发动机稳态与过渡态控制集成设计仿真验证

研究了某型涡扇发动机全飞行包线稳态与过渡态控制集成设计问题.首先利用根轨迹分析法和时域分析法设计了从慢车状态到最大状态的多个比例积分(PI)设定点控制器,并利用增益调参和换算参数得到了全飞行包线的稳态控制器参数.然后将加减速控制计划与稳态控制通过max/min逻辑进行集成,考虑了抗积分饱和功能及设计了相应的抗积分饱和模块,最后得到的集成控制系统在软件MATLAB/Simulink下进行了仿真验证.仿真结果表明集成控制系统稳态时抗扰动性能良好,过渡过程中曲线平滑,有效利用了各种限制条件还兼有抗积分饱和功能并且能进行平滑切换.  

雷诺数对高空长航时无人机发动机调节计划和性能影响

在发动机性能模拟中引入雷诺数对发动机部件性能影响的修正，分析了某大涵道比涡扇发动机用作高空长航时无人机动力装置时，雷诺数对调节计划和性能的影响。通过数值计算获得了在高空条件下发动机推力、耗油率、转速以及涡轮前温度等重要特性受雷诺数影响的变化情况，为高空长航时无人机动力选型提供了参考依据。针对该类型发动机特点，提出了改善发动机性能的措施。  

1种Ndot 过渡态PI控制律的设计方法

转子加速度的过渡态控制律已应用于先进的航空发动机控制系统的设计中，以改善过渡态的加减速性能，其优点在于Ndot控制计划能够保证同一型号发动机加减速性能的一致性，而不随发动机加工制造误差、材料差异及部件性能退化等因素变化。针对双转子涡扇民用发动机，提出了1种Ndot过渡态控制律的设计方法，基于差分进化算法，在发动机慢车到最大状态对应的若干稳态工作点，设计了相应的Ndot PI控制律，采用增益调度计划构建了全飞行包线内的Ndot过渡态控制律。在发动机性能退化的情况下，仿真对比了Ndot闭环过渡态控制与油气比开环过渡态控制的加速性能.仿真结果表明：Ndot闭环过渡态控制性能优于油气比开环过渡态控制性能。  

燃气涡轮发动机加减速控制计划最优设计方法

提出了一种燃气涡轮发动机加减速控制计划最优设计方法.该方法在发动机过渡态性能模型的基础上,变换描述发动机过渡态性能非线性模型中的自变量,最终实现过渡态控制计划的优化设计.以某型双轴混排涡扇发动机的加速过程为例,使用该方法规划得到了满足其加速过程限制的最优控制计划.将得到的控制计划代入发动机过渡态性能模型中进行验证.整体相对优化误差在0.1‰量级,表明该方法具有设计精度高、使用简单等特点.  

基于安装性能的航空发动机中间状态喷管调节计划优化

以Matlab为平台，结合MS-DOS命令和计算流体动力学（CFD）软件操作日志，成功实现将发动机零维总体性能计算程序和二维喷管内外流场CFD软件结合的数值缩放技术.为优化飞机推进系统巡航状态性能，耦合飞机后体阻力优化航空发动机喷管喉道面积、喷管出口面积的调节计划.计算结果表明：在保持发动机稳定裕度的前提下，如仅优化喷管出口面积，在大马赫数飞行状态时安装推力提高超过1%.  

