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涡扇发动机及其执行机构性能衰退影响分析
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作者 王亚伟 邹泽龙 +2 位作者 张康鑫 黄金泉 鲁峰 《推进技术》 北大核心 2025年第6期241-253,共13页
涡扇发动机长期运行中不可避免地会发生性能退化,针对某型涡扇发动机寿命期内运行数据,提出一种基于发动机及执行机构联合仿真平台的性能衰退影响分析方法。联合仿真平台利用AMESim建立航空燃油泵执行机构模型,在Simulink中建立发动机... 涡扇发动机长期运行中不可避免地会发生性能退化,针对某型涡扇发动机寿命期内运行数据,提出一种基于发动机及执行机构联合仿真平台的性能衰退影响分析方法。联合仿真平台利用AMESim建立航空燃油泵执行机构模型,在Simulink中建立发动机模型并设计无模型滑模自适应控制器,与执行机构模型完成集成。本文在联合仿真平台上对涡扇发动机部件健康参数进行估计,考虑到发动机运行时由于内部环境恶劣只能布置有限数量的传感器,因此选取有限的测量参数,对待估的健康参数组合进行优化,并确定在状态可估条件下的最少传感器组合方案。结合寿命周期内性能退化数据,进行面向发动机退化与执行机构退化的自适应控制仿真。仿真结果表明:优化后的状态估计方案能够准确评估发动机性能退化。所设计的控制算法随着发动机发生退化,超调量增大了27.27%,同时考虑执行机构性退化时,无模型滑模自适应控制算法的调节时间相较于无退化时增加了2.65 s,超调量增大了33.3%。 展开更多
关键词 涡扇发动机 健康参数估计 性能退化 执行机构 无模型自适应 AMESim/Simulink
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轴扇转换式发动机最优转换点串行优化设计方法
2
作者 纪创 汪勇 +2 位作者 王召广 宋劼 张海波 《推进技术》 北大核心 2025年第4期254-266,共13页
为满足停转式飞行器垂直起降与高速巡航时不同的动力需求,发动机需要在涡轴和涡扇工作模式之间进行转换。本文提出模式转换点串行优化方法,以实现轴扇转换式发动机最优模式切换。提出了一种带有核心机放气阀门轴扇转换式发动机方案,解... 为满足停转式飞行器垂直起降与高速巡航时不同的动力需求,发动机需要在涡轴和涡扇工作模式之间进行转换。本文提出模式转换点串行优化方法,以实现轴扇转换式发动机最优模式切换。提出了一种带有核心机放气阀门轴扇转换式发动机方案,解决了涡轴模式低功率输出时,风扇和核心机流量不平衡的问题,并基于部件法建立了其气动热力学模型,稳态仿真验证了该方案的可行性;结合停转式飞行器的推力谱,提出了最优转换点串行优化设计方法,构建了综合考虑平稳切换与发动机切换后加速裕度最大的动态变维数、变目标数值最优化问题,确定了模式转换时最优的飞行高度、前飞速度、低压涡轮转速以及几何可调机构输入集合。结果表明:最优的模式转换可调机构组合为内涵道尾喷管加动力涡轮导向器,相对于调节前,该组合可使转换后的核心机相对转速降低2.5%以上。 展开更多
关键词 轴扇转换式发动机 垂直起降飞行器 核心机放气阀门 部件级模型 最优转换点 串行优化
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混合动力推进系统协调控制方法
3
作者 龚子羿 王伟 舒泰歌 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期129-141,共13页
为了发展绿色清洁能源、提高飞机燃料效率并降低排放,建立了混合动力推进系统(HEPS)协调控制方法。通过提出HEPS飞机级、系统级、部件级的运输任务指标,分析了现有的HEPS架构,建立了并联式HEPS的1维部件级模型。采用最小二乘法建立了稳... 为了发展绿色清洁能源、提高飞机燃料效率并降低排放,建立了混合动力推进系统(HEPS)协调控制方法。通过提出HEPS飞机级、系统级、部件级的运输任务指标,分析了现有的HEPS架构,建立了并联式HEPS的1维部件级模型。采用最小二乘法建立了稳态工作点的线性状态空间模型,结合任务指标函数获取了系统可行域。基于线性状态空间的参数预测模型设立了线性二次项的目标函数,在满足凸集假设下转化为带约束的线性规划(LP)问题,并借助交替方向乘子(ADMM)算法求解控制输入,实现了相同推力条件下的HEPS协调控制。结果表明:在相同推力条件下,该协调控制方法降低了系统等效燃油消耗率和发动机燃油消耗率,且同时满足安全裕度。 展开更多
关键词 混合动力 推进系统 多电飞机 协调控制 模型预测控制 齿轮传动涡扇发动机
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基于冲击的涡扇发动机退化建模与下发预测
4
作者 赵洪利 王之强 张青 《机床与液压》 北大核心 2024年第1期210-216,共7页
