含安全边界的TBCC组合发动机控制研究
发布时间：2022-01-17 14:38
高超声速推进技术在军事打击、空天运输、空间开发等领域均有很强的应用价值,其相关技术在国防军事领域有着不可替代的地位。组合式推进系统由于工作包线宽广、应用价值高、可地面自起动等优点,作为最有希望的双级入轨第一级运载器受到美国、日本、德国、俄罗斯等多个军事强国的关注,各国均对该领域的关键技术开展了的探索与研究,其中部分国家已经开展了试验研究。就目前的研究进展来看,组合发动机推进技术还存在许多技术难题亟待攻关,其中非常重要的是组合发动机控制问题,本文针对组合发动机在安全边界探究与控制方面面临的挑战,对关键技术开展了研究。首先,开展了TBCC组合发动机建模研究。通过部件级建模方法对外并联式组合进气道、涡轮发动机、冲压发动机建立集中参数数学模型,进而集成为TBCC组合发动机数学模型,通过定义安全裕度将安全特性引入模型当中,并在Matlab\Simulink平台上实现了计算模型搭建。该计算模型可以实现组合发动机涡轮模态、冲压模态、模态转换过程的仿真计算,分析不同模态下的发动机特性,为后续的控制研究提供参考。其次,分析了TBCC组合发动机的安全特性及安全特性下的调节规律。确定了描述安全边界的可测量物...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类发动机的比冲随马赫数的变化
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文设计、控制系统设计等方面均取得了一定程度的突破，为后续的研究提供的宝贵的研究经验。紧接 NASP 计划之后，美国在 1996 启动了更加侧重于尖端技术研究的 Hyper-X 计划。在该高超声速计划下，一系列试验飞行器先后被研制，其中产生比较大影响力的是 X-43A 和 X-43B 试验飞行器，后续又研发了 X-43C 和X-43D[13-15]。X-43A 所搭载的推进系统为超燃冲压发动机，在研发期间进行了两次飞行试验验证该推进系统的加速与巡航性能，其中在第二次飞行试验中 X-43A 成功加速到了 Ma7.0，是当时吸气式发动机试验可加速的最高飞行马赫数；不同于X-43A 的单一发动机推进系统，X-43B 试验飞行器采用了组合发动机作为推进系统，其创新性的采用了含有涡轮模态和冲压模态的变循环 TBCC 组合发动机，并验证了组合发动机作为推进装置的可能性。
[13-15]。X-43A 所搭载的推进系统为超燃冲压发动机，在研发期间进行验验证该推进系统的加速与巡航性能，其中在第二次飞行试验中 X到了 Ma7.0，是当时吸气式发动机试验可加速的最高飞行马赫数； 的单一发动机推进系统，X-43B 试验飞行器采用了组合发动机作为创新性的采用了含有涡轮模态和冲压模态的变循环 TBCC 组合发动组合发动机作为推进装置的可能性。(a)X-43A (b)X-43B图 1-2 X-43 系列高超声速飞行器概念图
【参考文献】：
期刊论文
[1]DARPA研发涡轮基冲压组合发动机地面验证项目[J]. 廖孟豪. 国际航空. 2017 (11)
[2]基于分层燃烧的RBCC发动机热力循环浅析[J]. 严俊峰,张蒙正,路媛媛. 火箭推进. 2017(04)
[3]基于DMSJ发动机流道的RBCC发动机设计[J]. 刘晓伟,石磊,刘佩进,秦飞,何国强,赵建辉. 固体火箭技术. 2017(03)
[4]涡轮冲压组合发动机模态转换多变量控制研究[J]. 聂聆聪,李岩,戴冬红,姜渭宇,侯营东,吴智锋. 推进技术. 2017(05)
[5]Ma4一级内并联式TBCC发动机模态转换性能分析[J]. 张明阳,王占学,刘增文,张晓博. 推进技术. 2017(02)
[6]TRRE发动机关键技术分析及推进性能探索研究[J]. 韦宝禧,凌文辉,冮强,魏祥庚,秦飞,何国强. 推进技术. 2017(02)
[7]美国防预先研究计划局先进全速域发动机项目概况及分析[J]. 胡冬冬,李文杰,叶蕾. 飞航导弹. 2016(12)
[8]基于Kriging算法的压气机特性建模[J]. 涂环,陈辉. 内燃机学报. 2014(04)
[9]几何可调液体冲压发动机多变量控制算法研究[J]. 聂聆聪,朴胜志,吴智锋,刘汉斌. 推进技术. 2013(12)
[10]国外TBCC发动机发展研究[J]. 王巍巍,郭琦,曾军,李丹. 燃气涡轮试验与研究. 2012(03)
博士论文
[1]超燃冲压发动机燃烧模态转换及其控制方法研究[D]. 曹瑞峰.哈尔滨工业大学 2016
[2]考虑飞/推耦合特性的超燃冲压发动机控制方法研究[D]. 姚照辉.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]外并联式TBCC组合发动机的建模与特性分析[D]. 尹朝林.哈尔滨工业大学 2016
