民用大涵道比涡扇发动机模型稳态及动态性能分析

发布时间：2020-08-26 13:25

【摘要】：航空发动机模型和模拟仿真为航空发动机的性能分析评估以及发动机控制系统的研制带来了诸多便利,论文以民用双转子分开排气大涵道比涡扇发动机性能分析为基础,针对典型的在役涡扇发动机CFM56-7B开展以下研究。首先对CFM56-7B发动机地面设计点用定比热计算方法进行简单地性能计算,推力与参考数据相吻合其误差仅为0.358%,由于计算没有考虑内涵空气成分变化,所以燃油消耗率与参考值有一定误差。再以该设计点的相关参数作为初猜值,利用部件级建模方法建立发动机的稳态及动态数学模型。然后根据任意工作点的流量平衡和功率平衡关系建立共同工作方程组,求出五个部件的压比和高、低压转子的转速,并通过性能计算得到该工作点下各部件进、出口参数,以及该工作点下推力和燃油消耗率等。基于大涵道比涡扇发动机稳态模型,采用数值仿真方法,利用Gasturb软件进行数值仿真得到其性能参数,针对风扇,高、低压压气机,高、低压涡轮等5个部件的效率变化对发动机性能的影响,进行详细的参数敏感性分析。模拟发动机性能衰退过程中各部件的效率在逐步下降1%的情况,观察性能参数与自变量的变化关系,除此之外,还考虑了4类引气放气在逐步增加1%引气放气量以及可调静子叶片机角度开合±2°的情况下,对发动机性能的影响,结果与参考值对比基本吻合。基于大涵道比涡扇发动机的动态模型,在9s时间范围内t=0.5s时进行燃油流量阶跃增加1%的动态过程中,通过仿真计算并对比发动机在地面标准工况下和空中巡航工况下的动态特性曲线的变化情况和吻合程度,验证了相似理论在发动机动态性能响应过程中的应用,并基于相似理论对发动机转速的控制进行研究。还在不同转速下利用MATLAB仿真得到NL、NH、T4、P3关于燃油流量的传递函数,为控制器设计等工作作铺垫。
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V235.13
【图文】：

图 2.1 民用大涵道比分开排气涡扇发动机示意图航空发动机性能的研究，计算机仿真技术是一个很有效的途径，通过建模航空发动机的方式，替代部分真实发动机的试验研究，对航空发动机性能分析以提高研制效率，降低反复试验的成本，缩短传统发动机研

民用大涵道比涡扇发动机结构简图

发动机各模块构架图

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张晨东;唐庆如;赵军;包正_";;GE90大涵道比涡扇发动机动态性能研究[J];西安航空学院学报;2018年01期

2 赵军;付尧明;唐庆如;陈淑仙;;双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究[J];计算机测量与控制;2017年07期

3 赵军;付尧明;赖安卿;;民航大涵道比涡扇发动机总体性能参数敏感性分析[J];计算机测量与控制;2016年04期

4 朱剑英;;研发航空制造的先进理念与创新技术[J];机械制造与自动化;2016年02期

5 张璐晶;;中国航空工业集团董事长林左鸣谈中国制造2025:国产航空发动机,差钱也要干[J];中国经济周刊;2015年18期

6 苟学中;周文祥;黄金泉;;变循环发动机部件级建模技术[J];航空动力学报;2013年01期

7 张书刚;郭迎清;陆军;;基于GasTurb/MATLAB的航空发动机部件级模型研究[J];航空动力学报;2012年12期

8 李冬;王永华;阎青钦;赵凯;;基于非线性约束模型的发动机部件性能衰退研究[J];海军航空工程学院学报;2012年03期

9 李业波;李秋红;黄向华;赵永平;;航空发动机性能退化缓解控制技术[J];航空动力学报;2012年04期

10 王永华;李冬;;基于云粒子群算法的航空发动机性能衰退模型研究[J];燃气涡轮试验与研究;2012年01期

相关博士学位论文 前3条

1 吴斌;进口畸变下的航空发动机稳定性控制研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 黄伟;航空发动机高稳定性控制及其在加速控制中的应用[D];南京航空航天大学;2013年

3 周文祥;航空发动机及控制系统建模与面向对象的仿真研究[D];南京航空航天大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 乔坤;涡扇发动机控制系统传感器信号重构方法研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 郭峰;某改进微型涡喷发动机总体气动热力分析及扩压器设计[D];南京航空航天大学;2013年

3 葛海;大涵道比涡轮风扇发动机建模技术研究[D];南京航空航天大学;2013年

4 潘旭;某新型双燃烧室涡轴发动机总体性能研究[D];南京航空航天大学;2008年

5 翟高兰;航空发动机非线性参数估计方法研究[D];南京航空航天大学;2008年

6 徐鲁兵;面向对象的航空发动机性能仿真系统设计与实现[D];西北工业大学;2007年

7 冯海峰;航空涡轴发动机数学建模方法与控制规律研究[D];西北工业大学;2007年

8 王鑫;航空发动机数学模型与控制规律研究[D];西北工业大学;2007年

9 傅强;智能PID控制器在航空发动机控制中的应用研究[D];西北工业大学;2005年

10 李家瑞;航空发动机建模技术研究[D];南京航空航天大学;2005年

本文编号：2805226