为解决多性能参数模型无法描述不同起飞推力下发动机性能退化的问题,利用单性能参数结合极端冲击模型描述起飞时发动机全功率运转对热端部件的热冲击影响,利用线性退化模型描述发动机自然退化过程,建立发动机性能可靠度退化模型。利用V2... 为解决多性能参数模型无法描述不同起飞推力下发动机性能退化的问题,利用单性能参数结合极端冲击模型描述起飞时发动机全功率运转对热端部件的热冲击影响,利用线性退化模型描述发动机自然退化过程,建立发动机性能可靠度退化模型。利用V2500发动机全寿命EGTM数据,结合最大似然估计给出性能可靠度表达式与模型参数,最后利用机队中同型V2500发动机非完整EGTM数据验证模型,预测下发时间,结果表明此模型预测下发时间和实际下发时间的误差小于3%,证明了模型的有效性。 展开更多
关键词 单性能参数 涡扇发动机 冲击模型 EGTM 性能可靠度 性能退化
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基于RBF模型和AMGA算法的低红外涡扇发动机优化设计 被引量:1
5
作者 程龙 张海波 陈铭 《航空发动机》 北大核心 2024年第6期67-73,共7页
引气冷却等红外抑制措施对发动机总体性能影响较大,而目前在发动机总体设计阶段并没有兼顾红外隐身措施的影响。为了发展低红外涡扇发动机的总体设计方法,建立了带中心锥气膜冷却的小涵道比涡扇发动机径向基函数(RBF)模型,并采用自适应... 引气冷却等红外抑制措施对发动机总体性能影响较大,而目前在发动机总体设计阶段并没有兼顾红外隐身措施的影响。为了发展低红外涡扇发动机的总体设计方法,建立了带中心锥气膜冷却的小涵道比涡扇发动机径向基函数(RBF)模型,并采用自适应变异遗传(AMGA)算法进行了优化设计。根据设计经验,确定低红外涡扇发动机的优化设计方案。在低红外涡扇发动机部件级模型中获得建立代理模型的数据,采用高斯函数作为RBF算法建立代理模型。结果表明:对比传统Kriging算法建立的模型,RBF模型的精度更高;在RBF模型的基础上,采用AMGA算法进行优化设计,与基准发动机相比,最优解对应的发动机单位推力减小1.03%、单位耗油率降低0.86%、正尾向红外辐射降低47.75%,达到较好红外抑制的效果。 展开更多
关键词 涡扇发动机 红外辐射 径向基函数模型 自适应变异遗传算法 优化设计
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基于部件级模型的涡扇发动机红外特征预测方法
6
作者 陈铭 张海波 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期32-47,共16页
为了在涡扇发动机总体设计和系统仿真阶段对红外特征快速评估,针对小涵道比涡扇发动机典型的轴对称式排气系统结构,提出了一种红外特征预测方法,并基于部件级模型构建了排气系统红外辐射强度的简化物理模型,以及尾喷流红外辐射强度的支... 为了在涡扇发动机总体设计和系统仿真阶段对红外特征快速评估,针对小涵道比涡扇发动机典型的轴对称式排气系统结构,提出了一种红外特征预测方法,并基于部件级模型构建了排气系统红外辐射强度的简化物理模型,以及尾喷流红外辐射强度的支持向量机模型,应用这两种模型分析了热力循环参数对发动机红外特征的影响,在开启加力后发动机红外辐射强度将比巡航状态提升1~2个数量级;讨论了发动机红外特征在飞行包线内的变化规律,在等转速条件下,排气系统红外辐射强度在低空高速状态的峰值约为高空低速状态谷值的1.35倍;尾喷流红外辐射强度在低空低速状态的峰值约为高空高速状态谷值的15倍;对比了外涵道引气和压气机引气冷却中心锥的红外抑制方案,前者对排气系统红外辐射的抑制效果优于后者,且对发动机总体性能的影响较小;最后分析了发动机过渡态时红外特征的变化趋势,其中排气系统红外辐射强度随油门的响应速率显著滞后于尾喷流红外辐射。 展开更多
关键词 涡扇发动机 部件级模型 排气系统 尾喷流 红外辐射
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面向大涵道比涡扇发动机的风扇纯音噪声经验预测模型 被引量:1
7
作者 洪志亮 赵北星 李旦望 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期90-99,共10页
随着涡扇发动机涵道比的不断提高,风扇噪声对于发动机总噪声的贡献量越来越大,因此准确地预测风扇噪声对发动机的降噪设计和适航符合性评估具有重要的意义。在现有风扇噪声半经验预测模型架构的基础上,利用某型号大涵道比涡扇发动机的... 随着涡扇发动机涵道比的不断提高,风扇噪声对于发动机总噪声的贡献量越来越大,因此准确地预测风扇噪声对发动机的降噪设计和适航符合性评估具有重要的意义。在现有风扇噪声半经验预测模型架构的基础上,利用某型号大涵道比涡扇发动机的噪声试验数据,适应性地发展了风扇纯音噪声预测模型,将预测模型中的转/静间距函数与叶片后掠角及工况相关联,并提出考虑不同工况影响的指向性函数,预测精度较现有模型有大幅提升。与试验数据的对比表明,本模型的预测误差在5 dB之内,验证了新开发模型的准确性。 展开更多
