【技术实现步骤摘要】
本申请属于航空发动机，特别涉及一种涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法。
技术介绍
1、燃气涡轮发动机工作时，空气经压缩部件(高、低压压气机)压缩后连续不断地进入主燃烧室，与燃烧室内的化学燃料燃烧产生的热能将空气工质加热到较高温度。高压高温的燃气在涡轮部件膨胀做功(带动压缩部件)、尾喷管膨胀加速后，向后方加速排出，持续产生推力。对燃气涡轮发动机来说，压缩部件连续稳定工作至关重要。
2、燃气涡轮发动机暖机不充分条件下，由低功率状态快速上推至高功率状态，由于压气机和涡轮转子的轮盘、叶片与机匣的膨胀变形量通常存在较为显著的差异性，使得加速过程中压气机和涡轮转、静子间隙变大。压气机转、静子间隙变大，会使压气机稳定工作边界线下移；同时由于间隙变大导致压气机及涡轮效率降低会造成压气机的工作点上移，可能导致压气机发生喘振。压气机喘振会使连续稳定工作中断，燃气涡轮发动机不能按照预期输出期望的功率，会导致发动机性能功能丧失进而影响飞行安全。目前，查阅国内外公开文献，未查到暖机不充分条件下压气机稳定工作边界预测方法。
3、现有技术方案缺少不暖机条件下压气机稳定工作边界实时预测的方法，无法实时基于稳定工作边界进行稳定裕度主动控制，可能会导致发动机喘振事件发生。虽然部分发动机设置了基于时间的未暖机状态保护逻辑，通过时间计数器累积高压转速高于规定值的时间，当小于规定阈值判断为不暖机状态并降低加速油，来防止喘振事件发生。但方案存在如下缺点：1)该逻辑仅用于地面状态，而在空中状态，发动机在慢车状态工作时间较长时，发动机冷机较充分后重新
技术实现思路
1、为了解决上述问题，一种涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，获得当前压气机进口换算流量wa2r当前，当前压气机进口换算流量wa25r当前，获得当前压气机出口温度变化率t3dot当前；
2、获取当前低压压气机进口换算流量wa2r当前对应的低压压气机机原始稳定工作边界线对应的风扇压比原始值pifys，获取当前压气机进口换算流量wa25r当前对应的高压压气机原始稳定工作边界线对应的压气机压比原始值cprys；
3、通过查取表格获得当前压气机出口温度变化率t3dot当前下当前低压压气机进口换算流量wa2r当前对应的风扇压比变化量δpif，以及当前压气机进口换算流量wa25r当前以及当前压气机出口温度变化率t3dot当前对应的压气机压比变化量δcpr；
4、基于所述风扇压比变化量δpif修正所述风扇压比原始值pifys得到当前压气机进口换算流量wa25r当前状态实际稳定工作边界线风扇压比pif；基于所述压气机压比变化量δcpr修正所述压气机压比原始值cprys获得当前压气机进口换算流量wa25r当前状态实际稳定工作边界线压气机压比cpr。
5、优选的是，所述表格获取方法包括：
6、获取低压压气机原始稳定工作边界中的多个低压压气机进口换算空气流量wa2r及其对应的多个风扇压比原始值pifys；
7、获取高压压气机原始稳定工作边界线中的多个压气机进口换算流量wa25r及其对应的多个压气机压比原始值cprys；
8、开展整机进气畸变试验，录取不同暖机条件、不同进气畸变条件下高压压气机喘振时刻对应的多个不同压气机出口温度变化率t3dot下多个wa2r及两者对应的多个风扇压比pif、
9、以及多个不同压气机出口温度变化率t3dot下多个压气机进口换算流量wa25r及两者对应的多个压气机压比cpr；
10、基于所述风扇压比原始值pifys、所述风扇压比pif计算多个不同压气机出口温度变化率t3dot与多个wa2r对应的风扇压比变化量δpif；基于所述压气机压比原始值cprys、所述压气机压比cpr计算多个不同压气机出口温度变化率t3dot与多个压气机进口换算流量wa25r对应的压气机压比变化量δcpr；
11、建立压气机出口温度变化率t3dot、压气机进口换算流量wa2r以及风扇压比变化量δpif的特征关系；建立压气机出口温度变化率t3dot、压气机进口换算流量wa25r以及风扇压比变化量δcpr的特征关系，基于特征关系建立所述表格。
12、优选的是，压气机出口温度变化率t3dot的计算方法包括：
