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变循环发动机控制半物理仿真研究

赵敏静  
【摘要】: 发动机是飞机的“心脏”,是推动飞机和整个航空工业蓬勃发展的源动力。随着飞机发动机战术指标的不断提高,相应地对航空发动机的控制及燃油系统的功能和性能提出了更加严格的要求。由于半物理仿真技术良好的可控性和安全性,并且具有不受气候环境限制、可多次重复等特点,因此,它已成为航空发动机数字控制系统在预研、方案论证或改型、设计制造和使用维护等过程中的一种重要的试验手段和技术工具。应用半物理仿真技术有效地缩短了发动机控制系统的研制周期,并大大降低了发动机数控系统的研制费用。 本文以变循环航空发动机为控制对象,以半物理仿真为研究手段,搭建了变循环发动机半物理仿真平台。仿真平台由实时发动机模型、油门杆、状态开关、I/O接口箱和数字电子控制器构成。发动机模型采用部件级详细的气动热力学模型来提高发动机的精度。发动机模型通过USB总线完成与电子控制器的数据交换。本文重点研究了发动机电子控制器控制程序的开发及上位机和下位机之间的接口通讯工作,设计了多个控制回路,完成了整个半物理仿真平台的搭建和综合调试工作。通过对发动机的加速工况、减速工况进行仿真试验,很好的实现了对发动机各参数的控制,验证了试验平台设计的合理性和正确性。通过半物理仿真试验可以及早发现发动机系统设计中的缺陷,为变循环发动机的设计和改进提供了很好的依据。 变循环发动机数字控制系统属于较新的研究方向,基于此设计变循环发动机半物理仿真平台,通过半物理仿真试验可以及早发现系统设计中的缺陷,确定最佳的设计方案,大大降低试验风险,减少试验成本。


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