关键词 航空器噪声适航审定 涡扇发动机 大涵道比 风扇噪声 噪声预测 经验模型
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多性能指标约束下的涡扇发动机大包线抗扰控制
8
作者 张家熹 岳世壮 +1 位作者 孙洪飞 曾建平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1811-1820,共10页
针对涡扇发动机系统会受到状态扰动且需满足给定的多性能指标约束问题,本文基于大包线非线性变参数模型,设计了一种鲁棒非线性控制器.首先,将状态扰动对系统的影响看作系统参数的不确定性;其次,将性能指标约束转化为对系统状态误差的约... 针对涡扇发动机系统会受到状态扰动且需满足给定的多性能指标约束问题,本文基于大包线非线性变参数模型,设计了一种鲁棒非线性控制器.首先,将状态扰动对系统的影响看作系统参数的不确定性;其次,将性能指标约束转化为对系统状态误差的约束,通过设计指数衰减函数,限制系统的状态误差,进而使系统满足期望的性能指标;最后,采用多项式平方和技术,得到了控制器的可解性条件,并通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果说明,本文提出的控制方法使得涡扇发动机对状态扰动有明显的抑制作用,且闭环系统满足给定的动态和稳态性能指标. 展开更多
关键词 涡扇发动机 大包线 非线性变参数模型 状态扰动 多性能指标约束
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某型发动机起动模型的支持向量机辨识及应用 被引量:12
9
作者 刘建勋 王剑影 +1 位作者 李应红 宋志平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期401-404,480,共5页
为了解决某型涡扇发动机慢车转速以下的数学模型难以建立,无法进行起动性能数值计算的问题,提出了用支持向量机辨识起动模型,依据辨识结果估算起动性能的方法。采用发动机起动试验数据作为学习样本,建立了基于支持向量机的非线性动态起... 为了解决某型涡扇发动机慢车转速以下的数学模型难以建立,无法进行起动性能数值计算的问题,提出了用支持向量机辨识起动模型,依据辨识结果估算起动性能的方法。采用发动机起动试验数据作为学习样本,建立了基于支持向量机的非线性动态起动模型。根据该型发动机起动供油量调整试验得到的供油压力数据,利用所建立的模型对起动性能进行了估算,给出了估算结果与试验数据的对比情况。研究表明,将支持向量机用于起动模型的辨识是可行的,能够较好地解决某型发动机起动性能计算的难题。 展开更多
关键词 涡轮风扇发动机 起动 数学模型 支持向量机 仿真
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涡扇发动机起动模型及起动控制规律的研究 被引量:32
10
作者 屠秋野 唐狄毅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期21-24,共4页
根据低转速下的发动机部件特性的半经验数据,建立了一种通用的发动机起动计算模型,并对发动机起动控制规律进行了研究。最后以某发动机为例,详细分析了发动机的起动过程。
关键词 涡轮风扇发动机 起动控制 数学模型 控制律
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基于有限元的螺栓连接参数化建模技术研究 被引量:10
11
作者 翟学 翟庆刚 +1 位作者 王建军 姚星宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1364-1371,共8页
为有效解决机械结构中众多螺栓连接力学特性的模拟问题,研究了基于有限元的螺栓连接不同刚度特性的参数化建模方法,形成了具有一定指导意义的参数化建模理论。基于两个典型实例研究,螺栓连接的参数化有限元模型固有频率计算值与试验值... 为有效解决机械结构中众多螺栓连接力学特性的模拟问题,研究了基于有限元的螺栓连接不同刚度特性的参数化建模方法,形成了具有一定指导意义的参数化建模理论。基于两个典型实例研究,螺栓连接的参数化有限元模型固有频率计算值与试验值误差很小,都在5%以内,充分验证了螺栓连接参数化建模理论和建模方法的准确性和有效性。成功应用于现代高推重比涡扇发动机系统中,计算结果表明,参数化模型计算值与目标值的固有频率误差均在1%以内,且两种模型振型基本一致,模态置信度准则(MAC)值均接近于1,有效模拟了转、静子中关键螺栓连接结构的力学特性。 展开更多
关键词 有限元方法 螺栓连接 参数化建模 涡扇发动机 模态试验
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带混排涡轮级间燃烧的涡扇发动机循环参数 被引量:8
