一种用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法技术

本发明专利技术提供了一种应用于直升机模拟器的发动机故障模拟方法。步骤一、选择待模拟故障科目，可选择故障清单包括：空中停车故障、燃油压力低故障、涡轮间温度高故障、喘振故障；步骤二、根据步骤一中选择的故障科目，确定故障影响参数；步骤三、将故障影响参数设置为故障状态，并发送至相应模拟器子系统；步骤四、相应模拟器子系统根据故障状态的故障影响参数作出相应的响应，模拟所选择的故障科目。使用本方法，能为飞行员提供直升机发生故障时的飞行感受，提升飞行员特殊情况的飞行能力和生存能力。飞行员可多次训练某些故障，增强应急处理能力，具有重要的应用价值。具有重要的应用价值。具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法


[0001]本专利技术涉及用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法，属于直升机模拟器仿真领域。
技术背景
[0002]随着直升机领域的大力发展，直升机训练越发重要，直升机模拟器能有效满足这个需求。发动机是直升机最复杂的部件之一，也是直升机的动力源泉，做好发动机的仿真特别是发动机故障仿真对于直升机模拟器训练至关重要。
[0003]发动机仿真模型主要分为六个部件，分别为开关车模块、性能模块、控制系统模块、燃油系统模块、故障模块、液压系统模块。开关车模块主要模拟发动机是否具备开车或者停车的条件功能；性能模块是核心模块，输出发动机转速、燃油流量、扭矩等重要参数进行解算。控制系统模块结合发动机当前状态和直升机状态解算出对应的燃油流量，输入发动机性能仿真模块。燃油系统模块，主要实现燃油调度、剩余油量和燃油消耗引起的直升机重量、重心和转动惯量的变化。液压系统模块用于对主旋翼驱动、尾桨驱动、离合器和主减速器滑油系统的仿真。故障模块用于模拟发动机典型故障状态。
[0004]发动机属于直升机比较复杂的部件，在实际飞行训练中可能会突发故障，发动机故障对于飞行员来说很可能是致命的，会导致飞行员有生命危险，例如当发动机出现单发停车或发动机全部停车故障，直升机的操控将会不可控，不能用平常的训练方式去操纵直升机。如果飞行员提前在飞行模拟器上进行过故障模拟训练，将大大提高飞行员在特殊情况下的应急处理能力，并且使用模拟器代替真机进行故障模拟训练也能减少部队在训练中需投入的经费。
专利技术内容：
[0005]本专利技术的目的：为解决以上问题，本专利技术提供一种应用于直升机模拟器的发动机故障模拟方法，可以解决飞行员训练中对直升机发动机发生故障训练不足的问题，增强飞行员在发动机故障时应急处理能力，丰富模拟器的训练功能。
[0006]本专利技术的技术方案：一种用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤一、选择待模拟故障科目，可选择故障清单包括：空中停车故障、燃油压力低故障、涡轮间温度高故障、喘振故障；
[0008]步骤二、根据步骤一中选择的故障科目，确定故障影响参数；
[0009]步骤三、将故障影响参数设置为故障状态，并发送至相应模拟器子系统；
[0010]步骤四、相应模拟器子系统根据故障状态的故障影响参数作出相应的响应，模拟所选择的故障科目。
[0011]进一步，当步骤一中选择的故障科目为空中停车故障；步骤二中对应的故障影响参数包括：燃气发生器转速、动力涡轮转速、燃油流量和发动机扭矩；
[0012]当某台发动机故障时，该发动机的燃气发生器转速、动力涡轮转速从故障时刻的数值逐渐下降至0，此下降过程该故障发动机无外部负载，燃气发生器转速与动力涡轮转取决于涡轮本身转动惯量及摩擦阻力。
[0013]燃油流量从故障时刻的数值直接降为0。发动机扭矩从故障时刻的数值直接降为0。
[0014]进一步，其特征在于，空中停车故障对应的故障影响参数还包括：发动机输出轴转速；
[0015]所述空中停车故障分为单发故障和全部发动机故障；
[0016]当空中停车故障为单发故障时，发动机输出轴转速与未发生故障的发动机转速相同；
[0017]当空中停车故障为全部发动机故障时，则发动机输出轴转速从故障时刻逐渐降至零，转速的变化曲线率取决于减速器传动比和当前旋翼转速。
[0018]进一步，当步骤一中选择的故障科目为发动机燃油压力低故障，步骤二中对应的故障影响参数包括：燃油流量；
[0019]燃油压力低时的燃油流量WF
new
＝WF
old
*r
fuel
,WF
old
为未失火时的燃油流量，r
fuel
为燃油系数，r
fuel
表征燃油压力低故障严重程度，取值范围0到1，1表示无故障，0表示燃油压力低引起发动机断油。
[0020]进一步，发动机燃油压力低时对应的故障影响参数还包括：发动机排气口温度、燃气发生器转速；
