槳扇發(fā)動機的高推進效率讓其具有降低油耗和排放的潛力,未來民航的廣闊市場和越來越高的環(huán)保要求使其擁有較好的發(fā)展前景。然而,這種新型發(fā)動機在結構設計、控制策略、與飛機一體化等方面仍有諸多挑戰(zhàn)。對槳扇發(fā)動機的建模和控制的研究有利于槳扇發(fā)動機的結構最優(yōu)設計和發(fā)動機-飛機一體化控制方案的確定,從而充分挖掘槳扇發(fā)動機的潛力。本文建立了一種三軸拉力式對轉槳扇發(fā)動機的仿真模型,將發(fā)動機看成槳扇和渦軸發(fā)動機匹配的結構。槳扇建模基于相似原理,從單排槳扇的氣動性能入手,考慮了槳扇輪轂的影響以及前后排對轉槳扇的相互影響和空氣流道的收縮,模型與實驗數(shù)據的誤差在2%以內。由于槳扇發(fā)動機推力主要由槳扇產生,其控制方案和渦扇發(fā)動機有所不同。性能尋優(yōu)控制在不同飛行條件下輸出優(yōu)化了的控制指令,可提升發(fā)動機的性能。分析了控制結構后,本文提出了槳扇發(fā)動機的控制方案。控制方案在飛行包線內性能良好,仿真結果顯示功率渦輪轉速的超調量不超過2%、調節(jié)時間不超過0.9s。基于該方案,本文提出了性能尋優(yōu)控制模式下的控制方案,并采用了一種修正了搜索步長和遺棄率的修正布谷鳥搜索算法。相比扭矩補償模式,該方案可降低2%的油耗。該方案的性能比標... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
下標
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 槳扇發(fā)動機的研究背景
        1.1.1 槳扇發(fā)動機的介紹和發(fā)展
        1.1.2 槳扇發(fā)動機的優(yōu)缺點
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀和課題的研究意義
        1.2.1 槳扇發(fā)動機建模的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 槳扇發(fā)動機控制的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 槳扇發(fā)動機性能尋優(yōu)控制的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 課題的研究意義
    1.3 本文的主要研究內容
    1.4 本文的內容安排
第二章 槳扇發(fā)動機核心機建模
    2.0 槳扇發(fā)動機建�？傮w分析
    2.1 核心機部件級模型
    2.2 核心機穩(wěn)態(tài)模型
        2.2.1 穩(wěn)態(tài)共同工作方程
        2.2.2 共同工作方程的求解
    2.3 核心機動態(tài)模型
        2.3.1 動態(tài)共同工作方程
        2.3.2 求解動態(tài)共同工作方程
    2.4 本章小結
第三章 槳扇數(shù)學模型
    3.1 槳扇機構模型概述
    3.2 槳扇數(shù)學模型計算方案總結
    3.3 螺旋槳相似理論
        3.3.1 螺旋槳相似條件
        3.3.2 螺旋槳氣動性能相似公式
        3.3.3 螺旋槳特性曲線
        3.3.4 螺旋槳特性曲線的不足與改進方案
    3.4 對轉槳扇的建模
        3.4.1 現(xiàn)有槳扇特性曲線的分析
        3.4.2 對轉槳扇的建模過程
        3.4.3 對轉槳扇模型的驗證
    3.5 本章小結
第四章 槳扇發(fā)動機的控制研究
    4.1 槳扇發(fā)動機全權限數(shù)字電子控制器介紹
    4.2 槳扇發(fā)動機的控制方案
        4.2.1 槳扇控制回路
        4.2.2 槳扇發(fā)動機總體控制方案
    4.3 槳扇發(fā)動機性能尋優(yōu)研究
        4.3.1 布谷鳥搜索算法
        4.3.2 修正布谷鳥搜索算法
        4.3.3 基于修正布谷鳥搜索算法的槳扇發(fā)動機性能尋優(yōu)控制
    4.4 算法比較
        4.4.1 與標準布谷鳥搜索算法的比較
        4.4.2 與遺傳算法的比較
    4.5 本章小結
第五章 槳扇發(fā)動機的性能評估
    5.1 槳扇發(fā)動機槳扇-進氣道耦合作用分析
    5.2 兩槳扇軸距對槳扇發(fā)動機的性能影響
    5.3 兩槳扇各自槳葉數(shù)目對槳扇發(fā)動機的性能影響
    5.4 槳扇發(fā)動機的速度特性和高度特性
    5.5 槳扇發(fā)動機的槳距角特性
    5.6 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]開式轉子發(fā)動機計算模型及調節(jié)研究[J]. 屠秋野,倪力偉,楊祥明,鄭恒,蔣平.  航空發(fā)動機. 2016(06)
[2]基于DMOM算法的航空發(fā)動機性能尋優(yōu)控制[J]. 王元,李秋紅,黃向華.  航空動力學報. 2016(04)
[3]槳扇浮沉 回顧美國20世紀7080年代槳扇發(fā)動機研發(fā)歷程[J]. 朱大明.  航空世界. 2014(06)
[4]面向飛機總體設計的開式轉子發(fā)動機分析模型[J]. 張帥,余雄慶.  航空動力學報. 2012(08)
[5]開式轉子發(fā)動機對轉槳扇性能建模研究[J]. 祁宏斌,周人治,黃紅超,李剛團.  燃氣渦輪試驗與研究. 2012(01)
[6]下一代窄體客機發(fā)動機最新進展[J]. 胡曉煜.  航空發(fā)動機. 2010(01)
[7]惟一投入使用的槳扇發(fā)動機D-27[J]. 佳力.  國際航空. 2004 (02)

碩士論文
[1]基于機載復合模型及SQP的發(fā)動機性能尋優(yōu)控制研究[D]. 王健康.南京航空航天大學 2010
[2]航空發(fā)動機性能尋優(yōu)控制研究[D]. 王芳.西北工業(yè)大學 2005



本文編號：3188781