12
作者 孙泽晖 蔡元虎 屠秋野 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期139-142,共4页
涡轮混排燃烧室ITB(Inter-stage Turbine Burner)作为次燃烧室位于高压涡轮与低压涡轮之间。文章通过建立ITB混排涡扇发动机的设计点热力计算的数学模型,进而分析主要工作过程参数,如风扇压比、压气机压比、高压涡轮进口温度、ITB出口温... 涡轮混排燃烧室ITB(Inter-stage Turbine Burner)作为次燃烧室位于高压涡轮与低压涡轮之间。文章通过建立ITB混排涡扇发动机的设计点热力计算的数学模型,进而分析主要工作过程参数,如风扇压比、压气机压比、高压涡轮进口温度、ITB出口温度(低压涡轮进口温度)的选取范围及原则;并且对带有ITB与普通的混排涡扇发动机在不同的设计马赫数下进行比较分析。文章的结果有利于混排ITB涡扇发动机各个部件的设计参数选取,进而对于混排ITB涡扇发动机的发展、分析、优化提供有利的指导方向。 展开更多
关键词 涡轮风扇发动机 次燃烧室+ 数学模型 热力计算+
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畸变进气时涡扇发动机整机环境下压缩部件气动稳定性评定 被引量:7
13
作者 王占学 王鹏 乔渭阳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期20-25,共6页
将基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机地耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分... 将基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机地耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分析模型。以某型涡扇发动机为例,计算比较了畸变进气时发动机整机环境和单独部件评定时风扇和压气机稳定工作边界的异同,从计算结果可以看到,对于风扇,畸变进气条件下,无论在高转速,还是低转速时,同样的进口畸变度,发动机环境下风扇的稳定裕度损失比单独部件下风扇的稳定裕度损失都小,即在发动机环境下评定风扇稳定性时,风扇对进气温度畸变不敏感,而在单独部件环境下评定时,风扇对进气畸变比较敏感。对于压气机,进口气流存在压力畸变时,采用高压涡轮导向器变化对压气机逼喘过程中,风扇的共同工作线向喘振边界靠近,而进口气流存在温度畸变时,逼喘过程中,风扇的共同工作线基本不变。 展开更多
关键词 涡轮风扇发动机 气动稳定性 压缩部件 数学模型
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基于Matlab/Simulink的航空发动机部件级建模与分析 被引量:15
14
作者 夏超 王继强 +1 位作者 商国军 周淼 《航空发动机》 2012年第4期31-33,52,共4页
借助Matlab搭建完整的双轴涡轮风扇发动机模型,对各部件进行封装,利用Si muli nk显示模块观察仿真结果。在动态仿真时,引入容积动力效应,避免反复迭代过程,提高模型实时性。与GSP仿真软件结果进行对比,结果表明:所建立的模型具有较高精... 借助Matlab搭建完整的双轴涡轮风扇发动机模型,对各部件进行封装,利用Si muli nk显示模块观察仿真结果。在动态仿真时,引入容积动力效应,避免反复迭代过程,提高模型实时性。与GSP仿真软件结果进行对比,结果表明:所建立的模型具有较高精度,可以准确捕捉航空发动机的动态响应和稳态响应。 展开更多
关键词 部件级建模 无迭代动态模型 涡轮风扇发动机 仿真 容积动力效应
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基于MPC的民用涡扇发动机主动容错控制研究 被引量:9
15
作者 杜宪 郭迎清 陈小磊 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1242-1247,共6页
在民用涡扇发动机模型预测控制器设计的基础上,提出一种隐性判断故障并调整控制律的主动容错控制方案。首先建立正常模式及各种已知故障模式的动态模型库,然后在每个采样周期判断当前发动机状态与动态模型库中各模型的匹配度,选择最佳... 在民用涡扇发动机模型预测控制器设计的基础上,提出一种隐性判断故障并调整控制律的主动容错控制方案。首先建立正常模式及各种已知故障模式的动态模型库,然后在每个采样周期判断当前发动机状态与动态模型库中各模型的匹配度,选择最佳匹配的预测模型,以其预测控制算法作为该时刻的子控制器,且保证各子控制器间能够平滑切换。最后以两种事先考虑的部件级故障,及某种未知故障的情况为例,进行了主动容错控制仿真,结果表明监控决策机制能够在0.5s内判断故障并给出切换指令,切换逻辑能保证不同子控制器间的平滑过渡,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 模型预测控制 主动容错控制 民用涡扇发动机 动态模型库 模型匹配度 平滑切换
