涡喷涡扇发动机控制系统建模与仿真实验报告

某型涡喷发动机起动仿真模型的建立摘要:通过对某型航空涡轮喷气发动机起动过程的分析,建立了该型发动机起动过程的仿真模型。

使用表明,该模型真实、准确,完全满足机务训练的要求。

关键词:航空发动机起动过程仿真1 引言航空发动机从转速为零加速到慢车转速的过程,称为发动机的起动过程。

这是一个自动过程,起动机构的各个部件按严格的顺序进行工作,稍有差错就会发生故障。

因此,无论是从发动机试车模拟完整性的角度,还是从故障研究的角度出发,起动过程都是必须要重点研究和模拟的过程之一。

由于发动机的性能主要是指发动机起动以后的性能指标,起动过程的仿真研究一直没有引起人们的足够重视。

为了真实地模拟发动机地面试车的全过程,较好地进行起动过程中故障的模拟和研究,本文根据某型涡喷发动机起动过程的实际特点,建立了该型发动机起动过程的数学模型。

2 发动机起动过程的时序发动机的起动过程是按严格的顺序进行的,在这个过程中,起动机构的各部件按一定次序先后投入工作。

它们的工作过程如下:(1)将油门手柄从停车位置推到慢车位置;(2)按下“起动”按钮后,起动机开始带动高压转子旋转,中介油泵和主燃油泵同时工作;(3)按下起动按钮后1.6秒,燃油急降电磁活门通电,活动铁芯推动活门左移,使等差活门弹簧室与低压腔相通,等差活门左移,使斜盘角度减至最小,同时等差活门的回油槽也接通低压腔,结果使起动供油量接近于零,同时点火线圈向点火电咀供电;(4)当按下起动按钮后7.1秒时,起动电磁开关根据时间自动器控制的时间程序而通电,来自主燃油泵定压油路的燃油,经过起动活门后,相对于压力的压差值为0.414±0.049MPa(4.5±0.5kg/cm2),通过单向活门及起动燃油总管进入点火器内的起动喷咀,在点火器内,燃油与空气混合并被点燃,形成点火源。

(5)在按下起动按钮后16.6s,时间自动器的凸轮断开燃油急降活门。

柱塞泵斜盘角度增大,油泵供油量增加,分配器活门打开燃油流入主燃烧室喷咀的油路,向主燃烧室供油。

涡喷发动机非线性模型实验指导书一、实验任务1. 学习借助matlab/simulink软件搭建涡喷发动机非线性模型的方法；2. 掌握涡喷发动机模型仿真的原理和实施方法；3. 认识微型涡喷发动机的实时仿真平台，了解系统仿真在发动机控制系统设计中的作用。

二、实验基本原理针对航空发动机直接进行控制算法的硬件实现，然后在真实工作环境下进行试验具有很高的风险和费用。

为此，需发展降低风险的有效方式——控制系统仿真技术，其对于控制系统的开发和研究具有重要的实际意义。

从控制系统仿真的目的来看，发动机控制系统仿真按照实物和仿真部分的不同分为以下两种：(1) 控制对象是真实的物理发动机，控制算法用控制原型机仿真实现，而不是最终的控制器硬件。

考虑到可能的控制算法修改，往往用一台可在实时情况下运行的实时仿真机来代替真实的控制器，这种仿真方式被称为快速控制原型（Rapid-control-prototyping）仿真。

matlab/simulink软件是实现发动机控制系统控制原型（Rapid-control-prototyping）仿真的最便捷方法。

matlab/simulink软件是一种基于MATLAB 的框图设计环境，实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真。

为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，只需单击和拖动鼠标操作就能完成，而且可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。

Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

(2) 控制对象的行为通过仿真实现，控制算法通过真实的控制器硬件实现。

涡扇发动机整机振动特性仿真分析发布时间：2021-10-19T08:53:24.157Z 来源：《城镇建设》2021年第5月15期作者：王淑金[导读] 针对涡扇发动机整机振动，开展了发动机整机三维建模、动力学特性仿真分析等工作。