13、获取压气机出口温度tt3js，获取上一控制周期的压气机出口温度tt3js_x，通过公式计算tt3dot＝(tt3js-tt3js_x)/控制周期得到压气机出口温度变化率tt3dot。
14、优选的是，压气机出口温度tt3js的计算方法包括：
15、根据低压压气机相对换算转速包含低压压气机相对换算转速发动机外涵进口与低压压气机进口总压比pt13/pt2与低压压气机进出口总压比pt21/pt2的特征关系以及pt13/pt2计算得到低压压气机进出口总压比pt21/pt2，再根据低压压气机进口总压pt2计算得到低压压气机进口总压pt21；
16、根据所述低压压气机相对换算转速包含低压换算转速低压压气机进出口总压比pt21/pt2与低压压气机进出口总温比tt21/tt2的特征关系以及低压压气机进出口总压比pt21/pt2线性插值得到低压压气机进出口总温比tt21/tt2，基于低压压气机进出口总温比tt21/tt2、低压压气机进口总温tt2计算得到风扇出口总温tt21的基础值；
17、基于低压压气机转子间隙、雷诺数的因素对所述风扇出口总温tt21的基础值修正得到高压压气机进口总温的基础值tt25js，基于高压压气机进口总温的基础值tt25js、高压压气机相对物理转速n2、设计点压气机进口总温tt25design计算高压压气机的相对换算转速n2r25＝n2*(tt25design/tt25js)0.5；
18、根据高压压气机相对换算转速n2r25、高压压气机出口与发动机内涵进口总压比pt3/pt21，包含高压压气机相对换算转速n2r25、高压压气机出口与发动机内涵进口总压比pt3/pt21与内涵进口换算空气流量wa23r的特征关系，线性插值得到得到内涵进口换算流量的基础值，基于低压涡轮导向器喉道面积变化、高压压气机可调导叶角度变化对内涵进口换算流量的基础值wa23rjc进行修正获取内涵进口换算流量wa23r；
19、基于高压压气机进口换算流量wa23r，中介机匣内涵总压恢复系数特性，线性插值计算得到总压恢复系数σnh，根据pt21、总压恢复系数σnh计算压气机进口压力高压压气机进口总压pt25＝pt21*σnh；
20、根据高压压气机相对换算转速n2r25、包含高压压气机相对换算转速n2r25、高压压气机进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，所述表格获取方法包括：
3.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，压气机出口温度变化率T3dot的计算方法包括：
4.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，压气机出口温度Tt3JS的计算方法包括：
5.如权利要求3所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，包含Pt13/Pt2与Pt21/Pt2的特征关系，包含Pt21/Pt2与Tt21/Tt2的特征关系，包含n2r25、Pt3/Pt21与WA23R的特征关系以及包含n2r25、Pt3/Pt25与Tt3/Tt25的特征关系均包括上边界曲线、参考边界曲线以及下边界曲线。
6.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，实际稳定工作边界线压比压气机压比CPR计算公式为：
7.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，所述表格获取方法包括：
3.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，压气机出口温度变化率t3dot的计算方法包括：
4.如权利要求1所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，压气机出口温度tt3js的计算方法包括：
5.如权利要求3所述的涡轮发动机压缩部件稳定工作边界的方法，其特征在于，包含pt1...
【专利技术属性】
技术研发人员：程荣辉，袁继来，吕安琪，柏帅宇，姜繁生，邴连喜，陈仲光，张志舒，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：
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