(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 202111557059.7 (22)申请日 2021.12.18 (71)申请人 北京动力机 械研究所 地址 100074 北京市丰台区云岗西路17号 院 (72)发明人 赵英　王汉权　李胜利　陈宝延　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 专利代理师 袁瑞霞 (51)Int.Cl. F01D 21/00(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种开环的涡轮发动机稳态控制方法 (57)摘要 本发明提出了一种开环的涡轮发动机稳态 控制方法， 不依赖发动机的转速信号， 在发动机 转速信号出现故障时， 仍能保证发动机安全可靠 的工作， 发出预定推力， 满足飞行器使用。 本发明 通过发动机推力搭桥， 建立飞行中发动机油门电 压和燃油流量的数学模型， 当检测出发动机转速 信号异常、 无法采用转速闭环控制时， 开环控制 发动机工作， 使发动机仍能完成预定的功能。 由 于转速信号异常， 无法对发动机最大转速和最小 转速形成限制， 通过数学模型设计了发动机工作 区域的供油边界， 并用实际发动机的性能和模型 发动机的差异对供油边界进行修 正。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114458400 A 2022.05.10 CN 114458400 A 1.一种开环的涡轮发动机稳态控制方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 设置最大 供油限制为： qmfmax＝K2×K1×(qmfmax*)×Pt0×σ /130×sqrt(Tt0/316.4) 其中， qmf为发动 机燃油流量； K2是考虑实际发动机与标准发动机耗油率性能差异的修 正系数； K1为 发动机数学模型计算的供油和用控制飞行中发动机的实际供油的表达式计算 的燃油之比； Pt0为远前 方来流总压； σ 为进气道总压恢复系数； Tt0为 来流总温； 设置考虑全工作包线内发动机慢车转速、 保证发电机正常发电的最小转速设计最小供 油限制； 进行发动机转速信号异常检测， 一旦检测到发动机转速信号异常， 发动机燃油 供应从 当前实际位置调节到按照控制飞行中发动机的实际供油的表达式计算的燃油流量， 将最大 响应Uy降低， 降低的幅值 考虑各项控制偏差对燃油控制带来的误差； 其中， 所述控制飞行中发动机的实际供油的表达式为： qmf飞行＝K1×(qmf*)×Pt0×σ /130×sqrt(Tt0/316.4)； qmf*为飞行中发动机供油标准状态的代理模型： qmf*＝f3(Uy， H＝0 /Ma＝0.7/Tt0＝316.4K/σ ＝0.93)。 2.如权利要求1所述的控制方法， 其特征在于， 发动机转速信号异常检测方式为： 发动 机转速低于慢车转速或连续三点的转速信号n较前一控制周期的转速降低Δn时， 判定发动 机转子转速信号n发生断路或干扰故障； 其中， Δn为当前控制周期与前一控制周期转速的 差值。 3.如权利要求1或2所述的控制方法， 其特征在于， 不同飞行条件下发动机推力与燃油 流量的函数关系为Fn＝f1(qmf， H， Ma， Tt0， σ )； 其中， Fn为发动机净推力； H为飞行高度； Ma为 飞行马赫数。 4.如权利要求1或2所述的控制方法， 其特征在于， 发动机油门电压Uy与推力的函数关 系为Fn＝f2(Uy， H， Ma， Tt0， σ )； 其中， Uy为发动机油门控制电压 。 5.如权利要求4所述的控制方法， 其特征在于， Uy由飞行器通过周期性数据传给发动 机， 根据飞行器飞行中 需要的推力来确定 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114458400 A 2一种开环的涡轮发动机稳态控制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及涡轮发动机控制技术领域， 具体涉及 一种开环的涡轮发动机稳态控制 方法。 背景技术 [0002]目前， 国内外涡轮发动机 的稳态控制普遍采用基于转速 的闭环控制， 是根据控制 对象n反馈来校正供油的控制方法(n表示发动机转速)， 辅助以最大物理转速限制、 最大换 算转速限制和最大燃气温度限制， 具有控制精度高、 安全性高的突出优点。 但是由于依赖气 路参数和发动机转速信号， 一旦气路参数或转速信号出现故障， 则发动机出现飞车或超温， 造成严重的后果。 发明内容 [0003]有鉴于此， 本发明提出了一种开环的涡轮发动机稳态控制方法， 不依赖发动机的 转速信号， 在发动机转速信号出现故障时， 仍能保证发动机安全可靠的工作， 发出预定推 力， 满足飞行器使用。 [0004]为实现上述目的， 本发明的技 术方案为： [0005]本发明的一种开环的涡轮发动机稳态控制方法， 包括如下步骤： [0006]设置最大 供油限制为： [0007]qmfmax＝K2×K1×(qmfmax*)×Pt0×σ /130×sqrt(Tt0/316.4) [0008]其中， qmf为发动机燃油流量； K2是考虑实际发动机与标准发动机耗油率性能差异 的修正系数； K1为发动机数学模型计算的供油 和用控制飞行中发动机的实际供油的表达式 计算的燃油之比； Pt0为远前 方来流总压； σ 为进气道总压恢复系数； Tt0为 来流总温； [0009]设置考虑全工作 包线内发动机慢车转速、 保证发电机正常发电的最小转速设计最 小供油限制； [0010]进行发动机转速信号异常检测， 一旦检测到发动机转速信号异常， 发动机燃油供 应从当前实际位置调节到按照控制飞行中发动机的实际供油的表达式计算的燃油流量， 将 最大响应Uy降低， 降低的幅值 考虑各项控制偏差对燃油控制带来的误差； [0011]其中， 所述控制飞行中发动机的实际供油的表达式为： [0012]qmf飞行＝K1×(qmf*)×Pt0×σ /130×sqrt(Tt0/316.4)； [0013]qmf*为飞行中发动机供油标准状态的代理模型： [0014]qmf*＝f3(Uy， H＝0 /Ma＝0.7/Tt0＝316.4K/σ ＝0.93)。 [0015]其中， 发动机转速信号异常检测方式为： 发动机转速低于慢车转速或连续三点的 转速信号n较前一控制周期的转速降低Δn时， 判定发动机转子转速信号n发生断路或干扰 故障； 其中， Δn 为当前控制周期与前一控制周期转速的差值。 [0016]其中， 不同飞行条件下发动机推力与燃油流量的函数关系为Fn＝f1(qmf， H， Ma， Tt0， σ )； 其中， Fn 为发动机净推力； H为飞行高度； Ma为飞行马赫数。说　明　书 1/4 页 3 CN 114458400 A 3