王淑金海翔机械厂河北邯郸 057159摘要：针对涡扇发动机整机振动，开展了发动机整机三维建模、动力学特性仿真分析等工作。

建立了转子支承系统、静子承力系统动力学模型，对静子承力系统关键测点在转子不平衡量大小、分布及碰摩力作用下的振动响应特性进行了仿真分析。

仿真结果与实际发动机试验振动图谱的对比分析表明，特征频率点的响应吻合良好。

通过本研究，初步搭建起涡扇发动机整机振动机理仿真分析平台，对提高发动机振动机理研究能力和整机振动分析诊断水平有积极意义。

关键词：涡扇；发动机；振动分析1、前言在飞行过程中，发动机是动力保证，其工作的可靠性直接关系到飞行安全。

发动机振动不仅影响发动机本身的工作，而且影响配件和仪器的工作，结构的发动机振动应力较大，甚至会最终影响发动机的可靠性。

涡扇发动机的振动故障在军用和民用发动机上是不同的，导致大量的发动机提前返回工厂，降低了发动机的使用寿命，增加了维修费用。

据统计，90%以上的结构强度失效是由振动引起的或与振动有关的。

本文从飞机发动机研究的设计、生产、使用和维护方面研究了飞机发动机的振动问题。

2、飞机发动机振动源分析2.1转子故障引起的振动2.1.1转子不平衡“不平衡力”是涡扇发动机振动的重要原因之一。

由于不均匀的缺陷，转子材料的设计、热变形误差、制造、装配和转子在运行介质上的粘连转子或质量损失的过程中，使实际的转子中心的质量和重心产生偏移。

使转子出现质量不平衡[l]。

转子不平衡是影响涡扇发动机振动和噪声的一个重要因素。

它不仅直接威胁到飞机发动机的安全可靠运行，而且还能诱发其他类型的故障。

转子不平衡引起的振动故障是涡扇发动机常见的有害故障，是降低发动机振动的重要措施。

Internal Combustion Engine&Parts0引言航空发动机被誉为“现代工业皇冠上的皇冠”，是一个国家工业基础和科技水平的集中体现，其研制需要投入大量的时间和资金，而航空发动机模型则能有效缩短其研制周期、降低成本和风险，对于发动机性能分析和控制系统研发等起着重要作用。

目前，国内工程应用较多的航空发动机性能仿真模型主要是GasTurb[1]商用软件，其缺点在于代码封闭，用户无法根据需求修改程序，也不易兼容控制系统设计等多学科任务。

而NASA公开源代码的T-MATS[2]模块，可视化用户可以对其进行任意修改，使用灵活方便，且基于MATLAB/Simulink平台使得模块的应用方式和范围更广，有利于开展多学科耦合设计。

本文以涡轴发动机为对象，利用T-MATS模块建立其动态仿真模型，并开展仿真验证。

1基于T-MATS模块的涡轴发动机建模1.1T-MATS模块简介T-MATS（Toolbox for Modeling and Analysis of Thermodynamic Systems，热力系统建模和分析工具箱）模块是由NASA Glen研究中心2014年公开的一款内嵌于MATLAB/Simulink的热力学系统仿真库，包含涡轮机械模型、传感器模型、数值求解器和控制器模型等实用的仿真模块，能够方便地建立复杂的热力学系统模型以用于仿真和控制等研究。

对于发动机复杂的热力学过程，T-MATS 依据发动机的工作原理以及常用的经验公式，利用C语言编写部件的热力学计算流程，并使用Simulink的系统函数（S-Function）将其封装为Simulink模块，在利用Simulink面向对象的特性来提高模块通用性的基础上，也充分保证了模块的计算效率和计算精度。

1.2输入数据处理T-MATS工具箱提供了封装好的发动机基本部件模型，使用时只需要按照发动机的实际工作情况将模型依次连接就可以建立其基本的仿真模型，因此此处对模型的输入数据进行说明，特别是发动机的部件特性。

涡扇发动机进排气数值模拟研究摘要：通过完全抛弃发动机内部的流动，给定发动机进气口和排气口设置适当的边界条件的方法，模拟发动机的进排气影响。

首先利用日本航空宇航技术研究所的试验标模进行了计算验证，并将此方法应用到DLR-F6 标模上，取得了很好的效果。

1概述所谓发动机进排气动力影响，是指对于航空发动机，般其前部都要配置进气道，而后部配置尾喷管，这样进气道前面的进气流和尾喷管后面的尾喷流，都会对飞行器的外部流动产生干扰影响。

