自动调整至发动机转差上下边界之间。
步骤S500，若发动机转差超下边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值开△α2°=(n1r_理论-n1r_当前）/△n1r_转差°。
当确定发动机转差超过下边界时，在已知1个单位范围内角度影响量△n1r_转差的前提下，只需要知道转差理论值与当前值的差值与单位影响量的比值，即可准确地计算转差的超出量所对应的压气机可调静子叶片角度α2的变化量，通过调整压气机可调静子叶片角度α2，即可准确地将发动机转差自动调整至发动机转差上下边界之间的合适位置。
通过计算出发动机转差变化的单位角度影响量，而后只需要知道转差实际值与理论值的差值绝对值与单位角度影响量的比值，即可准确计算出压气机可调静子叶片角度的变化量，并同时通过比对发动机转差与上下边界的关系，从而获取压气机可调叶片角度是增大还是减小，并通过发动机进行自适应调整，不需要人工干预，不受技术人员技术水平的限制，从而完成对转差的自动调节，试车效率高。通过由于转差调整是通过计算准确获得，不会出现调整量偏大或偏小的情况，转差分散度可控。
在进行软件计算时，通过数据统计、数据输入、数据计算、数据存储和数据输出等步骤来实现对压气机可调静子叶片角度的自动调整，调整效率高。
优选地，在实际试车过程中，有可能出现异常情况，在异常情况下，控制系统有可能会进行过渡调整，使最终调整后的压气机可调静子叶片角度α2只超出±△转差_分散度控制范围内。针对该情况，对可调静子叶片角度调整情况进行再次判断，具体为，在可调静子叶片角度调整完成后：判断α2是否在转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如不在，设置△n1r_转差=|n1r_当前-n1r_调整前|/△α2，并重复步骤S400或S500，每次对α2控制计划值关或开△α2°的角度值，直至转差处于转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如在，则执行下一步骤，其中n1r_调整前为转差调整前值；
判断调整后的α2是否超过α2理论值±△α2_理论°；若不超过，则按照调整后的α2进行控制；否则，按理论值±△α2_理论°进行控制。
通过进行该调整，使得调整后α2值始终处于理论要求的范围内，不会过度调整。
在进行压气机可调静子叶片角度调整的过程中，有可能会出现角度调整量过大的情况，影响发动机的稳定性，针对该情况，可以根据需要调整其它部分的角度，如风扇可调静子叶片角度，或者低压转速的转速等参数，这样不需要一次调整到位，通过其它部件适应性的调整来保持发动机的稳定状态，在调整完成后，将调整的其它参数回到原状即可。
作为一种具体实施方式，一种航空发动机转差自适应调整系统，其特征在于，包括：
转差影响量获取模块，用于通过统计获取压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量△n1r_转差；
转差大小判断模块，用于判断发动机转差与发动机转差边界线的大小关系；
转差调整模块，用于根据压气机可调静子叶片角度来对转差进行调整，具体为若发动机转差超上边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值关△α2°=(n1r_当前-n1r_理论）/△n1r_转差°，其中n1r_理论为转差理论值；
若发动机转差超下边界，则将转差当前值n1r_当前对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值开△α2°=(n1r_理论-n1r_当前）/△n1r_转差°。
转差影响量获取模块用于获取发动机转差的单位影响量，转差调整模块用于计算转差当前值与理论值的变化量所对应的压气机可调静子叶片角度的调整量，并通过转差大小判断模块，实现对α2的准确调整。
当然还包括有数据存储、数据输入、数据输出、数据显示等模块，在此不再赘述。
优选地，还包括异常控制模块，用于保证转差处于理论值±△转差_分散度控制范围内，具体为：判断转差是否在转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如不在，设置△n1r_转差=|n1r_当前-n1r_调整前|/△α2，并对转差进行重复调整，直至转差处于转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如在，则执行下一步骤，其中n1r_调整前为转差调整前值；判断调整后的α2是否超过α2理论值±△α2_理论°；若不超过，则按照调整后的α2进行控制；否则，按理论值±△α2_理论°进行控制。
通过设置异常控制模块，能够准确地识别处发动机异常状态并对α2进行再次调整，保证α2处于理论要求范围内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种航空发动机转差自适应调整方法，其特征在于，包括：
获取压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量△n1r_转差，△n1r_转差为压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量；
确定飞机状态，若为地面，则执行下一步骤；
判断发动机转差与发动机转差边界线的大小关系；
若发动机转差超上边界，则将转差当前值n1r_当前 对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值关△α2°=(n1r_当前-n1r_理论）/△n1r_转差°，其中n1r_理论为转差理论值；
若发动机转差超下边界，则将转差当前值n1r_当前 对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值开△α2°=(n1r_理论-n1r_当前）/△n1r_转差°。
2.如权利要求1所述的航空发动机转差自适应调整方法，其特征在于，所述可调静子叶片角度调整完成后：
判断转差是否在转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如不在，设置△ n 1r_ 转差 =|n1r_当前-n1r_调整前|/△α2，并对转差进行重复调整，直至转差处于转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如在，则执行下一步骤，其中n1r_调整前为转差调整前值；
判断调整后的α2是否超过α2理论值±△α2_理论°；若不超过，则按照调整后的α2进行控制；否则，按理论值±△α2_理论°进行控制。
3.一种航空发动机转差自适应调整系统，其特征在于，包括：
转差影响量获取模块，用于获取压气机可调静子叶片角度α2每开/关1°对发动机转差的影响量△n1r_转差；
转差大小判断模块，用于判断发动机转差与发动机转差边界线的大小关系；
转差调整模块，用于根据压气机可调静子叶片角度来对转差进行调整，具体为若发动机转差超上边界，则将转差当前值n1r_当前 对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值关△α2°=(n1r_当前-n1r_理论）/△n1r_转差°，其中n1r_理论为转差理论值；若发动机转差超下边界，则将转差当前值n1r_当前 对应的压气机可调静子叶片角度α2控制计划值开△α2°=(n1r_理论-n1r_当前）/△n1r_转差°。
4.如权利要求3所述的航空发动机转差自适应调整系统，其特征在于，还包括异常控制模块，用于保证转差处于理论值±△转差_分散度控制范围内，具体为：
判断转差是否在转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如不在，设置 △ n1r_转差 =|n1r_当前-n1r_调整前|/△α2，并对转差进行重复调整，直至转差处于转差理论线±△转差_分散度控制范围内；如在，则执行下一步骤，其中n1r_调整前为转差调整前值；
判断调整后的α2是否超过α2理论值±△α2_理论°；若不超过，则按照调整后的α2进行控制；否则，按理论值±△α2_理论°进行控制。
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