[發(fā)明專利]一種發(fā)動機燃燒模態(tài)識別方法

在審

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• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN107420221A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊慶春
• 申請（專利權）人: 楊慶春
• 主分類號: F02K7/10
• 分類號: F02K7/10;F02K7/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機領域，尤其涉及一種超燃沖壓發(fā)動機燃燒模態(tài)識別方法。

背景技術

雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機可以在很寬的馬赫數(shù)(Ma＝4～8)范圍內(nèi)工作，飛行速度和燃燒室加熱比變化很大，使得在整個工作范圍內(nèi)設計一種燃燒模態(tài)是不可行的，需要設計不同的燃燒模態(tài)來適應大范圍變化的飛行條件，通過模態(tài)轉(zhuǎn)換技術達到高超聲速巡航飛行。

雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機的燃燒模態(tài)可以劃分為亞燃和超燃兩種模態(tài)，燃燒模態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是一個強烈的突變過程，不僅表現(xiàn)在燃燒室流場特征的突變，而且也在發(fā)動機的推力上引起明顯變化。對于吸氣式推進系統(tǒng)而言，飛行馬赫數(shù)越高，氣動推進平衡的敏感性也越大。因而，識別發(fā)動機當前所處的燃燒模態(tài)，并能夠預測發(fā)動機何時發(fā)生燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換，對于超燃沖壓發(fā)動機飛行控制特別重要，是實現(xiàn)大氣層內(nèi)高超聲速飛行的基礎。

在超燃沖壓發(fā)動機的地面實驗中，常用的燃燒模態(tài)識別方法主要是采用先進的光學測量技術，在獲取燃燒場的馬赫數(shù)分布和激波結(jié)構(gòu)的基礎上確定燃燒模態(tài)，但在高超聲飛行條件下，不具備開展光學測量的條件，而且攜帶先進的測量儀器也會明顯降低發(fā)動機的推重比。另外一種方法是測量燃燒室沿程壁面壓力分布，反算出燃燒場馬赫數(shù)大小，進而確定發(fā)動機的燃燒模態(tài)，但是燃燒場反算精度太低，而且所需的壓力傳感器數(shù)量太多，不能用于模態(tài)控制系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，也不具備對燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換做出提前預警的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種發(fā)動機燃燒模態(tài)識別方法，以解決現(xiàn)有技術中對超燃沖壓發(fā)動機的燃燒模態(tài)進行識別的操作較為復雜，難以實現(xiàn)的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種發(fā)動機燃燒模態(tài)識別方法，包括：在飛行器處于不同飛行馬赫數(shù)的情況下，確定由于超燃沖壓發(fā)動機燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換引起所述發(fā)動機的隔離段出口出現(xiàn)負熵區(qū)間時所述隔離段出口的臨界壓力值，其中，所述臨界壓力值包括：所述發(fā)動機由超燃模態(tài)向亞燃模態(tài)轉(zhuǎn)換時所述隔離段出口的壓力值，以及所述發(fā)動機由亞燃模態(tài)向超燃模態(tài)轉(zhuǎn)換時所述隔離段出口的壓力值；確定所述發(fā)動機在燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，所述壓力值區(qū)間對應的飛行速度區(qū)間；根據(jù)所述壓力值區(qū)間和所述飛行速度區(qū)間，計算由于所述發(fā)動機燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換導致激波串前緣位置的變化以及激波串長度的變化；根據(jù)所述發(fā)動機燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換后激波串前緣位置的變化以及激波串長度變化，確定識別所述發(fā)動機燃燒模態(tài)的情況下在所述發(fā)動機隔離段布置壓力傳感器的位置；在確定出的所述位置處，布置壓力傳感器，在所述發(fā)動機工作狀態(tài)下，使用所述傳感器測量發(fā)動機隔離段的壓力值；按照如下公式計算燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換的裕度δ：

其中，P₁是在不存在燃燒背壓的情況下，所述隔離段的壓力，P_*是設置于所述隔離段的壓力傳感器測得的壓力，P_cr是所述臨界壓力值；當判斷所述發(fā)動機是否由超燃模態(tài)向亞燃模態(tài)轉(zhuǎn)換時，所述P_*為設置于所述隔離段出口處的壓力傳感器測得的壓力值，所述P_cr是所述發(fā)動機由超燃模態(tài)向亞燃模態(tài)轉(zhuǎn)換時所述隔離段出口的壓力值；當判斷所述發(fā)動機是否由亞燃模態(tài)向亞燃模態(tài)轉(zhuǎn)換時，所述P_*為設置于所述隔離段入口處的壓力傳感器測得的壓力值，所述P_cr是所述發(fā)動機由亞燃模態(tài)向超燃模態(tài)轉(zhuǎn)換時所述隔離段出口的壓力值；當計算出的所述δ＞0時，發(fā)動機處于超燃模態(tài)；當計算出的所述δ＜0時，發(fā)動機處于亞燃模態(tài)。

其中，隔離段流場的比熱容與隔離段流場的溫度正相關。

其中，所述壓力傳感器的量程范圍在0MPa～0.5MPa之間。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明提供的方案，通過測量隔離段的壓力與事先確定出的燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換的隔離段壓力臨界值進行比較，通過自定義的發(fā)動機燃燒模態(tài)識別裕度來識別發(fā)動機的燃燒模態(tài)，與現(xiàn)有技術相比，降低了操作的復雜度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例1提供發(fā)動機燃燒模態(tài)識別方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例2中涉及到的超燃沖壓發(fā)動機的幾何結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例2中涉及到的超燃沖壓發(fā)動機燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換引起的隔離段壓力突變的示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例2中涉及到的超燃沖壓發(fā)動機燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換導致激波串長度的變化的示意圖；