涡扇发动机的动力数值模拟（CFD ）的主要目的就是要计算发动机工作时发动机进气、排气对飞机气动特性的影。

CFD 是一种虚拟试验，可以完全抛弃发动机内部的流动，只需要给发动机进气口和排气口设置适当的边界条件，就可以准确的模拟发动机的进排气影响。

2动力边界条件涡扇发动机的动力模拟较为复杂，发动机内部涉及到空气压缩、燃烧、膨胀、做功等一系列问题，想完全真实模拟这些变化相当困难，也完全没有必要。

CFD 的特点就是配合合适的边界条件和初始条件计算网格区域的流动，因此可以完全忽略发动机内部的流动情况，只需给定适当的进气和排气边界条件。

涡轮风扇发动机中的内外涵道气流可以分别排出，也可以在排气系统内混合排出，两者在模拟方面没有本质区别，只是设置一个排气边界还是两个排气边界的问题。

2.1发动机入口边界发动机的入口（进气）边界对于计算区域来说相当于流体流出计算域，因此需要设置为出口类边界条件。

数值模拟中的出口边界包括压力出口和质量流量出口。

在发动机进排气模拟中，一般知道给定条件下的发动机进气流量系数MFR（流量系数定义为当时进入进气道的实际空气流量对未经扰动的来流直接撞入进气道应有流量之比），可以换算出进气质量流量。

因此在发动机的进气边界设置质量流量边界条件。

已知发动机的进气流量系数时，进气质量流量按下式计算：2.2发动机出口边界发动机的出口（排气）边界对于计算区域来说相当于流体流入计算域，因此需要设置为入口类边界条件。

飞机涡扇发动机的建模与仿真研究随着航空工业的不断发展，涡扇发动机已经成为了现代飞机最常用的动力装置。

在不同飞行工况下，涡扇发动机的性能和特性都有所不同，因此开展相关的建模和仿真研究显得尤为重要。

本文将着重讨论飞机涡扇发动机的建模与仿真研究。

一、涡扇发动机的构成与特点涡扇发动机是由高压压气机、低压压气机、燃烧室、涡轮和推力增强器5个部分构成的。

其中高压压气机和低压压气机共同驱动大的涡轮，形成推力，而燃烧室则是将油气混合物燃烧后产生高温高压的气体，驱动涡轮并产生动力输出。

涡扇发动机的特点是节省燃料、具有高速度、较大推力和低噪音等优点。

二、涡扇发动机建模的理论基础涡扇发动机建模是在对发动机实现物理建模的基础上建构的一种数学模型。

涡扇发动机建模的主要理论基础包括控制工程、热力学和流体力学等。

其中，控制工程主要用于分析和控制模型中的运动状态，热力学主要用于分析和描述发动机燃气流动和能量转换特性，而流体力学则主要用于分析和描述发动机漩涡流动、冷却通道和涡轮叶片的流场特性等。

