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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106569977A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201610852930.9(22)申请日2016.09.26(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市白下区御道街29号(72)发明人居新星陈浩颖孙丰勇郑前钢汪勇张海波(74)专利代理机构江苏永衡昭辉律师事务所32250代理人杨楠(51)Int.Cl.G06F17/11(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图10页(54)发明名称涡轴发动机起动过程建模方法(57)摘要本发明公开了一种涡轴发动机起动过程建模方法,首先获取涡轴发动机各主要部件在起动过程中的部件特性,然后将所获得的部件特性用于涡轴发动机起动模型的建立;利用以下方法获取涡轴发动机各主要部件在起动过程中的部件特性:对压气机采用级累叠方法,根据压气机进口参数和转速,通过求解每一级压气机转子和静子叶片轴向速度的线性方程来获得各级气体流动参数,以得到压气机整体特性参数;对于涡轮部件,基于相似原理,根据已有的慢车以上特性曲线外推出低转速下的部件特性。相比现有技术,本发明获取低转速部件特性的过程更简单准确,所建立的发动机起动模型与实际更吻合。CN106569977ACN106569977A权利要求书1/2页1.涡轴发动机起动过程建模方法,首先获取涡轴发动机各主要部件在起动过程中的部件特性,然后将所获得的部件特性用于涡轴发动机起动模型的建立;其特征在于,利用以下方法获取涡轴发动机各主要部件在起动过程中的部件特性:对压气机采用级累叠方法,根据压气机进口参数和转速,通过求解每一级压气机转子和静子叶片轴向速度的线性方程来获得各级气体流动参数,以得到压气机整体特性参数;对于涡轮部件,基于相似原理,根据已有的慢车以上特性曲线外推出低转速下的部件特性。2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述级累叠方法具体如下:第k级压气机转子叶片轴向速度的线性方程:γ+11-γCa2,k+a1Ca2,k+a2=0方程系数分别表示为:22a1=-(Uc-2Ca1,kUctanα1n+2cpT01s,k)cos(β2n)其中,Uc为压气机叶片轴向速度,Ca1,k为第k级压气机叶片轴向速度,α为绝对速度与轴向夹角,T01s,k为第k级转子叶片进口总温度,β为相对速度与轴向夹角,cp为气体热容,为流量,R为半径,P01s,k为第k级压气机进口总压,A为截面积,γ为气体常数,α1n为绝对速度与轴向夹角,β2n为相对速度与轴向夹角,A2s,k为第k级转子出口截面积,Ca2,k第k级转子出口轴向速度;对于静子叶片,同样有:γ+11-γCa3,k+b1Ca3,k+b2=02b1=-2cpT02s,kcos(α3n)根据公式求出T02s,k,第k级压气机转子叶片出口总压可表示为:ηs,k为等熵压缩效率,ε为入流角偏转因子;则对于压气机整体,总的进、出口总压之比和总温之比可表示为:总的等熵压缩效率为:2CN106569977A权利要求书2/2页3.如权利要求2所述方法,其特征在于,对于涡轮部件,基于相似原理,根据已有的慢车以上特性曲线,利用指数平衡法外推出低转速下的部件特性。4.如权利要求2所述方法,其特征在于,在涡轴发动机起动模型的建立过程中,根据进口条件以及油气比对燃烧效率的影响对燃烧室的燃烧效率进行修正,具体如下:ηB=ηB·id(Ω)-ΔηB(fa)式中,ηB为修正后的燃烧效率;ηB·id(Ω)为不受油气比影响的燃烧室效率;Ω为空气负荷函数,其表达式为Pin、Tin、Win分别为燃烧室进口的总压、总压、流量;ΔηB(fa)为受油气比影响的效率变化,fa为油气比。5.如权利要求2所述方法,其特征在于,在涡轴发动机起动模型的建立过程中,使用一次通过算法求解点火至慢车阶段的部件级模型。6.如权利要求2所述方法,其特征在于,在涡轴发动机起动模型的建立过程中,涡轴发动机的总压恢复系数σ使用以下方法进行确定:其中,n1、n2分别代表点火转速和慢车转速,σa、σb分别为两个预设值且σa小于σb。7.如权利要求2所述方法,其特征在于,在涡轴发动机起动模型的建立过程中,以冷转动模型来模拟起动机带转,并以冷转动模型的终点作为后面模型的起始点。3CN106569977A说明书1/9页涡轴发动机起动过程建模方法技术领域[0001]本发明涉及一种涡轴发动机起动过程建模方法,属于航空宇航推进理论与工程中的系统控制与仿真领域。背景技术[0002]航空发动机由静止加速到慢车转速这一阶段称为起动过程,起动模型是对发动机起动过程进行数学抽象的结果,一个相对准确的起动模型不但能够用来分析发动机起动过程的特性,为解决起动问题或改进起动设备提供理论与技术支持,还可以用于起动控制系统的研究,