飛機發(fā)動機控制

內(nèi)容概要

　　《飛機發(fā)動機控制：設計、系統(tǒng)分析和健康監(jiān)視》是美國航空航天學會最新出版的航空發(fā)動機系列教材之一，內(nèi)容包括航空發(fā)動機控制和監(jiān)視系統(tǒng)的基礎理論、最新進展和成果，運用發(fā)動機控制理論和工程知識解決實際問題的案例分析，發(fā)動機控制的新概念和新思路，并針對渦扇與渦軸發(fā)動機，介紹了航空發(fā)動機控制和監(jiān)視系統(tǒng)的綜合設計方法?！讹w機發(fā)動機控制--設計系統(tǒng)分析和健康監(jiān)視》可為我國航空發(fā)動機管理人員和專業(yè)技術人員了解航空發(fā)動機控制和監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展提供參考。也可供相關專業(yè)院校師生教學使用。

作者簡介

作者：（美國）趙連春（Link C. Jaw） （美國）杰克·馬丁利（Jack D. Mattingly） 譯者：張新國

書籍目錄

第1章發(fā)動機控制系統(tǒng)綜述 1.1控制系統(tǒng)專業(yè)術語 1.2燃氣渦輪發(fā)動機控制系統(tǒng)介紹 1.3發(fā)動機控制系統(tǒng)的發(fā)展史 1.3.1初始階段 1.3.2成長階段 1.3.3電子化階段 1.3.4綜合化階段 1.3.5飛行研究與先進控制 1.3.6控制系統(tǒng)的復雜性 1.3.7歷史上的重要發(fā)動機 參考文獻 第2章發(fā)動機建模與仿真 2.1穩(wěn)態(tài)發(fā)動機模型 2.2動態(tài)發(fā)動機模型 2.2.1轉子動力學——慣性效應 2.2.2壓力動力學——質(zhì)量存儲效應 2.2.3溫度動力學——能量存儲效應 2.3整臺發(fā)動機動力學的建模 2.4作動器和傳感器動力學的建模 2.4.1液壓作動器 2.4.2氣動作動器 2.5高逼真度發(fā)動機仿真 2.5.1美國空軍通用渦扇發(fā)動機模型 2.5.2NASA通用渦扇發(fā)動機模型 2.6發(fā)動機線性模型的導出 2.6.1非線性仿真導出線性模型 2.6.2按試驗／運行數(shù)據(jù)的模型辨識 參考文獻 第3章模型降階和動態(tài)分析 3.1發(fā)動機動態(tài)舉例 3.2值得關注的頻譜 3.3基本控制帶寬內(nèi)的主導動態(tài) 3.3.1通過頻譜分解進行模型降階 3.3.2基于奇異值分解的模型降階（平衡實現(xiàn)）  3.4發(fā)動機和飛機動態(tài)綜合 3.4.1渦軸發(fā)動機動態(tài) 3.4.2發(fā)動機和機身的兼容性問題 3.4.3直升機旋翼和渦軸發(fā)動機 3.5發(fā)動機動態(tài)變化 參考文獻 第4章穩(wěn)態(tài)控制器設計 4.1單軸發(fā)動機控制器設計 4.1.1單軸發(fā)動機根軌跡設計 4.1.2單軸發(fā)動機頻率響應設計 4.2雙軸發(fā)動機控制器設計 4.2.1不帶作動器動態(tài)的雙軸發(fā)動機PI控制律設計 4.2.2帶有作動器動態(tài)的雙軸發(fā)動機PID控制律設計 4.3渦軸發(fā)動機控制設計 4.3.1動力渦輪轉速反饋控制 4.3.2旋翼負載預期前饋控制 4.3.3最優(yōu)燃油消耗量自適應控制 4.4穩(wěn)態(tài)控制的某些實際問題 4.4.1不同控制律下的發(fā)動機響應 4.4.2用燃油流量比作控制變量 參考文獻 第5章過渡態(tài)和限制控制器設計 5.1基于計劃的過渡態(tài)控制器設計 5.1.1控制計劃概念 5.1.2加速控制 5.1.3減速控制 5.2過渡態(tài)控制中應考慮的非線性問題 5.2.1增益調(diào)參 5.2.2抗積分卷積 5.2.3減速喘振 5.3基于加速度的過渡態(tài)控制器設計 5.3.1而控制概念 5.3.2雙軸渦扇發(fā)動機n控制設計 5.3.3基于計劃的控制與n控制的對比 5.4限制保護控制器設計 5.5旋翼飛機發(fā)動機應考慮的問題 5.5.1功率管理 5.5.2自適應加速控制和消喘控制 參考文獻 第6章控制系統(tǒng)綜合 6.1概述 6.2功率設定 6.2.1起飛功率計劃 6.2.2慢車功率計劃 6.2.3部分功率 6.2.4調(diào)整功能和自動調(diào)整 6.3瞬時計劃 6.3.1加速計劃 6.3.2減速計劃 6.4控制模式 6.5發(fā)動機附件 6.5.1附件的分類 6.5.2電子控制器 6.6控制器綜合實例 6.6.1單軸發(fā)動機控制器的設計和綜合 6.6.2雙軸發(fā)動機控制器的設計和綜合 參考文獻 第7章先進控制概念 7.1多變量控制 7.1.1多變量設計主題問題 7.1.2頻域方法 7.1.3時域方法 7.1.4多變量控制方法比較 7.2主動間隙控制 7.2.1ACC建模 7.2.2線性控制律設計 7.3主動失速和喘振控制 7.3.1作動器的挑戰(zhàn) 7.3.2作動器設計 7.3.3作動器模型 7.3.4作動器試驗結果 7.4主動燃燒控制 7.4.1作動器設計 7.4.2作動器模型 7.4.3作動器試驗結果 參考文獻 第8章發(fā)動機監(jiān)視和健康管理 8.1基本概念 8.1.1安全性、可靠性和可用性 8.1.2異常、故障和失效 8.1.3診斷和預測 8.1.4維修概念 8.1.5保障概念 8.2監(jiān)視系統(tǒng)設計 8.2.1系統(tǒng)需求 8.2.2系統(tǒng)體系結構 8.2.3監(jiān)視性能 8.2.4監(jiān)視功能 8.2.5軟件體系結構 …… 第9章綜合控制和健康監(jiān)視 附錄 索引 支撐資料 譯者后記