三、涡扇发动机建模的关键技术涡扇发动机建模的关键技术包括建立数学模型、选取仿真软件和分析仿真结果三个方面。

建立数学模型时，需要考虑到发动机各部分之间的相互作用关系，并选择适当的数学变量进行描述。

选取仿真软件时，需要考虑软件的功能和性能，同时也需要考虑成本和易用性等方面因素。

分析仿真结果时，需要对仿真结果进行分析、比较和总结，并提出相应的优化方案。

四、仿真实验的设计和实施为了更加准确地进行涡扇发动机的建模和仿真研究，需要进行一系列的仿真实验。

在实验设计和实施过程中，需要注意以下几点。

首先，需要选取适当的实验工况，包括不同推力和高度等。

其次，需要选取相似理论，将实验所涉及的参数归一化。

最后，在实施实验时，需要精确控制实验环境，包括温度、气压等。

五、涡扇发动机的建模与仿真研究的应用涡扇发动机的建模与仿真研究在现代航空工业中应用非常广泛。

其中，主要包括发动机设计、发动机性能评估和飞行控制等方面。

1998年6月收稿;1999年3月收到修改稿。

**男　33岁　博士　北京航空航天大学406教研室　100083第14卷　第3期航空动力学报V ol .14No .31999年7月Journal of Aerospace Power July 1999涡扇发动机主燃油控制系统建模与仿真研究北京航空航天大学 程　涛**　祁　英　孟庆明【摘要】　以某型涡扇发动机及其主燃油系统液压机械式调节器为研究对象,在对发动机调节规律进行分析的基础上,建立了转速控制系统、加速控制系统的模型,以及温度传感器和温度放大器、叶片控制系统的元部件的模型。

根据所建立的数学模型,利用M A T L A B 中的仿真工具SIM U L IN K ,对各系统进行了仿真,为发动机主燃油系统的进一步改进提供了理论基础。

　主题词:　涡轮风扇发动机　燃油调节器　模型　仿真　分类号:　V 233.753该发动机为具有共同加力燃烧室和全状态超音速可调喷管的涡扇发动机,其燃油与控制系统采用混合式控制方案,主燃油控制系统采用机械液压式调节器,该调节器性能先进、功能完备、可靠性高。

加力及喷口调节采用结构简单、性能好的数字式电子控制系统,主要包括加力燃油计量装置,喷口控制装置及数字式电子控制器附件。

该发动机采用了全程多元复合调节的调节计划,在不同的工作状态和不同的工作条件下有不同的调节计划。

主燃油系统的功能是向主燃烧室供给燃油并自动保持发动机的给定工作状态。

1　闭环转速控制系统 发动机的闭环转速控制系统由发动机和转速控制器组成,控制器包括测量元件、放大元件和执行元件。

转速控制系统的任务是当油门操纵杆位置不变而发动机的外界条件变化时,自动保持慢车到最大工作范围内转子的给定转速并按温度修正;当油门操纵杆位置改变时,自动调节燃油流量,使发动机转速随油门操纵杆的位置而变化,转速控制器按上述要求实现供油量的自动调节。

