[發(fā)明專利]在試驗中模擬渦輪發(fā)動機性能參數的方法和多電高溫渦輪模擬器

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• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111751078A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 謝昌松;董愛群
• 申請（專利權）人: 成都志勝空天動力科技有限公司
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;B64F5/60
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊鵬

本發(fā)明實施例提供一種在試驗中模擬渦輪發(fā)動機性能參數的方法和多電高溫渦輪模擬器，涉及發(fā)動機領域。該在試驗中模擬渦輪發(fā)動機性能參數的方法包括：根據獲取的目標流量、目標壓比和目標排氣總溫，計算出在目標工作狀態(tài)下的目標轉速；根據目標排氣總溫，計算目標余氣系數；根據目標轉速，控制電機，使電機的轉速等于目標轉速；在目標轉速下，控制噴管的喉道面積，以使多電高溫渦輪模擬器的壓比為目標壓比；在目標壓比下，根據目標余氣系數，控制燃燒室的燃油泵，以使燃燒室的余氣系數等于目標余氣系數。本發(fā)明實施例能夠實現模擬真實渦輪發(fā)動機工作狀態(tài)或縮比模擬發(fā)動機工作狀態(tài)的功能。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)動機領域，具體而言，涉及一種在試驗中模擬渦輪發(fā)動機性能參數的方法和多電高溫渦輪模擬器。

背景技術

渦輪模擬器又稱渦輪動力模擬器(Turbine Powered Simulator,簡稱TPS)，是一種用于在飛行器縮比風洞試驗研究中用于模擬發(fā)動機的進排氣流場，以反映發(fā)動機工作對飛行器的影響的試驗裝置。

目前常見的渦輪模擬器方案有以下2種：

第一，壓縮空氣驅動的方案。這種渦輪模擬器以壓縮空氣為能源，驅動渦輪，渦輪帶動軸流壓氣機由進氣口抽吸空氣，向后排出。軸流壓氣機排氣與渦輪排氣混合共同排出成為噴流。這種方案應用較為廣泛。由于不使用高溫部件，技術相對簡單，使用比較方便。

第二，電驅動渦輪動力模擬器(Electric Motor Powered Aero-engineSimulation，簡稱EMPAS)。這種渦輪模擬器以電機驅動軸流壓氣機，取代壓縮空氣驅動的空氣渦輪。此裝置不需要額外提供壓縮空氣，但需要供電。

以上兩種渦輪模擬器的核心功能部件均是軸流壓氣機，區(qū)別在于采用何種方式帶動軸流壓氣機轉動。都是通過軸流壓氣機部件的工作實現對氣流抽吸、增壓作用，并藉由軸流壓氣機后較高的壓力實現高速噴射，以在風洞試驗或其它試驗中模擬發(fā)動機對進氣道的反壓作用，和機身周圍的流場分布影響。

現有的兩種渦輪模擬器出口氣流溫度低，而真實發(fā)動機出口氣流溫度較高。而且排氣速度較低，與真實發(fā)動機差異很大。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種在試驗中模擬渦輪發(fā)動機性能參數的方法和多電高溫渦輪模擬器，其能夠實現模擬真實渦輪發(fā)動機工作狀態(tài)或縮比模擬發(fā)動機工作狀態(tài)的功能。

本發(fā)明的實施例是這樣實現的：

第一方面，本發(fā)明實施例提供一種在試驗中模擬渦輪發(fā)動機性能參數的方法，用于在試驗中，利用多電高溫渦輪模擬器，模擬真實渦輪發(fā)動機的性能參數，所述多電高溫渦輪模擬器包括：外機匣、內機匣、壓縮裝置、電機、燃燒室和噴管，所述內機匣安裝于所述外機匣內，并與所述外機匣圍成進氣通道，所述電機安裝于所述內機匣內，所述壓縮裝置與所述電機傳動連接，所述燃燒室與所述外機匣連接，并與所述壓縮裝置的出口通道連通，所述噴管與所述燃燒室連接，所述方法包括：

獲取目標工作狀態(tài)的目標流量、目標壓比和目標排氣總溫；

根據所述目標流量、所述目標壓比、所述目標排氣總溫、以及所述壓縮裝置的特性，計算出在所述目標工作狀態(tài)下的目標轉速；

根據所述目標排氣總溫，計算目標余氣系數；

根據所述目標轉速，控制所述電機，使所述電機的轉速等于所述目標轉速；

根據所述目標余氣系數，控制所述燃燒室的燃油泵，以使所述燃燒室的余氣系數實時動態(tài)地等于所述目標余氣系數；

在所述目標轉速和余氣系數下，控制所述噴管的喉道面積，以使所述多電高溫渦輪模擬器的壓比為所述目標壓比。

在可選的實施方式中，在所述獲取目標工作狀態(tài)的目標流量、目標壓比和目標排氣總溫的步驟之前，所述方法還包括：