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   2.5高逼真度發(fā)動機仿真 高逼真度發(fā)動機仿真，如基于圖2—9所示的瞬態(tài)循環(huán)模型，是發(fā)動機制造商為發(fā)動機和控制系統(tǒng)設計而開發(fā)的系統(tǒng)。這種仿真能實現(xiàn)從進氣道到排氣口的所有發(fā)動機部件性能的非線性估計。不同類型（型號）的發(fā)動機有不同的非線性仿真以反映相應的配置和特征。美國政府的很多實驗室也開發(fā)了高逼真度發(fā)動機仿真。然而，大多數(shù)這類仿真以編程語言的形式執(zhí)行，需要編譯和鏈接以便在特定的計算機硬件上運行。此外，由于含有部件性能特性的敏感性質(zhì)，這些仿真通常也是保密的。 近年來，用像Mathworks公司的Simulink等圖形建模工具對復雜系統(tǒng)進行高逼真度仿真的方法引起了廣泛的興趣。這些圖形建模工具為建模和分析控制系統(tǒng)性能提供了一個有效的設計接口。本節(jié)介紹其中的兩種基于圖形模型的仿真：第一個是美國空軍研究室對雙軸、低涵道比、帶加力的通用渦扇發(fā)動機的仿真；第二個是美國國家航空航天局（NASA）對雙軸、高涵道比的通用渦扇發(fā)動機的仿真。兩個通用仿真均在Simulink建模和仿真環(huán)境下運行。 2.5.1美國空軍通用渦扇發(fā)動機模型 美國空軍管理著種類繁多的飛機渦輪發(fā)動機模型。這些渦輪發(fā)動機由許多不同的供應商提供，即使對同一型號發(fā)動機，發(fā)動機模型也存在差異。雖然對多數(shù)的發(fā)動機型號都存在高精度仿真模型，但是對于開發(fā)這些模型并沒有一個標準的方法。 Wright—Patterson空軍基地的空軍研究實驗室（AFRL）與Scientific Monitoring公司簽約開發(fā)了一個通用渦扇發(fā)動機模型（AFRL模型）。該模型為發(fā)動機部件模型的開發(fā)和在系統(tǒng)級進行部件耦合分析提供了一個基本的框架。其目的與Adibhatla和Gastineau，Gastineau，Mink和Behbahani以及數(shù)字推進系統(tǒng)仿真（NPSS）中所討論的模型一致。AFRL模型也可以作為發(fā)動機控制和健康管理相關研究的工具。 AFRL模型對發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)行為均能進行模擬。在通用發(fā)動機模型框架中，模型開發(fā)和功能擴展是標準化的，并且能按需求在多個組織間共享。為一臺發(fā)動機開發(fā)的部件模塊可以被后續(xù)模型重復使用，使獲得分析結果所需的時間和費用顯著下降。 這個通用雙軸渦扇發(fā)動機模型代表了一臺現(xiàn)代的、高涵道比、非加力的渦扇發(fā)動機模型。

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