基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器及方法

本发明涉及航空发动机设计领域，尤其涉及一种基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器及方法。

背景技术：

1、旋转失速和喘振是压气机在偏离设计工况点时可能会出现的两种气动不稳定现象，不但严重影响压气机的性能，而且会威胁飞行安全。喘振是气流沿压气机轴向发生低频率、高幅值的气流振荡现象，从而使整个压气机的连续流动被完全破坏。

2、航空发动机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。喘振是航空发动机压缩系统一种严重的气动失稳现象，轻则造成发动机工况急剧恶化，重则导致发动机机械损伤，严重危及飞行安全。对于民用航空发动机，压气机级数多、压比高，发生喘振时，燃烧室的高温气体倒流，且伴随着非定常激振力急剧增大，在短时内会对发动机造成严重的破坏

3、传统的航空发动机喘振检测方法有自相关检测法、小波分析法、方差分析法、lyapu⁃nov指数法、频谱分析法、统计特征法、稀疏分解法、压差脉动法等。还有一种基于测量动态压力的方法，通过测量压气机出口静压的方式，计算静压的瞬时变化率，当其变化率到某个值时，则认为发动机失稳。但是在发动机的不同工况下，其压气机出口压力值相差很大，慢车状态、巡航状态、中间状态、额定状态等压力值都相差较大。然而，在低负荷条件下，发动机的转速较低，压气机中的气压值低，这种条件下也很容易发生旋转失速，但即使发生失速或喘振，其所造成的静压变化值也较小，传统检测系统无法检测出此情况。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器及方法。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器，包含壳体、第一至第三压力传感器、第一至第三电磁阀、以及控制模块；

4、所述壳体上设有进气口、以及第一至第三测量孔，其中，所述进气口用于和发动机机匣上的静压孔密闭联通；第一至第三测量孔均通过管道和进气口联通；所述第一至第三压力传感器分别一一对应设置在第一至第三测量孔处，分别用于测量第一至第三测量孔处的静压；

5、所述第一至第三压力传感器的测量量程依次增大；

6、所述第一至第三电磁阀分别一一对应设置在所述第一至第三测量孔和进气口之间的管道中；

7、所述控制模块分别和所述第一至第三压力传感器、第一至第三电磁阀电气相连，用于根据第一至第三压力传感器的感应数据控制第一至第三电磁阀工作，并根据第一至第三压力传感器的感应数据判断发动机是否喘振失速。

8、作为本发明基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器进一步的优化方案，所述第二压力传感器的测量量程为第三压力传感器的测量量程的一半，第一压力传感器的测量量程为第二压力传感器的测量量程的一半。

9、本发明还公开了一种该基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器的检测方法，包含以下步骤：

10、步骤1），控制模块控制第三电磁阀打开、并关闭第一、第二电磁阀，接收第三压力传感器的感应数据c；

11、步骤2），控制模块将感应数据c分别和第一、第二压力传感器的测量量程进行比较；

12、步骤2.1），如果感应数据c大于等于第二压力传感器的测量量程，则将感应数据c作为检测器的检测数据；

13、步骤2.2），如果感应数据c小于第二压力传感器的测量量程并大于等于第一压力传感器的测量量程，控制模块控制第二电磁阀打开，将第二压力传感器的感应数据b作为检测器的检测数据；

14、步骤2.3），如果感应数据c小于第一压力传感器的测量量程，控制模块控制第一电磁阀打开，将第一压力传感器的感应数据a作为检测器的检测数据；

15、步骤3），控制模块按照预设的周期阈值计算检测器的检测数据的变化率绝对值，如果检测数据的变化率绝对值大于预设的变化率阈值，判断发动机喘振失速；如果检测数据的变化率绝对值小于等于预设的变化率阈值，则判断发动机正常。

16、作为本发明基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器的检测方法进一步的优化方案，所述预设的周期阈值为20ms。

17、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

18、本发明通过多个不同量程的动态传感器，解决了传统喘振检测在低压时不易识别的问题，增加了低压时传感器的灵敏度，从而实现在压力值低的情况下也能较好的测量出脉动压力值，从而在低压条件下也能判断发动机是否出现喘振情况。

技术特征：

1.基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器，其特征在于，包含壳体、第一至第三压力传感器、第一至第三电磁阀、以及控制模块；

2.根据权利要求1所述的基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器，其特征在于，所述第二压力传感器的测量量程为第三压力传感器的测量量程的一半，第一压力传感器的测量量程为第二压力传感器的测量量程的一半。

3.基于权利要求1所述的基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器的检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器的检测方法，其特征在于，所述预设的周期阈值为20ms。

技术总结本发明公开了一种基于多量程并联传感器的发动机喘振失速检测器及方法，检测器包含壳体、第一至第三压力传感器、第一至第三电磁阀、以及控制模块；壳体上设有进气口、以及分别和进气口联通的第一至第三测量孔；第一至第三压力传感器分别一一对应设置在第一至第三测量孔处；第一至第三测量孔和进气口之间的管道中分别设有第一至第三电磁阀；控制模块分别和所述第一至第三压力传感器、第一至第三电磁阀电气相连，用于控制第一至第三电磁阀工作并判断发动机是否喘振失速。本发明通过打开关闭气动阀门来实现多个不同量程传感器并联，基于压气机出口静压变化判断喘振，从而实现在低负荷工况情况下也能检测发动机喘振，减少喘振的漏报率。技术研发人员：李传鹏,王瑞麟,马思淇,孙高晴,屠宝锋,王志强,王英锋受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18