1.1　转速测量元件 在节流工作状态下,高压转子的转速调节由离心式调节器来完成,其输入为弹簧压缩量h 和转速n 2,输出为导杆位移y 。

第25卷第12期2010年12月航空动力学报Journal of Aerospace PowerVo l.25No.12Dec.2010文章编号:1000 8055(2010)12 2816 05基于AMESim 的涡扇发动机控制系统综合仿真任新宇1,王建礼2,赵小龙2(1.西北工业大学动力与能源学院,西安710072;2.中国航空工业集团公司西安航空动力控制公司,西安710077)摘 要:以A M ESim 为平台,采用模块化的设计方法,分别建立航空发动机、传感器、燃油系统、电子控制器和执行机构数学模型.将模块封装打包建立涡扇发动机控制系统模型库,并将之组成为完整的发动机及调节器系统综合仿真平台.以主燃油控制系统为例,介绍了各仿真模块的建立过程,仿真结果表明,系统模型能反映各子系统之间的复杂集成和耦合关系,利用系统模型仿真进行组合优化能够有效提高系统性能.关 键 词:航空发动机;控制系统;AM ESim 仿真;系统仿真;模块化建模方法中图分类号:V411 8 文献标识码:A收稿日期:2010 04 25;修订日期:2010 08 16作者简介:任新宇(1978-),男,辽宁凌源人,讲师,博士后,主要研究方向为航空发动机及控制系统建模仿真.Simulation of turbofan engine main fuel control systembased on AMES imREN Xin yu 1,WANG Jian li 2,ZHA O Xiao long 2(1.School of Pow er and Ener gy,Northw estern Poly technical U niv er sity,Xi an 710072,China;2.Xi an Aero eng ine Controls Com pany ,Aviation Industry Cor poration of China,Xi an 710077,China)Abstract:Based on the AM ESim sim ulation environment,a turbofan engine contro l system simulation platform w as dev elo ing the mo dular ization mo deling method,the system w as subdivided into different subsy stems,such us sensors,fuel sy stem,electronic controller,actuators and the engine itself.Every module w as built,tested and encapsula ted into the aero eng ine contro l sy stem mo dule library.With the module library,the eng ine system m odel co uld be established easily.Taking main fuel contr ol system,for example,the m odularity m odeling methods w as descr ibed.T he results show that system mo del can reflect the co mplex integr ation and coupling of subsy binato rial optimization using system m odel can impr ove the sy stem capability.Key words:aero engine;co ntro l sy stem;A MESim simulatio n;system sim ulation;m odularizatio n modeling metho d目前国际上航空发动机系统设计研制工作正逐渐开始由以大量试验为前提的传统设计向以计算机仿真为主的预测设计转变,在已有的软件基础上,引进并吸收国外的一些先进软件,建立一套中国自己的设计软件体系和数字仿真系统,采用预测设计方式设计发动机控制系统能有效缩短研第12期任新宇等:基于A M ESim 的涡扇发动机控制系统综合仿真制周期和减少研制成本[1 4].AMESim 作为一种基于直观图形界面的多学科复杂系统建模和仿真软件,在液压、机械、电子、控制和热力系统等方面提供了丰富的模型库.基于AM ESim 开发发动机及调节器系统仿真模型具有开发速度快、对流体的瞬变过程特别是压力脉动等细节信息仿真精度高等优点[5].但由于无法利用AM ESim 的现有模块建立航空发动机模型,目前航空发动机领域的AM ESim 仿真分析主要应用于子系统或零部件的设计验证及方案优化上.尚没有形成完整的系统,无法仿真部件结构参数对整体系统的影响和控制系统各环节之间的耦合关系[6 7].本文以AMESim 为平台,采用模块化方法进行设计.利用AMESet 的二次开发功能将其航空发动机实时动态仿真代码移植到A MESim 标准平台,开发得到了AMESim 航空发动机动态仿真子模型;结合AM ESim 本身的液压元件库、机械库建立了发动机燃油系统和执行机构数学模型;利用AM ESim 的信号控制库建立了电子控制器数学模型.将各模块打包获得发动机控制系统模块库,并组建了发动机及主燃油控制器系统综合仿真平台.可以对发动机控制系统进行整体仿真,研究发动机各子系统之间的耦合影响.1 发动机控制系统模块库由于航空发动机的控制系统非常复杂[8 9],建立的模型过大,在模型中查找组件和修改参数变得比较困难.为解决这一问题可以使用AM ESim 提供的超元件工具进行打包,将某一模块的一组元件打包成一个图标代表的超元件,使所建模型更加直观.首先对所建立的各个模块进行仿真验证,确保其正确性,再进行系统分析,确定仿真时需要重点考虑的状态变量频率范围,忽略其中对仿真精度影响很小却耗时较多的计算模块,改变这些模块的计算方法,减少模型运行时间,提高系统仿真的计算速度.再利用超元件工具对每一仿真模块打包获得航空发动机控制器仿真元件库.本文以主燃油控制系统为例进行研究,仿真元件库相关元件的结构和建模过程叙述如下.1.1 发动机实时数学模型AMESim 子模型编辑工具AM ESet 提供了二次开发功能,用户可以通过AM ESet 提供的综合化、图形化的用户界面,创建新的图标和模型扩充AMESim 应用库.本文利用AM ESet 将航空发动机实时动态仿真代码移植到AMESim 标准平台,利用C 语言编写代码,进行底层开发得到航空发动机动态仿真模型[10 12].模型的输入输出参数结构如图1所示,其输入量为主燃油流量m f 、风扇导叶角度 f 、压气机导叶角度 c 、尾喷管面积A 8和加力燃油流量m faf 等控制量.状态变量为发动机高压转子转速n h 和低压转子转速n l .