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进气总压畸变对某型涡扇发动机性能的影响 被引量:6
16
作者 程邦勤 王旭 陶增元 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 2004年第4期4-7,共4页
基于多扇区平行压气机理论,对采用俄罗斯的可移动扰流板畸变试验的涡扇发动机,进行了气动稳定性及性能的数值模拟,结果表明畸变使得发动机稳定工作裕度降低、推力下降、耗油率增加。
关键词 总压畸变 涡扇发动机 平行压气机模型 数值模拟
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单轴航空涡扇发动机数学模型辨识 被引量:3
17
作者 赵琳 樊丁 陕薇薇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期733-736,共4页
依据某型单轴航空涡扇发动机试车数据辨识建立了发动机的全包线、全工况实时动态数学模型。由于试车数据所含噪声较大,辨识方法采用了先建立稳态模型,进而建立实时动、静态数学模型的方法,这种方法可以通过辨识稳态点来消除噪声。验模表... 依据某型单轴航空涡扇发动机试车数据辨识建立了发动机的全包线、全工况实时动态数学模型。由于试车数据所含噪声较大,辨识方法采用了先建立稳态模型,进而建立实时动、静态数学模型的方法,这种方法可以通过辨识稳态点来消除噪声。验模表明,所建模型精确度很高,且能准确反映发动机性能,并满足实时性需求。 展开更多
关键词 涡扇发动机 数学模型辨识 稳态数学模型 实时数学模型 飞行包线
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基于混合遗传算法的航空发动机数学模型解法 被引量:15
18
作者 苏三买 陈永琴 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期661-664,共4页
针对发动机模型现有平衡方程迭代解法存在不收敛或计算效率差的不足,以涡轮风扇发动机为对象,结合遗传算法与牛顿-拉夫逊法的优点,设计了在模型不收敛点采用遗传算法与牛顿-拉夫逊法交替计算的平衡方程求解混合算法。理论分析与数值仿... 针对发动机模型现有平衡方程迭代解法存在不收敛或计算效率差的不足,以涡轮风扇发动机为对象,结合遗传算法与牛顿-拉夫逊法的优点,设计了在模型不收敛点采用遗传算法与牛顿-拉夫逊法交替计算的平衡方程求解混合算法。理论分析与数值仿真结果表明,对于整个模型而言,该算法既保持了牛顿-拉夫逊法的高计算效率,又吸收了遗传算法全局收敛的优点,可实现模型大范围收敛。 展开更多
关键词 涡轮风扇发动机 非线性数学模型 平衡方程 收敛性 牛顿-拉夫逊法 混合遗传算法 计算效率
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三维加力燃烧室湍流流场的数值模拟 被引量:4
19
作者 章诚 叶桃红 +2 位作者 陈义良 何家德 赵周兵 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期23-25,共3页
采用SIMPLE方法,对涡扇航空发动机加力燃烧室内无化学反应的湍流流场进行了数值模拟。该加力燃烧室带有波瓣型混合器,并有多个环形稳定器及径向稳定器。湍流模型采用kε双方程模型。湍流流场数值计算结果合理。
关键词 涡轮风扇发动机 加力燃烧室 湍流 数值仿真
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超机动飞行推进系统稳定性控制研究 被引量:5
20
作者 王立峰 张津 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期1-4,共4页
研究了超机动飞行推进系统稳定性控制。为增强过失速机动飞行条件下发动机稳定性 ,提出了通过增加风扇压比控制回路的发动机稳定性控制方案 ,并给出稳定控制压比指令算法 ,在已建立的飞机和发动机非线性模型的基础上 ,进行了系统仿真。... 研究了超机动飞行推进系统稳定性控制。为增强过失速机动飞行条件下发动机稳定性 ,提出了通过增加风扇压比控制回路的发动机稳定性控制方案 ,并给出稳定控制压比指令算法 ,在已建立的飞机和发动机非线性模型的基础上 ,进行了系统仿真。结果检验了稳定性控制概念的合理性。 展开更多
关键词 超机动飞行推进系统 稳定性控制 涡轮风扇发动机
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