航空发动机非线性模型实时计算的迭代方法研究

针对航空发动机非线性模型将作为未来机载应用而需要严格实时性的问题,研究了求解模型的迭代方法,综述其历史发展情况,并讨论收敛性问题,同时提出一种改进应用方案,即模型在过渡态仿真时可将上一状态点雅可比矩阵直接应用于下一点计算,能够在典型应用方案基础上直接减少气动热力模型计算次数,从而提高整体模型执行效率.通过实际算例对这些应用方案进行仿真比较与分析,结果表明:①Broy-den秩1法执行效率最高,更适宜用于模型实时计算;②改进应用方案简单、有效,为进一步满足非线性模型的严格实时性要求奠定基础.      

《航空发动机》编辑委员会成员简介(七)

<正>特邀委员蔡毅1985年8月毕业于南京航空航天大学航空发动机系,工学博士,研究员级高级工程师,中国工程热物理学会委员,北京航空航天大学、南京航空航天大学和西北工业大学兼职教授。在中航工     

金融危机影响滞后采取措施应对寒冬——金融危机下的商用飞机制造业

在金融危机向实体经济蔓延的情况下,人们普遍关心,航空制造业将发生怎样的变化？飞机市场是否将再次面临新飞机订单下降,原有储备订单被取消或推迟交付的情况？     

发动机“超市”盘点

中国商用飞机有限责任公司（中国商飞）于今年2月26日正式向国内外供应商发放了大型客机动力和机载系统国内外供应商信息征询书。中国商飞副总经理、大型客机总设计师吴光辉在3月6日透露,大型客机研制工作已全面展开,首型国产大飞机将命名为“C919”。他表示,C是China的首字母,也是中国商用飞机有限责任公司英文缩写COMAC的首字字母,同时还有一个寓意,就是我们立志要跻身国际大型客机市场,要与空客（Airbus）和波音（Boeing）一道在国际大型客机制造业中形成ABC并立的格局。C919的第一个“9”的寓意是天长地久,“19”代表的是我国首型大型客机最大载客量为190座。而“C919”之后未来的型号也可能命名为“C929”,其中“29”代表这一机型的最大载客量为290座。吴光辉称,我国大型客机将以单通道150座级为切入点,采用超临界下单翼、翼吊先进高涵道比涡扇发动机、常规尾翼和前三点可收放起落架的常规布局形式。他们争取用8年左右时间努力研制出在安全性、经济性、舒适性等方面更具竞争力的大型客机。中国商飞C919飞机方案公布后,世界航空发动机和机载系统公司的CEO们便开始了走马灯般的来华行程,希望C919的出现为他们带来新的机会。本刊记者在寻访了多家发动机和系统制造商后,给出了一份供选的“超市”清单,仅供读者参考。     

蓄势待发的大韩航货运公司

KALCargotoTakeoff大韩航（KAL）货运公司针对其提出的“质量与盈利”目标已经开始分两个阶段实施其10年计划。在第一个阶段的5年中该公司力图通过加强成本控制和开发联运市场使公司渡过目前的经济危机,而在第二个阶段的5年中开始重新实施发展计划,包括将其机队规模扩大一倍。KAL货运公司是世界第三大航空货运公司。门叨年它的运输总周转量为57亿收入吨公里。它是排位仅次于汉莎货运航空公司全球的第二大综合航空货运公司。1998年这家公司出现了负增长,这也是自1979年石油危机以来它第一次出现负增长。与1997年14．60的运输增长率相…     

基于优化智能网络的发动机推力指令模型

针对航空发动机性能退化缓解控制中推力指令模型输入量有限问题,提出1种双智能网络串联的推力指令建模方法.其中子模型Ⅰ采用BP网络映射与推力密切相关的气路参数,其输出作为子模型Ⅱ的输入;子模型Ⅱ采用优化极端学习机(ELM)算法,输出为额定发动机推力,并以此推力为性能蜕化缓解控制指令.为了减小ELM网络规模,提高推力指令模型实时性,采用微分进化算法(DE)优化ELM初始网络参数.数字仿真验证表明:各飞行包线内推力指令模型预测值最大相对误差小于4‰,远优于单一神经网络最大8.17％和单一极端学习机最大14.5％的误差,模型推力指令计算时间仅需0.64ms,实时性好,验证了该推力指令模型的有效性.     

