【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航空发动机压力信号构建方法，尤其涉及一种旋转爆震发动机压力信号构建方法，属于航空发动机仿真。
技术介绍
1、随着现代航空技术的发展，人们对于航空发动机的性能需求越来越高。传统的航空发动机采用布雷顿循环，在燃烧室内持续进行等压燃烧，循环热效率相对有限。爆震燃烧将燃烧波与激波相结合，相较于前者，压力在爆震波后出现骤增现象，能够产生更高的热效率。因此，基于近似朗肯循环的爆震发动机正成为国内外研究的主流。
2、旋转爆震作为目前最先进的爆震燃烧技术，其提出了一种更加安全高效的将爆震燃烧应用于发动机燃烧室的设计方案。旋转爆震发动机单次起爆即可持续爆震，热效率高且结构相对简单，可以有效拓宽传统亚燃冲压发动机的工作马赫数下界，并在超高声速飞行条件下仍具备维持旋转爆震燃烧的可能性，是一种极具潜力的高速、超声速飞行航空发动机。对于传统的涡扇、涡喷发动机，可以通过将原有燃烧室替换为旋转爆震燃烧室，或是额外串并联旋转爆震燃烧室的形式，以应用旋转爆震燃烧技术形成涡轮基旋转爆震发动机。
3、这类旋转爆震发动机的燃烧室内压力产生高频、周期性波动，是监测是否处于旋转爆震燃烧状态的关键性标志。对于航空航天发动机而言，其飞行包线具有跨速域、跨空间的特点。为了保证发动机能够在全包线范围内能够安全稳定地工作，控制系统将通过各类控制算法实现对发动机的全过程控制，这就包括了对旋转爆震燃烧关键性特征的监测与反馈控制。
4、当前旋转爆震发动机的工程化研制处于起步阶段，尚无有效的平台或技术专供面向旋转爆震发动机开发的控制系统
5、现有的旋转爆震发动机热力学模型可以在每次动态计算后输出各截面的热力参数，进而在整个模型控制仿真过程中可以有效测量各截面的离散压力信号。除旋转爆震燃烧室外发动机的各个部件均已存在较为成熟的0维部件级模型建模方法，其特性为同一截面上的热力参数均一致，因此可将模型计算得到的实时压力作为整个截面的动态压力信号输出。而旋转爆震燃烧室的压力呈二维分布，根据燃烧室的压力分布特性，其同一截面上的不同测量点压力大小会依据爆震波的位置存在显著差异：爆震波波面处的压力最高，来流经过波面时压力骤增；堵塞区末尾处压力最小，与来流压力相等。爆震波沿环形燃烧室快速传播，其燃烧室壁面某一点的压力也随之不断变化，反映为周期性骤增和骤降的时变特性。现有的旋转爆震燃烧室模型仅可以输出当前采样时刻爆震波的静态压力分布情况，缺乏直接输出燃烧室某一固定点压力的能力，亦无法实时测量爆震燃烧室某一固定点的动态压力信号以满足控制器反馈控制的需要。因此，传统通过模型计算结果直接反馈压力信号的方式，并不能够直接适用于旋转爆震发动机。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种旋转爆震发动机压力信号构建方法，能够仿真模拟出跨空间、宽速域范围内旋转爆震发动机的各截面压力信号和变化趋势，特别是旋转爆震燃烧室周期性压力分布信号时变特征，满足旋转爆震发动机控制系统开发的仿真、试验需要。
2、本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
3、一种旋转爆震发动机压力信号构建方法，包括以下步骤：
4、步骤1、基于旋转爆震发动机热力学模型，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震发动机的静态压力分布参数，包括旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)；
5、步骤2、按照下式计算在热力学模型计算一次所需的信号更新周期δt内，旋转爆震燃烧室内任一压力测点的压力值p随时间t的变化情况：
6、
7、其中，波头位置l、初始波头位置l0分别为爆震波头相对于测点沿爆震波传播方向的当前、初始圆周距离，vd为爆震波速度，c为旋转爆震燃烧室周长，td为爆震波周期，l为一个信号更新周期δt内的完整爆震波周期数；
8、步骤3、构建各截面在信号更新周期δt内的压力信号：
9、对于非旋转爆震燃烧室的各截面，按照下式构建压力信号：
10、pout＝p(qδts)@pz,0≤qδts＜δt,q＝0,1,2,...
11、对于旋转爆震燃烧室中的各截面，按照下式构建压力信号：
12、
13、其中，δts为信号采样周期，z表示截面编号。
14、优选地，以爆震波头高度h和堵塞比b为猜值，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)。
15、基于同一专利技术构思还可以得到以下技术方案：
16、一种旋转爆震发动机压力信号构建装置，包括：
17、热力学模型计算模块，用于基于旋转爆震发动机热力学模型，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震发动机的静态压力分布参数，包括旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)；
18、旋转爆震燃烧室压力计算模块，用于按照下式计算在热力学模型计算一次所需的信号更新周期δt内，旋转爆震燃烧室内任一压力测点的压力值p随时间t的变化情况：
19、
20、其中，波头位置l、初始波头位置l0分别为爆震波头相对于测点沿爆震波传播方向的当前、初始圆周距离，vd为爆震波速度，c为旋转爆震燃烧室周长，td为爆震波周期，l为一个信号更新周期δt内的完整爆震波周期数；
21、压力信号构建模块，用于构建各截面在信号更新周期δt内的压力信号：
22、对于非旋转爆震燃烧室的各截面，按照下式构建压力信号：
23、pout＝p(qδts)@pz,0≤qδts＜δt,q＝0,1,2,...
24、对于旋转爆震燃烧室中的各截面，按照下式构建压力信号：
25、
26、其中，δts为信号采样周期，z表示截面编号。
27、优选地，旋转爆震发动机热力学模型以爆震波头高度h和堵塞比b为猜值，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)。
28、相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
29、(1)适用性高：本专利技术能够计算宽速域、跨空间大飞行包线范围内的旋转爆震发动机各截面压力，能够满足当前面向控制应用的旋转爆震发动机控制仿真的信号构造需求。
30、(2)置信度高且计算简单：本专利技术压力信号的构建基于旋转爆震发动机的气动热力学理论、发动机工作原理等，结合了旋转爆震燃烧室的本质原理和工作特征，进而保证所计算得到的压力信号值的高置信度，能够根据测点位置计算每本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋转爆震发动机压力信号构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述旋转爆震发动机压力信号构建方法，其特征在于，以爆震波头高度h和堵塞比B为猜值，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)。
3.一种旋转爆震发动机压力信号构建装置，其特征在于，包括：
4.如权利要求3所述旋转爆震发动机压力信号构建装置，其特征在于，旋转爆震发动机热力学模型以爆震波头高度h和堵塞比B为猜值，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)。
【技术特征摘要】
1.一种旋转爆震发动机压力信号构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述旋转爆震发动机压力信号构建方法，其特征在于，以爆震波头高度h和堵塞比b为猜值，通过迭代求解的方式获得给定飞行条件和控制量输入情况下旋转爆震燃烧室内以爆震波头为起点的压力分布p(r)。
3...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞淑伟，陆昊源，李乐毅，周顺东，马思淇，李凌蔚，张天宏，李秋红，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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