一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法及系统与流程

本发明属于涡轴发动机，特别涉及一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法及系统。

背景技术：

1、涡轴发动机配装直升机后，由于旋翼下洗流和风向的作用，在工作过程中可能吸入发动机排出的高温尾气，导致发动机进口产生温度畸变(即发动机进口温度不均匀)，在温度畸变量达到一定值时将引起发动机喘振，导致发动机输出功率下降甚至停车，从而影响直升机飞行安全。对于直升机而言，在直升机飞行时，发动机可能吸入高温尾气，从而在发动机进口产生温度畸变。

2、面对发动机进气温度畸变，目前一般的方法是提高发动机设计喘振裕度，即通过降低发动机设计压比，牺牲一定的发动机稳态性能来确保发动机工作稳定性。此外，随着航空发动机技术的发展，也有部分发动机单独配装了喘振传感器，在探测到发动机喘振后，自动打开发动机放气活门进行放气提高发动机喘振裕度。

3、在直升机大部分飞行工况下，发动机均处于良好的工作状态，发动机进口温度畸变较小，因此通过采用提高设计喘振裕度的方法将使发动机设计压比下降，使发动机输出功率降低、耗油率上升，牺牲直升机正常条件下的飞行性能；对于安装喘振传感器的方案，可以较好的解决该问题，但需要额外的软硬件系统，将增加发动机重量和成本。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中至少一个问题，本发明提出一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，包括以下步骤：

4、在直升机中安装若干台发动机，每台发动机设置若干温度传感器；

5、判断任意一台发动机的进气温度是否畸变超限；

6、若畸变超限，则调整发动机进口导叶的角度和加速率限制值，若未畸变超限，则继续判定；

7、发动机进口导叶调整后，若在目标时长内未畸变超限，则将发动机进口导叶的角度和加速率限制值回调。

8、优选地，所述发动机的数量和每台发动机上温度传感器的数量满足如下关系：

9、m×n>1；

10、式中，m为发动机的数量，n为每台发动机中温度传感器的数量。

11、优选地，判断任意一台发动机的进气温度是否畸变超限，包括以下步骤：

12、当m≥1且n＞1时，则判断同一台发动机第j个温度传感器测得的进气温度与剩余温度传感器测得的进气温度平均值的差是否大于或等于目标值，若大于或等于，则发动机进气温度畸变超限，n≥j＞1；

13、当m＞1且n＝1时，则判断第i台发动机温度传感器测得的进气温度与剩余发动机中的温度传感器测得的进气温度的最大差值是否大于或等于目标值，若大于或等于目标值，则发动机进气温度畸变超限，m≥i＞1。

14、优选地，当任意一台发动机的进气温度畸变超限，满足如下公式：

15、当m≥1且n＞1时：

16、

17、式中，tij表示第i台发动机上第j个温度传感器测得的进气温度；tik表示第i台发动机上剩余温度传感器测得的进气温度；δt+2δ表示目标值，δt表示传感器安装位置不同导致的最大温度差异；δ表示发动机进气温度测量系统的最大误差；

18、当m＞1且n＝1时：

19、

20、式中，ti表示第i台发动机温度传感器测得的进气温度；tk表示剩余发动机中第k台发动机的温度传感器测得的进气温度；δt1+2δ表示目标值，δt1表示发动机安装位置不同导致的最大温度差异；δ表示发动机进气温度测量系统的最大误差。

21、优选地，调整发动机进口导叶的角度和加速率限制值，包括：

22、α1＝α0-β；

23、式中，α0＝f(ngcr)表示当前时刻发动机进口导叶的角度；α1表示调整后的发动机进口导叶的角度；β表示调整的发动机进口导叶的角度，为正实数，取值为2～10；ngcr表示发动机相对换算转速；

24、

25、式中，k表示加速率修正系数，为正实数，取值为0.5～0.95；表示调整后的加速率限制值；表示当前时刻的加速率限制值。

26、优选地，所述发动机进口导叶角度的变化速率不大于ε，ε的取值范围为1°/s～10°/s。

27、优选地，调整发动机加速率限制值时，的变化速率不能过大，应大于-2％/s2。

28、一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制系统，用于上述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，包括：

29、安装单元，用于在直升机中安装若干台发动机，每台发动机设置若干温度传感器；

30、判断单元，用于判断任意一台发动机的进气温度是否畸变超限；

31、调整单元，若畸变超限，所述调整单元用于调整发动机进口导叶的角度和加速率限制值，若未畸变超限，则继续判定；

32、回调单元，发动机进口导叶调整后，若在目标时长内未畸变超限，则回弹单元用于将发动机进口导叶的角度和加速率限制值回调。

33、优选地，所述判断单元包括第一判断模块和第二判断模块；

34、当m≥1且n＞1时，则判断同一台发动机第j个温度传感器测得的进气温度与剩余温度传感器测得的进气温度平均值的差是否大于或等于目标值，若大于或等于目标值，则发动机进气温度畸变超限，n≥j＞1；

35、当m＞1且n＝1时，则判断第i台发动机温度传感器测得的进气温度与剩余发动机中所有温度传感器测得的进气温度的最大差值是否大于或等于目标值，若大于或等于目标值，则发动机进气温度畸变超限，m≥i＞1。

36、本发明的有益效果：

37、本发明提出的提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法阐述了判断发动机进气温度是否畸变超限时的分析过程，其根据发动机数量和温度传感器的数量提出了不同的处理过程，有助于帮助判断发动机的进气温度是否超限，然后根据超限情况自动调整加速率及发动机进口导叶的角度，从而提高发动机抗温度畸变的能力，避免发动机喘振，提高直升机飞行品质和安全性。

38、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，所述发动机的数量和每台发动机上温度传感器的数量满足如下关系：

3.根据权利要求2所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，判断任意一台发动机的进气温度是否畸变超限，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，当任意一台发动机的进气温度畸变超限，满足如下公式：

5.根据权利要求2所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，调整发动机进口导叶的角度和加速率限制值，包括：

6.根据权利要求5所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，所述发动机进口导叶角度的变化速率不大于ε，ε的取值范围为1°/s～10°/s。

7.根据权利要求5所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法，其特征在于，调整发动机加速率限制值时，的变化速率不能过大，应大于-2％/s2。

8.一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制系统，其特征在于，用于权利要求2-7任一项所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法。

9.根据权利要求8所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求8所述的一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制系统，其特征在于，所述判断单元包括第一判断模块和第二判断模块；

技术总结本发明属于涡轴发动机技术领域，提供了一种提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法及系统，其中方法包括：判断任意一台发动机的进气温度是否畸变超限；若畸变超限，则调整发动机进口导叶的角度和加速率限制值；发动机进口导叶调整后，若在目标时长内未畸变超限，则将发动机进口导叶的角度和加速率限制值回调。本发明提出的提高涡轴发动机抗温度畸变能力的控制方法阐述了判断发动机进气温度是否畸变超限时的分析过程，其根据发动机数量和温度传感器的数量提出了不同的处理过程，帮助判断发动机的进气温度是否超限，然后根据超限情况调整加速率及发动机进口导叶角度，提高发动机抗温度畸变的能力，避免发动机喘振，提高飞行品质和安全性。技术研发人员：段辉,黄开明,陈飞阳,李维,周勇,杨芳,易升受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/15