开式转子发动机计算模型及调节研究

目前先进的开式转子发动机多采用变桨距、双排共轴对转桨作为推进部件。采用双排桨的气动计算方法，根据单排桨特性图计算对应的双排对转桨特性图，验证对转桨性能计算模型。在双轴涡轮喷气发动机计算模型的基础上，添加动力涡轮、行星差动齿轮和双排对转桨，组成开式转子发动机计算模型。采用该模型研究了开式转子发动机的调节计划，对比了等转速和等叶尖速度调节的不同，以及对开式转子发动机高度速度特性的影响，并使用美国PROOSIS模型对计算结果进行验证。结果表明：开式转子发动机模型计算精度较高，可较准确地研究不同设计参数和调节规律下发动机的总体性能，其中固定桨扇叶尖速度的调节计划在较低飞行速度下具有高推力、低油耗的优点，可以获得较好的全包线性能。  

深冷组合发动机吸气模态最大状态控制规律研究

为了研究深冷组合循环发动机吸气模态最大状态控制规律，基于部件法建立了发动机热力学计算模型，依据整机共同工作条件确定了发动机非设计点计算的变量与平衡方程。根据工质间的相互影响关系，提出了以氦压气机转速和氦涡轮前温度为控制变量的双变量控制规律。在考虑发动机机械负荷、气动负荷、热负荷及压气机稳定裕度等限制的条件下，根据制定的最大状态控制规律，完成了高度特性和速度特性的计算。根据限制条件计算得到了发动机的工作包线，并指出了最大状态控制规律的区域划分。最后，将控制规律应用于工作包线内，获得了压气机转速、换算转速及工质流量等参数的分布规律。结果表明：工作包线上下边界分别取决于氦压气机喘振裕度限制和空气压气机换算转速下限，右边界限制取决于换热器1氦气出口温度上限。深冷组合循环发动机最大状态控制规律应划分为2个区域，分界线满足以下条件：空气压气机和氦压气机换算转速同时达到最大值。分界线以上空气压气机达到最大工作状态，分界线以下氦压气机达到最大工作状态。空气压气机进口参数是决定控制规律分界线的主要因素。  

基于高速慢车的航空发动机快速响应控制

针对传统航空发动机响应速度慢，难以在紧急事件中用于控制受损飞机完成起降过程的问题，采用高速慢车控制模式来提升发动机加速性能，通过增加发动机在慢车时高压压气机转速，为加速前期提供更大的燃油流量，从而缩短发动机从慢车至最大状态的加速时间。为保证慢车时高压转子转速提高的同时发动机推力和稳定裕度不变，通过修改高压压气机可调导叶控制计划来调整高压转子工作点。仿真结果显示，与原有控制相比，采用高速慢车快速响应控制模式的发动机加速上升时间从原来的2.00s缩短至1.86s，而高压压气机最小喘振裕度仅由16.01%下降至14.81%，同时慢车推力基本保持不变。  

基于协同多任务分配的飞机排班模型与算法

 航空公司的航班运行一直存在安全与成本的矛盾:既要严格按规定完成飞机例行检修,优先保障运行安全,又要尽可能提高飞机日利用率,以降低运行成本。为此,研究基于协同多任务分配的飞机排班问题。分析例行检修约束,建立最优化飞机日利用率的数学模型,运用分枝定价算法进行求解。分枝定价算法引入检修节点和虚拟飞机节点的定义,将分配的航班飞行任务和例行检修任务表示为飞机路径,通过迭代求解由部分飞机路径构成的限制主问题,以及寻找飞机路径以改进目标值的定价问题,获得线性松弛问题的最优解;基于最先失败原则选择路径变量,采用路径分枝策略划分解空间,从而删除分数解、生成飞机排班计划。实验结果表明,该方法能够有效求解飞机排班问题。  

管制员班组内排班影响因素的权重分析

管制员排班技术是提升管制工作效率的一种重要方式,鉴于空中交通管制行业的特殊性及管制工作规定的影响,管制员班组管理是一项系统性工作.结合国内外研究理论,通过走访和调研,采用调查问卷的形式,以保障安全、提高绩效为目标.建立管制员排班时应考虑的因素列表,对影响管制员的各种因素进行综合分析,对影响班组内排班的因素进行分层,构建判断矩阵,利用层次分析法得出各个影响因素的权重,通过权重大小的排序,有针对性地提出西北空管局管制员排班改进策略,实现人力资源优化配置及提升管制工作效率和安全度.