微型涡轮发动机控制系统仿真及台架试验_张天宏

航空小型动力装置试验台测试系统
张天宏;黄向华
【期刊名称】《航空动力学报》
【年(卷),期】2001(16)2
【摘要】针对航模、无人驾驶侦察机和靶机等飞行器经常采用带螺旋桨的活塞式
小型动力装置 ,本文设计了一种小型台架测试系统。

文章介绍了系统的组成、硬件设计、软件设计及系统的应用。

测试结果表明,该系统具有测试精度高、可靠性好、操作和维护方便等特点 ,可用于小型飞行器的生产、科研。

【总页数】4页(P189-192)
【关键词】动力装置;试验台;测试系统;航空;小型飞行器
【作者】张天宏;黄向华
【作者单位】南京航空航天大学动力工程系
【正文语种】中文
【中图分类】V228.4;TP274
【相关文献】
1.航空仪表系统测试设备的设计与小型化方法分析 [J], 吴克兵
2.MSG-3在小型航空器系统/动力装置维修要求制订中的应用 [J], 崔浩;王珍珍
3.经济实用的小型动力装置试验台测试系统 [J], 张天宏;黄向华
4.小型航空活塞发动机试验台数据采集系统设计 [J], 郑里鹫;田钧;杨林初
5.探讨航空仪表系统测试设备的设计与小型化方法 [J], 宁春玲
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航空发动机控制系统的实时仿真技术张天宏【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】5页(P26-30)【作者】张天宏【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院【正文语种】中文随着航空发动机技术的发展，其对发动机控制系统的设计要求日益提高。

全权限数字电子控制（Full Authority Digital Electronic Control，FADEC）是现代航空发动机的重要特征之一。

FADEC系统是一种典型的复杂嵌入式控制系统，具有极高的可靠性要求。

航空发动机控制系统设计正面临着控制任务多、复杂度高、难度大且需求多样化的技术挑战，传统的量体裁衣和基于经验的设计流程已经不能适应现代航空发动机控制技术的发展需求，迫切需要采用先进的设计理念和高效的研发手段加以应对。

美国英国等技术先进国家在航空、汽车等复杂嵌入式控制系统研制领域已广泛采用基于模型的设计（Model Based Design, MBD）理念。

所谓MBD是指，在整个控制系统的开发过程中使用系统模型作为载体进行方案评估、验证和目标系统的发布，整个开发流程呈现一种从上至下的技术分解以及从下而上的系统综合过程，即所谓的“V”形体系结构。

与传统的基于经验的设计方法相比，基于模型的设计方法有助于更好地理解备选设计方案和权衡设计要素，从而能够对复杂系统进行高效的优化设计。

设计师采用图形化的工具快速构建各种系统模型，将现有的C代码与标准控制模块库整合，实现基于代码复用的自动代码生成，使嵌入式控制系统设计效率大幅度提高。

基于MBD理念开展复杂嵌入式控制系统研发的必要条件是拥有一种合适的实时仿真平台，这种仿真平台一方面能实时运行控制对象或控制器本身的模型；另一方面要具备与控制器实物或控制对象的信号接口能力。

基于这样的仿真平台可以构建控制器快速原型（RCP），或者开展控制器实物在回路仿真（HIL）[1-2]。

通过实时仿真，能够及时发现各种模型之间的差异，而不需要等到设计周期完成后才发现存在的问题。

2006年10月第27卷 第5期推 进 技 术J OURNAL OF PRO PUL SI ON TECHNOLOGYOct 2006V ol 27 No 5微型涡轮发动机控制系统仿真及台架试验*张天宏,黄向华,曹 谦(南京航空航天大学能源与动力学院,江苏南京210016)摘 要:在某微型涡轮发动机控制系统开发过程中,为研究该发动机控制规律,提出一种半物理仿真和台架试验结合的研究方法。

设计了包含电子控制器在回路的半物理仿真试验,通过分析原控制逻辑以及起动过程存在的问题,提出对起动控制规律的改进和优化,开展了基于原配电子控制单元和工控机的台架试验,验证了优化后的控制规律,并将其应用于控制器开发。

本文提出的方法可避免大量的实物台架试验,缩短控制器的研制周期。

关键词:微型涡轮发动机+;控制系统;半物理仿真;台架试验中图分类号:V 235 1 文献标识码:A 文章编号:1001-4055(2006)05-0445-05* 收稿日期:2005-10-15;修订日期:2005-12-29。

