[发明专利]一种航空发动机高压涡轮故障引起的卡滞能量估算方法

权利要求书

1.一种航空发动机高压涡轮故障引起的卡滞能量估算方法，其特征在于，包括：

步骤一：计算压气机功L_C；

步骤二：计算高压涡轮输出功L_T；

步骤三：获取飞机功率提取量L₁、发动机附件功率提取量L₂以及转子机械效率η_mh；

步骤四：根据功平衡原理计算涡轮卡滞能量ΔL_t：

ΔL_t＝L_T-L₁-L₂-L_C·η_mh。

2.根据权利要求1所述的航空发动机高压涡轮故障引起的卡滞能量估算方法，其特征在于，步骤一中，所述计算压气机功L_C包括：

S101：获取发动机进口截面的进气总温T₁、进气总压P₁、进气静压P_1s以及进口几何面积A₁，计算进口换算流量W_1R：

其中，W₁为发动机进气流量，K为气动常数，q(λ)为气动函数；

S102：获取风扇进口总温T₁₃和出口总温T₂₃、风扇进口总压P₁₃和出口总压P₂₃，计算风扇压比π_f以及效率η_f：

P₂₁＝(P₁₃+P₂₃)/2

T₂₁＝(T₁₃+T₂₃)/2

π_f＝P₂₁/P₁

其中，P₂₁为风扇出口总压，T₂₁为风扇出口总温，k为比热比，T₂为风扇进口总温；

计算故障时刻风扇功L_f：

L_f＝W₁C_P1(T₂₁-T₁)；

其中，C_P1为风扇进口比热容；

S103：获取压气机的进口总温T₂₅、进口总压P₂₅、出口总温T₃以及出口总压P₃，计算压气机压比π_c以及效率η_c；

π_c＝P₃/P₂₅

根据压气机换算转速以及压比，从压气机特性图上差值获取压气机换算流量W_2R25；

计算压气机功L_C：

其中，T₂₅为压气机进口总温，C_p25为压气机进口比热容，η_c为压气机效率。

3.根据权利要求2所述的航空发动机高压涡轮故障引起的卡滞能量估算方法，其特征在于，步骤二中，所述计算涡轮输出功L_T包括：

S201：获取主燃烧室燃油流量W_f、压气机出口总温T₃、压气机出口总压P₃，计算出燃烧室出口总温T₄以及出口总压P₄：

W₃₁＝W₂₅(1-δ₁-δ₂)

W₄＝W₂₅(1-δ₁-δ₂)+W_f

其中，C_P3为压气机出口比热容，C_P4为燃烧室出口比热容，η_b为燃烧效率，H_u为燃油热值，W_f为燃烧室燃油流量，W₃₁为燃烧室进口空气流量，W₄为燃烧室出口燃气流量，δ₁为压气机中间引气比例，δ₂为压气机后引气比例；

P₄＝P₃·σ_B

其中，σ_B为主燃烧室总压恢复系数，从燃烧室特性图上插值获得；

S202：计算高压涡轮进口燃气流量W₄₁、高压涡轮进口总温T₄₁以及低压涡轮进口温度T₄₉：

W₄₁＝W₄+W₂₅(1+β₁)

其中，β₁为进入高压涡轮导叶的冷却气比例；

其中，C_P41为高压涡轮导向器出口比热容；

根据低压轴功平衡：

其中，W₄₉为低压涡轮转子进口燃气流量，C_P49为低压涡轮转子进口截面比热容，η_mL为低压转子机械效率，T₆为内涵出口燃气温度；

S203：根据能量守恒原理获得高压涡轮出口总温T₄₃：

其中，C_P49为低压涡轮转子进口截面比热容，W₄₉为低压涡轮转子进口燃气流量，T₄₉为低压涡轮进口温度，β₂为从压气机引气到低压涡轮导向器的冷却气比例，T₂₇为压气机中间级引气温度，C_P27为压气机中间级引气气流的比热容，C_P43为低压涡轮转子出口比热容，W₄₃为低压涡轮转子进口燃气流量；

S204：计算高压涡轮功L_T：

L_T＝W₄₁C_P41(T₄₁-T₄₃)

其中，C_P41为高压涡轮导向器出口比热容。