一种航空活塞发动机高空换气环境模拟控制方法及系统与流程

【】本发明涉及航空活塞发动机性能测试，尤其涉及一种航空活塞发动机高空换气环境模拟控制方法及系统。

背景技术

0、背景技术：

1、航空活塞发动机在高空飞行过程中需要适应不同高度的气压、温度和湿度等环境条件。为了确保发动机在高空能够正常工作并提供稳定的动力输出，需要对其高空性能进行充分的测试和优化。

2、现有的航空活塞发动机高空性能测试方法主要包括直接高原测试、在模拟高空的实验舱内进行测试以及挂机测试。然而，这些方法存在一定的局限性。直接高原测试受到测试环境海拔的限制，往往不能覆盖全部高度段；实验舱内进行测试费用昂贵，且存在实验舱维护和寿命问题；直接在飞机上挂载发动机进行试飞测试存在较高的风险，且可能造成重大经济损失。因此，研究一种经济性高、可行性好、能够较好模拟高空低气压、低温度的航空活塞发动机高空换气模拟装置控制方法显得尤为重要。通过采用先进的控制方法，可以有效地模拟航空活塞发动机在不同海拔高度下的气压和温度变化，从而实现对发动机的性能测试。

3、然而，现有的航空活塞发动机高空换气模拟装置控制方法仍存在一定的不足，如控制精度不高、系统稳定性较差、操作复杂等问题。这些问题会影响模拟测试的准确性和可靠性，进而限制航空活塞发动机性能的开发和优化，而现有技术中并没有一种具有高控制精度、稳定性好、操作简便的航空活塞发动机高空换气模拟装置控制方法。

4、因此，有必要研究一种航空活塞发动机高空换气环境模拟控制方法及系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明提供了一种航空活塞发动机高空换气环境模拟控制方法及系统，针对航空活塞发动机高空换气模拟装置的需求，结合现代控制理论和技术，设计了一套高效、准确的气压和温度控制策略，该控制策略根据预设的高空工况参数(如气压、温度、湿度等)，自动调整气压与温度调节器的输出，以实现进气环境模拟腔和排气环境模拟腔内的高空换气条件。

2、一方面，本发明提供一种航空活塞发动机高空换气环境模拟控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

3、s1：预设进气环境模拟腔和排气环境模拟腔，同时预设模拟高空换气的海拔高度；

4、s2：根据海拔高度获取进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的高空进气和排气的第一条件参数；

5、s3：根据第一条件参数设置目标气压值；

6、s4：获取发动机当前工况，根据当前工况、第一条件参数和目标气压值实时调节进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的阀门开度，完成前馈控制；

7、s5：获取气环境模拟腔和排气环境模拟腔的实际气压，根据实际气压和目标气压实时调节进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的阀门开度，完成闭环控制；

8、s6：获取发动机负载信息，根据发动机负载信息获取进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的高空进气和排气的第二条件参数；

9、s7：根据第二条件参数获取负载气压值，通过负载气压值对目标气压值进行调整并重复s4-s6，完成自适应负载调节。

10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s1中预设模拟的海拔高度为0-12000米。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s2中第一条件参数和s6中第二条件参数均包括进气环境模拟腔的温度、湿度和气压以及排气环境模拟腔的温度和气压。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s5中闭环控制的调节还包括：温度调节、湿度调节和平衡气压调节。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述温度调节包括进气环境模拟腔的温度调节和排气环境模拟腔的温度调节。

14、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述湿度调节包括进气环境模拟腔的湿度调节。

15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述平衡气压调节通过在进气环境模拟腔和排气环境模拟腔之间设置弹簧控制的平衡柱塞完成，以平衡柱塞的位移量作为气压修正参数进行平衡气压调节。

16、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s5中闭环控制通过设置控制器完成，所述控制器分别控制连接温度调节、湿度调节以及平衡柱塞的位移量修正参数，所述控制器包括但不限于pid控制器和模糊控制器。

17、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s7中调整后的目标气压值不大于负载气压值，负载气压值对应发动机的负载阈值。

18、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种航空活塞发动机高空换气环境模拟控制系统，所述航空活塞发动机高空换气环境模拟控制系统包括：

19、模拟预设单元，用于预设进气环境模拟腔和排气环境模拟腔，同时预设模拟高空换气的海拔高度；

20、第一条件参数获取单元，用于根据海拔高度获取进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的高空进气和排气的第一条件参数；

21、目标气压值获取单元，用于根据第一条件参数设置目标气压值；

22、前馈控制单元，用于获取发动机当前工况，根据当前工况、第一条件参数和目标气压值实时调节进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的阀门开度，完成前馈控制；

23、闭环控制单元，用于获取气环境模拟腔和排气环境模拟腔的实际气压，根据实际气压和目标气压实时调节进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的阀门开度，完成闭环控制；

24、第二条件参数获取单元，用于获取发动机负载信息，根据发动机负载信息获取进气环境模拟腔和排气环境模拟腔的高空进气和排气的第二条件参数；

25、自适应负载调节单元，用于根据第二条件参数获取负载气压值，通过负载气压值对目标气压值进行调整并将新的目标气压值发送到前馈控制单元，完成自适应负载调节。

26、与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

27、(1)高度模拟精度：通过实时监测和调整进气和排气环境模拟腔的气压、温度等参数，确保了模拟装置内的环境参数与预设的高空工况参数相匹配，从而提高了模拟实验的精度；

28、(2)自适应负载调节：本发明采用自适应负载调节策略，能够根据发动机的实际工作状态调整模拟环境，保证了航空活塞发动机在模拟装置中的稳定运行，提高了实验的安全性；

29、(3)节省成本与资源：相比于传统的高原试验、实验舱试验和飞机挂载试验方法，本控制方法与模拟装置结合能够在实验室环境中完成高空换气性能测试，大大降低了试验成本和试验风险，同时减少了对自然资源和环境的影响；

30、(4)通用性强：本发明的控制方法适用于各种类型的航空活塞发动机，包括二冲程、四冲程、增压或自然吸气发动机，具有较强的通用性和适用范围；

31、(5)为发动机性能优化提供数据支持：本发明的控制方法可以在不同海拔高度下模拟航空活塞发动机的换气环境，为发动机性能的开发和优化提供了更多的实验数据支持，有助于推动航空活塞发动机技术的进步和发展。

32、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。