基金项目:国防科研基金(K1601060711)。

作者简介:张天宏(1968 ),男,副教授,博士,研究领域为航空发动机控制、建模与故障诊断。

Control syste m si m ulati on and bed test for m icro tur bi ne e ngi neZHANG T ian -hong ,HUANG X i a ng -hua ,CAO Q i a n(Coll of Energy and Pow er ,N an jing U niv of A e ronautics and A stronautics ,N an ji ng ,210016,Chi na)Abstrac t : A m ethod co m bini ng se m -i physical s i m u l a tion and bed test w as proposed for study i ng the contro l sche m e i n the deve lopment process o f the contro l syste m fo rM icro T urb i ne Eng ine(M TE).The exper i m ent p l a tfor m w as deve loped w it h E l ectronic Contro lU n it(EC U )i n l oop .A fter ana l y zi ng the o rig i nal contro l log ic and t he prob l em s encounte red i n the startup process ,t he i m provem ent and opti m i za ti on o f t he sta rt control schem e w ere proposed and ver ified by the bed testw it h the or i g-i nal EC U and an i ndustry co m puter i n l oop ,respecti ve l y.T he who l e control sche m e i m proved w as adopted by the ne w l y deve-l oped contro ll e r .The me t hod proposed has sho rt deve l op m ent per i od for the fact that a l o t of i gn iti on expe ri m ents are avo ided .K ey word s : M icro turb i ne eng i ne +;Contro l syste m;Se m -i phy si ca l si m u lati on ;B ed test1 引 言微型涡轮发动机(MTE )体积小、重量轻、结构紧凑,在高速微型无人驾驶飞机上具有重要的应用前景[1~4]。

某小型涡轮喷气发动机改进设计
某小型涡轮喷气发动机改进设计
某型中程、中高空无人飞行器研制对动力装置提出了更高的性能要求.对某型涡轮喷气发动机进行了改进、改型设计.在结构和性能等方面采用了多项技术改进措施,提高了发动机的1次连续运行时间,延长了累计使用寿命,并使发动机的增压比、绝热效率和空气流量都得到了不同程度的.提高;对第1级压气机转子重新进行了全三维气动设计,改善了压气机部件性能,增大了发动机在最大转速下的推力,降低了发动机的单位耗油率.
作者：戴四敏于军孙杨 DAI Si-min YU Jun SUN Yang 作者单位：中国航天科工集团三院三十一所,北京,100074 刊名：航空发动机英文刊名： AEROENGINE 年，卷(期)： 2008 34(4) 分类号：V2 关键词：涡轮喷气发动机结构性能改进设计。

飞行器动力工程专业核心课程教学改革初探——以“航空发动机控制原理”课程为例周文祥，潘慕绚，黄金泉，张天宏（南京航空航天大学能源与动力学院，江苏 南京 210016）【摘要】“航空发动机控制原理”课程是飞行器动力工程专业的核心主干课程。

以“航空发动机控制原理”课程为例，系统地探讨了“新工科”及大类通识教育背景下，线上与线下、课内与课外的融合式教学方法在工科非热门专业核心课程教学过程中的探索，供相关专业课程建设参考。

【关键词】线上与线下；混合式教学；教学改革；飞行器动力工程【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-5065（2021）06-0011-040 引言南京航空航天大学（以下简称“南航”）飞行器动力工程专业是国家级特色专业、教育部“卓越工程师教育培养计划”专业、江苏省品牌专业，2020年入选教育部国家级一流本科专业建设试点，专业建设整体水平处于国内前列。

目前，国家和地方发展战略都对飞行器动力工程专业的创新型人才培养提出了强烈需求。

2017年，国家级航空发动机及燃气轮机重大专项开始实施，其核心目标是实现我国航空发动机研制方式从测绘仿制向自主设计的彻底转变，建立航空发动机和燃气轮机自主创新的基础研究、技术与产品研发和产业体系。

控制系统是航空发动机的“大脑”，是保障发动机安全、可靠、高效运行的关键，发动机控制技术是亟待突破的核心技术。

“航空发动机控制原理”课程是培养航空发动机控制研究方向创新型人才的关键环节，是培养发动机控制系统总体及部件设计技术人才的必修课程。

笔者以航空发动机控制原理为例，系统阐述了“新工科”及大类通识教育背景下飞行器动力工程专业核心课程教学改革的建设思路与措施，供同类高校参考[1-6]。

收稿日期：2021-4-1作者简介：周文祥（1980—），男，江苏南京人，博士，副教授，研究方向为航空发动机建模与控制；潘慕绚（1977—），女，江西九江人，博士，副教授，研究方向为航空发动机控制与故障诊断；黄金泉（1963—），男，江苏泰兴人，博士，教授，研究方向为航空发动机建模、控制与故障诊断；张天宏（1968—），男，江苏仪征人，博士，教授，研究方向为航空发动机控制与测试。

