一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法与流程

本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法。

背景技术：

1、某型发动机地面起动供油规律采用基于转速上升率闭环控制的设计方法。在转速上升率控制规律设计时，综合考虑起动时间要求、起动机输出扭矩、涡轮扭矩、发动机阻力矩、附件载荷、转动惯量等条件进行设计，设计结果经过地面和空中起动试验结果进行修正，得到海平面、标准大气条件下转速上升率。在实际使用过程中，考虑大气压力(p1)、大气温度(t1)等非标准条件对设计规律进行必要的修正，作为发动机控制系统的给定要求，具体修正公式：

2、

3、公式中ndoths为控制系统直接计算得到的转速上升率，ndot为经修正后的转速上升率。

4、由公式1可知，目前转速上升率修正方法主要是进行大气温度和压力修正，如果不考虑大气压力影响(大气压力相同时)，随着大气温度下降，转速上升率逐渐升高，起动时间缩短。

5、根据gjb 241a-2010《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》第3.7.9.2节“起动要求”规定“在无冲压情况下，从海平面到4.35km高度进行起动的总时间应按图1形式示出。”可以看出，存在某一温度点，发动机起动时间最短，在此基础上，无论大气温度升高还是降低，发动机起动时间均有所延长，而不是随温度下降，起动时间缩短。

6、另外，根据实际试验结果以及查阅相关文献，低温条件下，发动机起动时间明显延长，这是由于随着温度降低，滑油粘度增加导致转子轴承润滑效果变差，起动阻力矩逐渐升高，从而引起起动机功率不足，转子卡滞，带转时间变长，起动时间延长。

7、低温条件下，如果按现有的修正方法，转速上升率升高，会使发动机在起动过程中超出稳定工作范围，出现超温、喘振等异常现象，从而影响发动机起动性能和起动成功率。

8、因此在低温条件下如何防止发动机在起动过程中超出稳定工作范围是一个需要解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，以解决现有技术中发动机在起动过程中容易超出稳定工作范围的问题。

2、本申请的技术方案是：一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，包括：

3、设置发动机起动温度判断阈值；

4、设置转速上升率修正项k1，则发动机地面起动转速发动上升率修正公式为：

5、

6、设置温度修正项k2，则上式写成：

7、

8、当大气温度小于设置的温度阈值时，设置转速上升率修正项k1和温度修正项k2随温度变化的第一修正曲线；当大气温度大于等于正常温度阈值时，设置转速上升率修正项k1和温度修正项k2随温度变化的第二修正曲线；

9、将第一修正曲线和第二修正曲线写入数字电子控制器，所述数字电子控制器根据接收实时接收当前的发动机起动数据，读取相应的发动机起动温度t1信息，并根据温度的变化量调出第一修正曲线或第二修正曲线的对应数据对发动机地面起动转速上升率进行修正，进而对供油规律进行控制。

10、优选地，对转速上升率修正项和温度修正项进行合并，形成参数k，所述数字电子控制器按照参数k对发动机地面起动供油规律进行控制，得到转速上升率为：

11、所述参数k在发动机起动温度t1未到达发动机起动正常温度阈值时，其数值随温度呈线性增大；所述所述参数k在发动机起动温度超过发动机起动正常温度阈值时，其数值随温度线性减小。

12、优选地，所述参数k的调整范围为0.5～2。

13、优选地，所述数字电子控制器调取第一修正曲线和第二修正曲线的方法为：设置第一修正曲线和第二修正曲线随温度变化的表格，表格内设置若干个发动机起动温度t1与参数k变化的数值节点；当获取一发动机起动温度t1时，若该发动机起动温度t1对应表格内一数值节点，则直接获取对应的参数k进行发动机地面起动供油规律控制；若该发动机起动温度t1在相邻两个数值节点之间，则插值计算k值，然后利用k值对发动机地面起动转速上升率进行修正。

14、优选地，所述转速上升率修正项k1和温度修正项k2随发动机起动温度变化的具体数值通过采集当前低温条件下转速上升率变化相关数据与标准转速上升率变化相关数据，并计算对应的差值获得。

15、本申请的一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，通过设置转速上升率修正项和温度修正项，而后设置发动机起动正常温度阈值，当转速上升率修正项和温度修正项小于或大于发动机起动正常温度阈值时，分别按照不同的曲线进行控制，得到第一修正曲线和第二修正曲线；将第一修正曲线和第二修正曲线写入数字电子控制器，所述数字电子控制器根据接收实时接收当前的发动机起动数据，读取相应的发动机起动温度信息，并根据温度的变化量调出第一修正曲线或第二修正曲线的对应数据对发动机地面起动供油规律进行控制。低温条件下，修正后(给定)转速上升率降低，发动机实际起动供油量相对减少，可避免起动过程中出现超温、喘振等异常现象出现，进而提高发动机起动性能和起动成功率。

技术特征：

1.一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，其特征在于：对转速上升率修正项k1和温度修正项k2进行合并，形成参数k，所述数字电子控制器按照参数k对发动机地面起动转速上升率进行修正，得到转速上升率修正公式为：

3.如权利要求2所述的航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，其特征在于：所述参数k的调整范围为0.5～2。

4.如权利要求2所述的航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，其特征在于，所述数字电子控制器调取第一修正曲线和第二修正曲线的方法为：设置第一修正曲线和第二修正曲线随温度变化的表格，表格内设置若干个发动机起动温度t1与参数k变化的数值节点；当获取一发动机起动温度t1时，若该发动机起动温度t1对应表格内一数值节点，则直接获取对应的参数k进行发动机地面起动转速上升率进行修正；若该发动机起动温度t1在相邻两个数值节点之间，则插值计算k值，然后利用k值对发动机地面起动转速上升率进行修正。

5.如权利要求1所述的航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，其特征在于：所述转速上升率修正项k1和温度修正项k2随发动机起动温度变化的具体数值通过采集当前低温条件下转速上升率变化相关数据与标准转速上升率变化相关数据，并计算对应的差值获得。

技术总结
本申请属于航空发动机设计领域，为一种航空发动机地面起动转速上升率的修正方法，通过设置转速上升率修正项和温度修正项，而后设置发动机起动温度判断阈值，如果发动机起动时大气温度小于或大于等于发动机起动温度判断阈值时，分别按照不同的曲线进行控制，得到第一修正曲线和第二修正曲线；将第一修正曲线和第二修正曲线写入数字电子控制器，所述数字电子控制器根据接收实时接收当前的发动机起动数据，读取相应的发动机起动温度信息，并根据温度信息调出第一修正曲线或第二修正曲线的对应数据对发动机地面起动转速上升率进行修正，进而对供油规律进行控制。可避免起动过程中出现超温、喘振等异常现象出现，进而提高发动机起动性能和起动成功率。

技术研发人员：邢洋,杨怀丰,柴政,刘亚君,郭海红,江井跃
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13