(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210961046.4 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 申请人 北京动力机 械研究所 (72)发明人 陈玉春　刘杰　房睿远　黄新春　 (74)专利代理 机构 西安维赛恩专利代理事务所 (普通合伙) 61257 专利代理师 张瑾 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/20(2020.01) (54)发明名称 亚燃冲压发动机非稳态过程的性能时间响 应分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种亚燃冲压发动机非稳态过 程的性能时间响应 分析方法， 包括计算亚燃冲压 发动机稳态下的进气道出口流量、 总温和总压步 骤； 根据所述的亚燃冲压发动机的燃烧室建立模 拟激盘‑容积模型， 获得稳态燃烧室模型的模拟 出口的总温、 总焓、 总压， 出口流量步骤； 对所述 的燃烧室模型的模拟出口总焓和出口流量进行 修正， 得到考虑容积效应的燃烧室出口总焓和出 口流量， 结合所述的模拟容积， 得到发动机非稳 态推力变化规律与采用非设计点模型设计的非 稳态推力变化规律误差图； 本发 明对发动机非稳 态过程的性能时间响应考虑燃烧室内的容积效 应， 能够更精确地反映其加减速性能以及大机动 等非稳态过程对冲压发动机性能产生的影响。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115221638 A 2022.10.21 CN 115221638 A 1.一种亚燃冲压发动机非稳态过程的性能时间响应分析方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 步骤一、 根据亚燃冲压发动机的实际飞行马赫数Ma和 飞行高度H及飞行马赫数Ma在进 气道插值特性 图上的插值的流量系数 和总压恢复系数σ， 计算亚燃冲压发动机稳态下的 进气道出口流 量、 总温和总压； 步骤二、 根据所述的亚燃冲压发动机的燃烧室建立模拟激盘 ‑容积模型， 所述的模拟激 盘没有容积， 用于模拟燃烧室稳态特性； 所述的模拟容积V， 与实际燃烧室容积大小相同， 用 于模拟燃烧室容积； 基于所述的模拟激盘以及步骤一中所述的亚燃冲压发动机稳态下的进气道出口流量、 总温和总压， 采用稳态燃烧室特性进行气动热力计算， 获得稳态燃烧室模型 的模拟出 口的 总温T、 总焓H、 总压P， 出口流 量W； 步骤三、 采用公式(1)和公式(2)对步骤(2)中所述的燃烧室模型的模拟出口总焓H和出 口流量W进行修正： 式中， V为步骤二中所述的燃烧室模拟容积； k为气体比热比； R为通用气体常数； dp/dt 为燃烧室出口总压对时间的导数； u为燃烧室内的气 体内能， 通过所述的稳态燃烧室模型的 模拟出口总温T求得， du/dt为燃烧室内的气体内能对时间的导数； 即得到： 考虑容积效应的燃烧室出口总焓H ’和出口流 量W’； 步骤四、 利用得到的考虑容积效应的燃烧室出口总 焓H’和出口流量W ’和所述的模拟容 积V， 并选取时间步长， 得到所述亚燃冲压发动机的非稳态推力变化规律与采用非设计点模 型设计所述亚燃冲压发动机的非稳态推力变化规律误差图， 即得到了所述亚燃冲压发动机 性能时间响应的特性变量。 2.如权利要求1所述的亚燃冲压发动机非稳态过程的性能时间响应分析方法， 其特征 在于， 所述的步骤三具体包括以下步骤： 步骤31、 对步骤二中所述的稳态燃烧室模型的模拟出口的总压P使用隐式欧拉格式求 微分， 然后， 根据所述稳态燃烧室模 型的模拟出口的总压P、 总焓H求得稳态燃烧室模型的模 拟出口的总温T； 由公式(1)计算 考虑容积效应后的流 量W’， 式中， dp/dt为燃烧室出口总压对时间的导数； dp为总压的微分； V为所述的模拟容积， 即为实际燃烧室容积； T、 W为步骤二中所述的稳态燃烧室模 型的模拟出口总温和出口流量； R为通用气体常数； 步骤32、 试 取出口总温T ’， 根据内能换算公式， 得到公式(4)： U'＝H‑T'·R     (4) 式中， U’为考虑容积效应后的燃烧室内的气体内能； H为所述稳态燃烧室模型的模拟出权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221638 A 2口的总焓， R为 通用气体常数； 步骤33、 对公式(4)做微分处理， 根据燃烧室内的气体内能微分公式换算， 即得到考虑 容积效应后的总焓H ’的计算公式(5)： 式中， dU’为考虑容积效应后燃烧室内的气体内能的微分； dU ’/dt为考虑容积效应后 燃 烧室内的气体内能对时间的导数； P、 W稳态燃烧室模型的模拟出口的总压和出口流量； V为 所述的模拟容积， 即为实际燃烧室容积； R为 通用气体常数； 步骤34、 通过简单迭代法计算考虑容积效应的燃烧室出口总温T ’， 直至利用所述的试 取出口总温T ’， 根据所述的公式(4)和公式(5)， 计算得到考虑容积 效应后的总焓H ’和所述 的试取出 口总温T’根据迭代过程中燃烧室出 口的实际总焓和总温的关系求出 的实际总焓 H’实相等； 否则继续不 断迭代试取出口总温T ’， 最终， 迭代求出考虑容积效应后燃烧室出口 的总温T’、 总焓H’与流量W’。 3.如权利要求1或2所述的亚燃冲压发动机非稳态过程的性 能时间响应分析方法， 其特 征在于， 所述步骤三中对公式(1)和公式(2)的求解， 采用对所有微分项采用隐式欧拉格式 进行差分的方法， 得到公式(3)： 式中， yi为当前时间值； yi‑1是上一时刻的时间值， 在每一个时间步长上计算时， 只有上 一时间的值是已知的， 而当前值是未知的， 故对所述的公式(1)和公式(2)采用牛顿—莱普 森迭代求解； 得到W ’与H’具体的值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221638 A 3