微型涡喷发动机推进系统的试验建模

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清华大学辅仁网/2017-07-07

微型涡喷发动机推进系统的试验建模

李颖杰, 李环宇, 吴林峰, 李春文

清华大学自动化系, 北京 100084

Experimental modeling of micro turbine engine propulsion systems

LI Yingjie, LI Huanyu, WU Linfeng, LI Chunwen

Department of Automation, Tsinghua University, Beijing 100084, China

摘要:

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摘要先进战机的研制过程中，缩比验证机的试飞是十分重要的环节，而缩比飞机通常选用微型涡喷发动机作为推进系统，因而对该系统进行数学建模成为必要。该文以微型涡喷发动机为对象，以发动机地面试验数据为基础，利用Wiener模型结合最小二乘方法建立了微型涡喷发动机的输入信号到发动机转速的模型、发动机转速到发动机推力的模型。对所建模型进行了验证，为进一步的微型涡喷发动机控制研究奠定了基础，为缩比验证机的控制方案制定提供了模型支持。

关键词 ：试验建模,微型涡喷发动机,推力矢量,Wiener模型

Abstract：The development of advanced fighters requires test flights on sub-scaled demonstrators. A sub-scaled fighter usually uses a micro turbine engine as the propulsion system which requires a mathematical model of the engine. Data from ground tests of a micro turbine engine was correlated to develop a signal-rotational speed model and a rotational speed-thrust model using the Wiener models along with the least square method. The models were validated to lay the foundation for further research on the control of the micro turbine engine and control methods for the sub-scale demonstrator.

Key words：experimental modeling micro turbine engine thrust vector Wiener model

收稿日期: 2016-06-08 出版日期: 2017-01-20

ZTFLH:

N945.12

通讯作者:李春文,教授,E-mail:lcw@tsinghua.edu.cnE-mail: lcw@tsinghua.edu.cn

引用本文:

李颖杰, 李环宇, 吴林峰, 李春文. 微型涡喷发动机推进系统的试验建模[J]. 清华大学学报（自然科学版）, 2017, 57(1): 107-112.
LI Yingjie, LI Huanyu, WU Linfeng, LI Chunwen. Experimental modeling of micro turbine engine propulsion systems. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2017, 57(1): 107-112.

链接本文:

http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2017.21.020或 http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2017/V57/I1/107

图表:

图1 P200SX

图2 试验平台

图3 推力矢量系统

图4 Hammerstein-Wiener模型

图5 Wiener模型

图6 发动机推力系统模型结构

图7 试验发动机油门指令

图8 试验发动机转速响应

表1 发动机工作区间划分

图9 子区间1转速响应模型

图１０子区间２转速响应模型

图11 子区间3转速响应模型

图12 子区间4转速响应模型

图13 子区间5转速响应模型

图14 子区间6转速响应模型

图15 发动机转速试验数据

图16 发动机推力试验数据

图17 转速到推力拟合结果

图18 发动机推力模型输出

图19 气动偏角与几何偏角拟合结果

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