鼠笼式弹性支承结构参数分步优化设计方法

为进一步提高鼠笼式弹性支承结构支承刚度设计的准确性,同时最大限度地减小鼠笼受到的最大应力,在相关研究的基础上,基于参数化建模思想,并结合有限元优化技术提出分步优化设计方法.采用鼠笼式弹性支承的刚度和应力计算公式并结合加工装配条件初定1组满足设计要求的结构参数值;建立鼠笼式弹性支承的有限元优化模型,并将初定的结构参数值代入到有限元优化模型作为优化的初始迭代值,同时以鼠笼笼条的长度和厚度为优化参数,经过迭代计算得到满足工程需求的结构参数.该方法可提高设计精度,节省设计时间.最后,结合具体算例验证了优化设计方法的有效性和实用性.     

基于多项式平方和规划的航空发动机鲁棒LPV/PI控制

针对航空发动机常规(proportion integration,PI)控制器设计过程中难以保证鲁棒性及参数适应性差等问题,提出了一种基于线性变参数(linear parameter varying,LPV)模型及多项式平方和(sum of squares,SOS)规划的控制器设计方法.结合传递函数模型下的鲁棒稳定条件及弱对偶定理给出了多项式描述的LPV模型鲁棒稳定条件,并转化为便于求解的SOS规划问题.根据发动机非线性模型获取不同转速下的传递函数模型,并利用多项式拟合的方法建立发动机LPV模型.根据所提出的定理构造出SOS规划问题,并求解得出LPV/PI控制器.最终以某型双轴涡扇发动机为被控对象,在包线内不同点进行了阶跃仿真,结果表明:高压转子转速控制系统的稳态误差为0,调节时间小于3s.      

一种改进的航空发动机结构概率风险评估方法

针对航空发动机适航条款FAR33.75中关于发动机限寿件(ELLP)结构失效概率要求,提出了一种基于Kriging和蒙特卡罗半径外重要抽样(MCROIS)混合的结构概率风险评估方法。该方法针对ELLP高维、小失效概率事件以及极限状态函数为隐式、高度非线性的特点,利用Kriging元模型模拟隐式极限状态函数,然后通过主动学习迭代算法,计算最优点(MPP,最接近设计验算点的样本点),更新实验设计(DOE)并提高Kriging元模型的模拟精度。在此基础上,利用Kriging元模型确定最优抽样半径,构造半径外重要抽样密度函数,在最优抽样半径确定区域进行抽样,通过构造主动学习函数,使样本点更多落在抽样半径确定的球区域附近,加速失效概率计算的收敛,并构建了ELLP风险概率模型,解决了高维、小失效概率事件以及隐式、非线性极限状态函数的发动机结构概率风险评估难题,以某型发动机低压压气机轮盘为应用示例,与传统的蒙特卡罗仿真(MCS)方法进行了对比,验证了该方法的高效率、鲁棒性和仿真精度。     

失调叶盘结构模态特性及抗共振可靠度分析

为了探究航空发动机失调叶盘结构的固有频率在不同随机参数下的分布规律,建立了叶盘结构的有限元模型,对各随机变量选取了不同的失调程度.利用拉丁超立方抽样与响应面相结合的方法,对不同结构参数、工况下的叶盘固有频率进行了概率分析,得到了其在不同失调情况下的分布特性以及对各输入参数的灵敏度.利用工程振动理论建立了结构共振失效的极限方程,给出了叶盘结构在随机频率的激振力下的抗共振可靠度的计算方法,并对不同材料属性参数失调程度下的叶盘抗共振可靠度进行了计算,得出了叶盘抗共振可靠度在不同程度的材料属性失调下的变化规律.