输出参数包括n h ,n l ,T 2,T 55,p 3,p 55,p h 等传感器参数;机械液压执行机构仿真中所需的尾喷管、风扇和压气机作动筒力F A 8,F af ,F ac 和主燃烧室、加力燃烧室压力p f ,p faf 等参数.图1 A M ESim 发动机动态模型F ig.1 AM ESim dy namic mo del of aero eng ine局部仿真时,发动机模型可以用其内部提供的控制规律取代部分控制输入进行仿真计算.1.2 传感器模型传感器模型根据发动机动态模型计算出的实际被测参数,考虑传感器特性影响,计算传感器输出参数.其中温度传感器的测量滞后性影响最大.温度传感器模型可由式(1)计算T55s =T 55-T 55sT tp(1)其中T tp 为时间系数,有T tp =1.033p 20.7f (n h,cor )发动机加速过程涡轮后温度输出结果如图2所示.本文将传感器模型放在图1所示的发动机模型中加以计算,该模型输出的传感器测量参数已经包含了传感器模型.2817航 空 动 力 学 报第25卷图2 加速过程T 55真实值与测量值对比Fig.2 T 55measur ed v alue vs T 55true valuein acceleratio n1.2 机械液压执行机构机械液压执行机构按照占空比电磁阀的输入信号调节随动活塞位移,改变计量开关面积.1.2.1 随动活塞控制装置随动活塞控制装置模块由限制活门、静态活塞和随动活塞等装置组成.其功能是将高速电磁阀提供的占空比信号转化为随动活塞的位移.其中限制器活门将活门上腔压力转化为静态活塞上腔的指令压力,主要起到滤波和稳压作用,防止由占空比电磁阀的快速开关造成的燃油压力脉动.静态活塞的移动和通过层板节流器燃油流量的大小会改变随动活塞上腔燃油容积,引起随动活塞移动.该系统为2阶柔性反馈系统,其主要动态性能由主层板节流器流量决定,仿真结构如图3所示.图3 随动活塞控制装置仿真模型Fig.3 A M ESim submodel o f ser vo pisto n co ntr oller1.2.2 高速电磁阀高速电磁阀有效节流面积和频率随占空比大小变化,当占空比为50%时频率最高,其频率为占空比S 的函数:F req =f (S ).电磁阀按照占空比大小快速开关节流嘴挡板,其仿真结构如图4所示.图4 高速电磁阀模型Fig.4 A M ESim submodel o f high speed magnetic v alve1.3 燃油系统数学模型燃油系统负责供给发动机与计量活门面积相对应的燃油.其主要由齿轮泵、定压差控制器、燃油分配器等部件组成.其中齿轮泵流量随转速变化.1.3.1 定压差活门组元件活门组元件由定压差活门、安全活门和回油活门等部件组成,其作用是保持计量活门前后压差恒定,使供给发动机的燃油流量只与计量活门开度有关,安全活门在齿轮泵压力超过规定值时打开回油路,保证其压力不超过其允许的极限值.其仿真结构如图5所示.图5 定压差活门组元件F ig.5 A M ESim submo del of constant pr essuredifference valv e gr oups1.3.2 燃油分配器燃油流量分配器可以看成控制器供油路上的节流装置,分配器按照进口燃油流量大小,改变主、副油路流通面积.计算模块根据流出计量开关的燃油流量和燃烧室反压计算分配器进口燃油压力,其系统仿真结构如图6所示.2818第12期任新宇等:基于A M ESim的涡扇发动机控制系统综合仿真图6 燃油分配器仿真模型Fig.6 A M ESim submodel o f fuel dist ributor1.4 电子控制器模型电子控制器按照测量得到的发动机进口总温T 2,按照发动机调节规律能够得到当前飞行条件下的低压转子最大转速n lmax 、高压转子最大转速n hmax 和低压涡轮后最高燃气温度T 55max .以及由油门杆角度确定的高压转子期望转速n h,r 再与相应的当前状态下的测量参数比较,并进行信号调理可得到偏差信号.最大值选择器选择其中偏差信号中最接近于极限值的一个,即偏差值最大的一个作为失调信号.该信号经校正电路校正后输入宽脉冲调制器,提供给占空比调节器进行控制.电子控制器仿真模型如图7所示.图7 电子控制器仿真模型Fig.7 A M ESim submodel o f electro nic co ntr oller2 系统仿真利用控制器仿真元件库和航空发动机模型建立AMESim 系统综合仿真模型,对发动机飞行包线内各种工作状态进行仿真.由于本文仅以主燃油控制系统为例进行仿真分析,因此输入信号中只有主燃油流量是有效信号,其他输入信号由模型本身根据控制规律计算得到.系统仿真模型如图8所示.其中电子控制器、占空比电磁阀、随动活塞控制装置、定压差活门组件、燃油分配器等图标为封装好的AM ESim 仿真模块.图8 航空发动机控制系统仿真模型F ig.8 A M ESim mo del of aero eng ine contro l system对系统进行小偏离加速过程动态仿真,计算当输入参数油门杆角度小幅度阶跃变化时,系统的动态响应.利用AM ESim 的批处理功能观察相关结构参数对系统性能的影响.其中图9为随动活塞控制装置主层板节流器流量为0.9L/m 电子控制器增益系数分别为0.08,0.1,0.12,0.14时系统的动态响应,图10为电子控制器增益系数为图9 n h 调节过程随电子控制器增益系数变化F ig.9 n h contr ol pr ocess v ersus g ain factor ofelectr onic contro ller2819航 空 动 力 学 报第25卷0.1时,主层板流量分别为0.7,1,1.3,1.6L/m 时,系统的动态响应情况.通过系统仿真可以发现,系统的动态性能与主层板流量和电子控制器参数均密切相关.电子控制器与机械液压执行机构之间存在明显的耦合,在设计控制器过程中必须同时考虑两者之间的相互关系,进行系统优化,确定控制器结构参数.图10 n h 调节过程随主层板流量变化Fig.10n h contr ol pr ocess ver sus the flow of main throttle3 结 论本文通过模块化建模方法,建立了包括发动机、控制系统、燃油系统、执行机构等子系统的仿真模型.所建立的控制模块库在今后的工作中可以不断扩展,逐步包括国内外各控制器的典型结构单元.可以方便地选用模块完成系统建模.在整机测试之前通过系统仿真全面反映各子系统之间的复杂集成和耦合,了解系统性能,为整机物理试验作好充分准备,可以避免重复工作,尽可能地减少对物理试验的依赖,进一步加快产品开发流程.参考文献:[1] Rab bath C A,Bens ou dane E.Real time modeling an d 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基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作1. 引言1.1 研究背景涡喷六航空发动机是一种高性能的喷气式发动机，具有较高的推力、燃烧效率和可靠性。

