[发明专利]满足无人机用发动机宽包线范围推力需求的控制方法

说明书

本发明涉及一种满足无人机用发动机宽包线范围推力需求的控制方法，涉及发动机技术领域。本发明通过发动机性能仿真及试验验证，获取了不同温度下发动机着陆推力、飞行慢车推力、飞行最大推力的发动机高转转速和风扇后气流温度参数，据此设计了发动机推力控制策略，制定了一种满足无人机宽工作范围稳定工作及油门‑推力特性控制的设计方法，解决了无人机在高升限、宽温域范围内要求发动机飞行推力较大、着陆推力较低的使用需求。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种满足无人机用发动机宽包线范围推力需求的控制方法。

背景技术

随着无人机市场蓬勃发展，对于中小型动力装置的需求日益迫切，无人机动力非常关注使用包线范围，为满足无人机高升限、超低空、掠海飞行、高速机动等特点，对发动机提出了飞行中推力增大、着陆推力尽可能小的使用需求。该无人机用小型双转子涡轮风扇发动机的结构组成为：低压转子由一级风扇和一级低压涡轮组成，高压转子由高压压气机(包括一级轴流压气机和一级斜流压气机)和一级高压涡轮组成，燃烧室的形式为半折流环形燃烧室，排气形式为内、外涵分别排气。该发动机的突出特点是尺寸小、重量轻、结构紧凑、可多次重复使用。通过发动机性能仿真及试验验证，获取了不同进气温度、飞行马赫数下发动机着陆推力、慢车推力、最大起飞推力的发动机性能参数。

如何设计一种发动机推力控制策略，满足无人机用发动机在宽工作范围内稳定工作且推力可控的要求，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种发动机推力控制策略，以满足无人机用发动机在宽工作范围内稳定工作且推力可控的要求。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种满足无人机用发动机宽包线范围推力需求的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、发动机控制参数选择：选择风扇后空气总温T_t13作为参与控制的参数，所述风扇后空气总温T_t13为高压转子进口总温，风扇后空气总温T_t13除了随环境温度Th和飞行马赫数Ma变化之外，还与发动机低压转子的运行工况有关；

步骤2、发动机稳定工作控制算法制定：将所设定控制区域分为三个区，在相同油门控制电压值Uy下，风扇后空气总温低于T_{t13_L}以下或高于T_{t13_H}时采用物理转速控制方法，在T_{t13_L}与T_{t13_H}之间时采用折合转速控制方法，电压Uy在所设定控制区域内全部有效；T_{t13_L}为发动机工作包线中，发动机风扇后空气总温下限值，T_{t13_H}发动机工作包线中，发动机风扇后空气总温上限值；

步骤3、发动机控制参数设置：

1)温度区域边界参数制定：

将T_{t13_L}设置为：在-45℃进气条件下，发动机地面滑行推力时的风扇后空气总温T_t13，将T_{t13_H}设置为：在45℃进气条件下，发动机巡航最大推力时的风扇后空气总温T_t13；

2)油门控制电压参数制定：

根据发动机工作特性采用三点分段线性的表达方式：即选取10V 对应发动机巡航最大推力，1V对应发动机地面滑行推力，中间选取 4V对应发动机空中慢车推力，临近两点之间按线性插值；