小型涡轮发动机三维装配工艺设计仿真系统研究周建华张海（北京动力机械研究所，北京100074）摘要：为缩短小型涡轮发动机装配工艺设计周期，提高装配工艺设计手段和效率，提出小型涡轮发动机三维装配工艺设计仿真系统，给出系统框架和主要功能，讨论实现三维装配工艺设计仿真系统的关键技术，介绍了系统的使用方法及系统的特点和应用范围。

关键字：小型涡轮发动机；三维装配；装配工艺设计仿真；仿真1引言小型涡轮发动机装配过程不同于一般机械产品的装配，小型涡轮发动机结构复杂，组成零件数量多，且零件间的装配关系复杂，装配精度高，装配质量对发动机的性能具有很大影响。

目前，小型涡轮发动机装配工艺设计主要采用计算机辅助工艺过程设计系统进行，但仍然停留在二维产品设计的基础上，没有将装配工艺过程、装配零件及装配过程有关的制造资源紧密结合在一起实现装配过程仿真。

为了提高小型涡轮发动机装配工艺设计质量，确保小型涡轮发动机装配质量，开发三维装配工艺设计仿真系统，实现发动机装配全过程的仿真，具有重要意义。

2系统主要功能三维装配工艺设计仿真系统包括两方面的内容，一是建立三维装配模型；二是对装配全过程进行仿真，包括对零件。

工艺设备和设备、装配路径等进行仿真。

系统主要功能如下：将小型涡轮发动机三维装配模型转换成三维装配工艺设计仿真系统可以读取的文件类型，并读取三维装配模型中的零、部件结构信息和属性信息，建立装配结构树，可以对结构树进行二次编辑，更新零件、修改零件属性；通过人机交互的方式进行装配工艺设计，定义小型涡轮发动机装配过程的所有装配步骤（即工序）及每个装配步骤中的所有活动（即工步），建立三维装配模型。

活动类型主要有直线、径向运动、螺旋运动及曲线运动等；装配过程仿真，即对已完成设计的三维装配模型进行仿真，并将装配仿真结果转换成动画演示，可以实现以工序、工步为对象的控制播放。

动画通过用标准动画录制工具抓取、编辑和播放；工程分析，即分析装配路径、装配顺序的可行性，进行干涉检查，分析工具可达性，检查装配空间可操作性等。

微型燃气涡轮发动机实验指导书中国民航大学发动机运行与控制实验室目录实验1：发动机启动、运行演示实验....................................... 1..实验2：发动机推力实验................................ 错. 误!未定义书签。

实验3：微型涡轮喷气式发动机控制综合实验.............. 错误!未定义书签。

实验4：发动机循环及效率实验.......................... 错误!未定义书签。

实验5：涡喷发动机部件效率实验........................ 错误! 未定义书签。

开放选题：涡喷发动机性能分析.......................... 错误!未定义书签。

实验1:发动机启动、运行演示实验实验目的熟悉CM14发动机软、硬件设备；掌握CM14发动机启动、运行和停机方法；熟悉并掌握应用小型涡轮燃气涡轮实验台数据采集系统获取实验数据。

实验设备CM14发动机（含油箱和引燃气体）；数据采集系统；控制计算机（已安装Armfield 软件）；AMT 软件。

实验步骤（1）准备（提前完成）A.燃油、滑油混合可选用燃油JP-4 Paraffin或jet A-1，由于涡轮机需要燃油润滑，因而必须在燃油中混入4.5%的润滑油（Aeroshell 500 turbine oil）。

润滑油在启动和停机过程中会起到润滑发动机的作用，当激活关机按钮时，混油润滑剂的燃油会停止流入发动机，发动机内残留的燃油在热端挥发，在涡轮机表面形成润滑油层；下次开机启动时，这些润滑油也会润滑发动机。

不允许在润滑剂的情况下运行发动机，否则会对发动机造成不可逆的损害。

油箱的容量是5升，滑、燃油混合时应遵循以下顺序：用量筒量取250m壳牌500航空涡轮机润滑油，并倒入混合容器内；图1-1控制软件界面（发动机示意图）（2）启动为保证发动机正常启动，必须严格按照以下顺序进行操作：点击控制计算机软件界面的电源按钮（“Power Or）”点击控制计算机软件界面的允许按钮（“ En ab©点击控制计算机软件界面的启动按钮（“Start ”当按下启动按钮（“ Start）”之后，发动机便开始启动，不再需要其他任何操作。