随着航空业的发展，涡喷六航空发动机在飞机动力系统中扮演着重要的角色。

传统的实验研究方法存在着一些不足，如成本高、风险大、耗时长等问题。

基于虚拟现实（VR）技术的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作显得尤为重要。

通过建立涡喷六航空发动机虚拟实验平台，研究人员可以在虚拟环境中模拟各种实验情景，包括不同工况下的性能测试、燃烧过程分析、动力系统优化等。

这将大大减少实际实验的成本和风险，提高实验效率，加快研究进程。

利用VR技术还可以实现对发动机内部结构的立体展示，让研究人员更直观地了解发动机的工作原理和性能特点。

基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作对于提高研究效率、降低研究成本，推动航空发动机技术的发展具有重要意义。

1.2 研究意义涡喷六航空发动机是目前航空发动机领域的研究热点之一，其具有高效率、低排放、低噪音等优点。

通过对涡喷六航空发动机进行虚拟实验可以有效地减少实验成本、提高实验效率，并且可以模拟各种复杂的工况，为工程师提供更多的设计参数和方案选择。

基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作具有重要的研究意义。

通过搭建这样一种虚拟实验平台，可以帮助工程师更加直观地理解发动机工作原理，优化设计方案，提高发动机性能，推动航空发动机领域的发展。

虚拟实验平台还可以为培训航空发动机相关人员提供一个实践的平台，提升人员的技术水平和实践能力。

研究基于VR的涡喷六航空发动机虚拟实验平台的设计与制作具有重要的实际应用价值和推广价值。

2. 正文2.1 涡喷六航空发动机介绍涡喷六航空发动机是一种先进的涡喷式喷气发动机，具有高功率、高效率、低排放等优点。

其基本结构包括压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部件。

压气机负责将空气压缩，燃烧室进行燃烧，涡轮则带动压气机和喷管转动，从而产生推力。