航空发动机控制1

《航空发动机控制1》这篇文章主要介绍了现代燃气涡轮发动机的控制系统，包括其组成部分、工作原理、模型建立、传感器类型以及控制器设计。以下是详细的知识点解析： 1. **控制系统构成**：燃气涡轮发动机的闭环控制系统由控制器、传感器、执行器和附件组成。控制器调节燃油流量以达到期望的推力，而传感器负责监测各种参数，执行器则根据指令改变燃油流量。 2. **控制参数**：发动机的转子转速（n）和增压比（EPR）是常用的控制参数，因为它们直接反映了推力的变化。燃油流量比（油气比）也被广泛采用，因为它与主燃油室的油气比直接相关，并且有助于防止喘振。 3. **飞机包线与发动机控制包线**：飞机包线表示飞机在不同飞行高度和马赫数下的性能，而发动机控制包线则定义了发动机安全工作范围，基于燃油流量与转子转速（或增压比）的关系。 4. **发动机建模与仿真**：稳态和动态模型用于描述发动机的运行状态。转子动力学分为单轴和双轴模型，压力和温度动力学则涉及质量变化和热传导。整个发动机模型可以表示为线性时不变系统，执行器模型通常用一阶惯性环节描述。 5. **传感器种类**：燃气流路传感器测量压力、温度等，振动传感器检测位移和加速度，滑油和碎屑传感器监控润滑系统，执行器反馈传感器提供执行器状态信息，损伤检测传感器则用于早期故障检测。 6. **发动机模型导出**：模型可以通过小扰动方法或系统辨识法从标称工作点数据中导出。 7. **稳态控制器设计**：PID控制器常用于单轴和双轴发动机控制，以保持期望的功率状态。燃油流量比作为控制变量是因为它能自动消除喘振并简化控制律。 8. **过渡态和限制控制器设计**：这是最复杂的部分，涉及非线性系统，需确保发动机在状态转换时不超出工作极限，如转速、温度、压力和喘振限制。控制计划（加减速计划）在稳态控制器和过渡态控制之间协调作用。 9. **压气机特性**：空气质量流量与增压比的关系在压气机特性图中体现，对过渡态控制器的设计至关重要。 航空发动机控制涉及到多个工程学科，包括流体力学、热力学、机械动力学和自动控制理论，其目的是确保发动机在各种飞行条件下安全、高效地工作。