[0021]所述燃气发生器转速随燃油流量的减少而非线性降低，依据发动机性能曲线，输入燃油流量WF
new
可计算出下降后的燃气发生器转速值；
[0022]发动机排气口温度迅速升高后缓慢降低。
[0023]进一步，当步骤一中选择的故障科目为发动机喘振故障，步骤二中对应的故障影响参数包括：发动机排气口温度、燃气发生器转速、发动机输出扭矩；
[0024]发动机燃气发生器转速从故障时刻转速开始上下摆动；排气口温度升高；输出扭矩下降。
[0025]进一步，当故障科目为喘振故障时，还包括：模拟器声音仿真子系统发出喘振声音信号。
[0026]进一步，当步骤一中选择的故障科目为涡轮间温度高故障；步骤二中对应的故障影响参数包括：涡轮间温度；
[0027]当涡轮间温度高故障为可恢复故障时，故障后的涡轮间温度T45
new
＝T45+T
delta
*Ng*a,a为放缩系数，取值范围为(0.011，0.014)；T45为无故障时的涡轮间温度单位为℃，Ng为燃气发生器转速单位为％，T
delta
为温度增幅，取值范围为(200,300)；
[0028]当涡轮间温度高故障为不可恢复故障时，故障后的涡轮间温度T45
new
＝T45+T
delta
，T
delta
为固定值，取值范围为(200,300)，且T45
new
应不大于发动机的涡轮间温限制的最大值。
[0029]本专利技术的优点在于：为直升机模拟器发动机设计了多种类型的故障，飞行员可根据自身的训练需求选择相应的故障。在技术层面上，故障建模是基于正常状态发动机模型，对正常状态下的飞行数据进行处理，对原发动机模型的改动较小。设置好故障后，故障仿真模块输出的数据特征和直升机真实发生故障的特征高度一致。该方法能够提供逼真的故障
模拟，已经在现有型号研制中应用。
附图说明：
[0030]图1：直升机模拟器发动机故障产生的流程图；
[0031]图2：发动机仿真模型系统组成图；
[0032]图3：发动机仿真模型故障模块流程图；
[0033]图4：发动机仿真模型故障模块数据输出图。
具体实施方式：
[0034]以下通过具体实施方式解释直升机模拟器发动机故障模拟方法。
[0035]步骤一：选择发动机故障
[0036]在模拟器软件上选择故障科目，教员台可设置的故障清单主要有：空中停车故障、超转系统故障、燃油压力低、滑油压力低故障、滑油温度高故障、涡轮间温度高故障、燃油压力低故障、喘振故障、主减滑油压力小于规定值故障、主减温度小于规定值故障、中减温度小于规定值故障、尾减温度小于规定值、左液压系统压力低故障、旋翼转速低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、选择待模拟故障科目，可选择故障清单包括：空中停车故障、燃油压力低故障、涡轮间温度高故障、喘振故障；步骤二、根据步骤一中选择的故障科目，确定故障影响参数；步骤三、将故障影响参数设置为故障状态，并发送至相应模拟器子系统；步骤四、相应模拟器子系统根据故障状态的故障影响参数作出相应的响应，模拟所选择的故障科目。2.根据权利要求1所述的用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法，其特征在于，当步骤一中选择的故障科目为空中停车故障；步骤二中对应的故障影响参数包括：燃气发生器转速、动力涡轮转速、燃油流量和发动机扭矩；当某台发动机故障时，该发动机的燃气发生器转速、动力涡轮转速从故障时刻的数值逐渐下降至0，此下降过程该故障发动机无外部负载，燃气发生器转速与动力涡轮转取决于涡轮本身转动惯量及摩擦阻力。燃油流量从故障时刻的数值直接降为0。发动机扭矩从故障时刻的数值直接降为0。3.根据权利要求2所述的用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法，其特征在于，空中停车故障对应的故障影响参数还包括：发动机输出轴转速；所述空中停车故障分为单发故障和全部发动机故障；当空中停车故障为单发故障时，发动机输出轴转速与未发生故障的发动机转速相同；当空中停车故障为全部发动机故障时，则发动机输出轴转速从故障时刻逐渐降至零，转速的变化曲线率取决于减速器传动比和当前旋翼转速。4.根据权利要求1所述的用于直升机模拟器的发动机故障仿真方法，其特征在于，当步骤一中选择的故障科目为发动机燃油压力低故障，步骤二中对应的故障影响参数包括：燃油流量；燃油压力低时的燃油流量WF
new
＝WF
old
*r
fuel
,WF
old
为未失火时的燃油流量，r
fuel
为燃油系数，r
fuel
表征燃油压力低...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，喻庆达，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：