空气涡轮火箭发动机富燃工质物性简化建模及加速过程仿真研究

发布时间：2024-03-16 02:02

　　空气涡轮火箭发动机(ATR)具有飞行包线宽广,比冲、比推较高,自启动性能好的优点,因而被视为未来临近空间飞行器的合适动力装置。为了能够快速、准确地模拟ATR发动机加速过程,从而改善ATR发动机加速性能、并实现其动态过程调控、控制系统设计整定,本文对ATR发动机加速过程建模仿真展开了研究,主要研究内容如下:首先建立了ATR发动机内部进气道、压气机、燃气发生器、涡轮、燃烧室、尾喷管等部件性能计算模型,模型中考虑了工质变比热过程,使用基于吉布斯最小自由能理论的化学平衡方法计算燃气发生器和燃烧室内燃烧产物,应用容积法搭建了ATR发动机加速模型,对模型应用的闭环PI控制器控制参数进行了分析和优化。结果表明,该模型能够无迭代地模拟ATR发动机加速过程,实现了快速准确地获取发动机加速性能;同时当各部件特性给定时,模型加速性能仅受PI控制器控制参数K_p和K_i影响。过大的K_p、K_i会使得加速初期发动机转速快速提高;但压气机工作点也会逼近喘振边界,令压气机更易喘振;转速超调量也会增大,转速的反复震荡使得发动机具有较差的...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1ATR发动机工作原理

空间持续工作的能力，能在高空高速巡航。而现有的冲压发动机、火箭发动机、燃气涡轮发动机都不能完全满足上述需求，因此必须开发一种更加优秀高效的推进系统。空气涡轮火箭发动机（AirTurboRocket，简称ATR）是一种吸气式的组合循环发动机，其基本工作原理如图1.1所示：在燃气发生....

图1.2GasTurb建模界面

空气涡轮火箭发动机富燃工质物性简化建模及加速过程仿真研究4解发动机一阶非线性常微分方程组的方法供用户选用：二阶龙格-库塔方法、四阶龙格-库塔方法、Adams预测-校正方法和Gear方法。自1975年起，美国海军与NASALewis研究中心合作开发了可计算多种构型发动机性能的NNE....

图1.3GSP建模界面

空气涡轮火箭发动机富燃工质物性简化建模及加速过程仿真研究4解发动机一阶非线性常微分方程组的方法供用户选用：二阶龙格-库塔方法、四阶龙格-库塔方法、Adams预测-校正方法和Gear方法。自1975年起，美国海军与NASALewis研究中心合作开发了可计算多种构型发动机性能的NNE....

图1.4单轴燃气轮机性能计算模型

第1章引言92006年S.M.Camporeale等[48]利用Matlab-Simulink环境中的RealTimeWorkshop工具箱建立了基于容积效应的燃气轮机实时模型，其结构如图1.4：图1.4单轴燃气轮机性能计算模型Figure1.4Simplifiedschemeo....

本文编号：3928947