[发明专利]一种变旋翼转速直升机的控制方法及控制装置

说明书

本发明公开了一种变旋翼转速直升机的控制方法，所述变旋翼转速直升机具有连续无级变速传动机构以及动力涡轮转速可变的涡轴发动机；首先根据大气环境、前飞速度、旋翼转速计算出直升机需求功率；然后根据所述直升机需求功率计算涡轴发动机在一定动力涡轮转速条件下的发动机性能参数；最后，以所述发动机性能参数作为初猜值，以变速分配因子为优化变量，对所述变旋翼转速直升机的直升机/发动机综合系统性能计算模型进行优化求解，并按照求解得到的最优变速分配因子对连续无级变速传动机构和动力涡轮进行控制。本发明还公开了一种变旋翼转速直升机的控制装置。本发明可同时获得最优旋翼转速及动力涡轮转速，显著改善直升机/发动机系统的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种直升机控制方法，尤其涉及一种变旋翼转速直升机的控制方法，属于航空宇航推进理论与工程中的系统控制、优化与仿真技术领域。

背景技术

近年来，降低发动机废气排放与燃油消耗的要求越来越高[Goulos I,PachidisV,Dippolito R,et al.An Integrated Approach for the Multidisciplinary Designof Optimum Rotorcraft Operations[J]]。对于直升机而言，采用变旋翼转速技术可以有效降低涡轴发动机的油耗与废气排放。然而，考虑到特定的转子转速可能会激起机身部件的固有频率以及发动机的效率在相对较窄的转速范围内最优，现代涡轴发动机基本围绕定转速运行，输出转速允许的变化范围基本不超过15％[Kalinin D V.MultithreadedContinuously Variable Transmission Synthesis for Next-Generation Helicopters[C]]。当涡轴发动机在远离设计点的转速下工作时，动力涡轮的效率是持续下降的，但初步的理论研究表明，主旋翼和发动机的效率随着转速发生变化，间接证实了降低发动机燃油消耗可能性。不同的直升机飞行状态，存在最优的主旋翼转速，使直升机的需求功率最小。而对于涡轴发动机而言，不同的功率负载，对应着一个最优的动力涡轮转速。这两个最优转速通常是不同的，主要取决于直升机子系统与发动机子系统的特性，且随着飞行条件的变化而变化。为了最大程度地降低发动机的燃油消耗，很显然，主旋翼、发动机应该工作于各自的最优转速。然而，目前的直升机通常采用固定传动比的传动装置，造成主旋翼转速严格取决于发动机输出转速，此时，两个子系统难以达到各自最佳的运行状态。