[2]高超声速飞行器飞行/推进一体化建模与控制方法研究[D]. 张鲲鹏.哈尔滨工业大学 2014
[3]TBCC发动机的建模与过渡段性能优化[D]. 赵钰琦.哈尔滨工业大学 2014
[4]高超声速飞行器飞推一体化气动性能与优化研究[D]. 桂丰.南京航空航天大学 2013
[5]TBCC推进系统总体性能建模与工作特性分析[D]. 李龙.南京航空航天大学 2008
本文编号：3594910
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类发动机的比冲随马赫数的变化
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文设计、控制系统设计等方面均取得了一定程度的突破，为后续的研究提供的宝贵的研究经验。紧接 NASP 计划之后，美国在 1996 启动了更加侧重于尖端技术研究的 Hyper-X 计划。在该高超声速计划下，一系列试验飞行器先后被研制，其中产生比较大影响力的是 X-43A 和 X-43B 试验飞行器，后续又研发了 X-43C 和X-43D[13-15]。X-43A 所搭载的推进系统为超燃冲压发动机，在研发期间进行了两次飞行试验验证该推进系统的加速与巡航性能，其中在第二次飞行试验中 X-43A 成功加速到了 Ma7.0，是当时吸气式发动机试验可加速的最高飞行马赫数；不同于X-43A 的单一发动机推进系统，X-43B 试验飞行器采用了组合发动机作为推进系统，其创新性的采用了含有涡轮模态和冲压模态的变循环 TBCC 组合发动机，并验证了组合发动机作为推进装置的可能性。
[13-15]。X-43A 所搭载的推进系统为超燃冲压发动机，在研发期间进行验验证该推进系统的加速与巡航性能，其中在第二次飞行试验中 X到了 Ma7.0，是当时吸气式发动机试验可加速的最高飞行马赫数； 的单一发动机推进系统，X-43B 试验飞行器采用了组合发动机作为创新性的采用了含有涡轮模态和冲压模态的变循环 TBCC 组合发动组合发动机作为推进装置的可能性。(a)X-43A (b)X-43B图 1-2 X-43 系列高超声速飞行器概念图
【参考文献】：
期刊论文
[1]DARPA研发涡轮基冲压组合发动机地面验证项目[J]. 廖孟豪. 国际航空. 2017 (11)
[2]基于分层燃烧的RBCC发动机热力循环浅析[J]. 严俊峰,张蒙正,路媛媛. 火箭推进. 2017(04)
[3]基于DMSJ发动机流道的RBCC发动机设计[J]. 刘晓伟,石磊,刘佩进,秦飞,何国强,赵建辉. 固体火箭技术. 2017(03)
[4]涡轮冲压组合发动机模态转换多变量控制研究[J]. 聂聆聪,李岩,戴冬红,姜渭宇,侯营东,吴智锋. 推进技术. 2017(05)
[5]Ma4一级内并联式TBCC发动机模态转换性能分析[J]. 张明阳,王占学,刘增文,张晓博. 推进技术. 2017(02)
[6]TRRE发动机关键技术分析及推进性能探索研究[J]. 韦宝禧,凌文辉,冮强,魏祥庚,秦飞,何国强. 推进技术. 2017(02)
[7]美国防预先研究计划局先进全速域发动机项目概况及分析[J]. 胡冬冬,李文杰,叶蕾. 飞航导弹. 2016(12)
[8]基于Kriging算法的压气机特性建模[J]. 涂环,陈辉. 内燃机学报. 2014(04)
[9]几何可调液体冲压发动机多变量控制算法研究[J]. 聂聆聪,朴胜志,吴智锋,刘汉斌. 推进技术. 2013(12)
[10]国外TBCC发动机发展研究[J]. 王巍巍,郭琦,曾军,李丹. 燃气涡轮试验与研究. 2012(03)
博士论文
[1]超燃冲压发动机燃烧模态转换及其控制方法研究[D]. 曹瑞峰.哈尔滨工业大学 2016
[2]考虑飞/推耦合特性的超燃冲压发动机控制方法研究[D]. 姚照辉.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]外并联式TBCC组合发动机的建模与特性分析[D]. 尹朝林.哈尔滨工业大学 2016
[2]高超声速飞行器飞行/推进一体化建模与控制方法研究[D]. 张鲲鹏.哈尔滨工业大学 2014
[3]TBCC发动机的建模与过渡段性能优化[D]. 赵钰琦.哈尔滨工业大学 2014
[4]高超声速飞行器飞推一体化气动性能与优化研究[D]. 桂丰.南京航空航天大学 2013
[5]TBCC推进系统总体性能建模与工作特性分析[D]. 李龙.南京航空航天大学 2008
本文编号：3594910
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