專利名稱：基于一階模態(tài)幅值斜率的壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空渦扇發(fā)動機領(lǐng)域，具體涉及一種基于一階模態(tài)幅值斜率的壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動機被譽為飛機的“心臟”，沒有高性能的航空發(fā)動機，就不會有先進的軍用飛機和具市場競爭力的民用客機。在航空發(fā)動機領(lǐng)域，我國與發(fā)達(dá)航空大國之間尚存在代差，在可靠性、穩(wěn)定性和效率等各種性能指標(biāo)方面還有相當(dāng)?shù)牟罹唷ＰD(zhuǎn)失速是發(fā)動機內(nèi)流的系統(tǒng)性失穩(wěn)之一，它限定了發(fā)動機的穩(wěn)定工作區(qū)域。發(fā)動機包括進氣口、壓氣機、渦流及出氣口。旋轉(zhuǎn)失速是沿壓氣機周向的非均勻軸向流動狀態(tài)，而其低流速區(qū)沿著與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動相同方向轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)失速一旦產(chǎn)生，發(fā)動機流量、壓比和推力都會突然降低，從而導(dǎo)致渦輪過熱、甚至燒毀，而發(fā)動機必須關(guān)閉再重新啟動才能恢復(fù)到正常工況。這里必須強調(diào)旋轉(zhuǎn)失速一般都是亞臨界Hopf分岔，并伴隨有遲滯回線。這種亞臨界特性使得穩(wěn)定邊界對于外界干擾(進氣畸變)非常敏感，即使在線性穩(wěn)定區(qū)域，較大干擾也可能觸發(fā)這些流動不穩(wěn)定性。這就決定了旋轉(zhuǎn)失速的控制是很困難的。由于旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生的時間非常短，通常是幾十毫秒量級的，所以對控制器的作動速率提出了很高的要求。同時，發(fā)動機進入旋轉(zhuǎn)失速后，需要巨大的能量才能將其拉出，這就決定了控制器的帶寬必須非常大?；谛D(zhuǎn)失速控制的難度，解決方法之一便是提前預(yù)測旋轉(zhuǎn)失速，在其進入旋轉(zhuǎn)失速之前發(fā)出預(yù)警信號，提前控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對旋轉(zhuǎn)失速控制難度大，本發(fā)明提出了一種提前預(yù)測的方法，這種方法解決了在壓氣機進入旋轉(zhuǎn)失速之后才進行控制的問題。本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于一階模態(tài)幅值斜變化率的壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測方法。本發(fā)明的一種基于一階模態(tài)幅值斜變化率的壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測方法，包括以下步驟:I)傳感器采集壓力信號:在壓氣機級前周向，沿壁面均勻地布置一周動壓傳感器，
傳感器的數(shù)目為N個，每相鄰的兩個傳感器之間的角度為
權(quán)利要求
1.一種壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測方法，其特征在于，所述預(yù)測方法包括以下步驟: 1)傳感器采集壓力信號:在壓氣機級前周向，沿壁面均勻地布置一周動壓傳感器，傳感器的數(shù)目為N個，每相鄰的兩個傳感器之間的角度為
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，在步驟2)中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器和濾波器，對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換以及濾波。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，在步驟3)中，將流量Cti無量綱化為流量系數(shù)
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，在步驟5)中，預(yù)測指數(shù)S具體算法為:對于離散的時間點h、t2……tn，得到相應(yīng)的一階模態(tài)幅值的平方的值分別為JpJ2……Jni,則
5.一種壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測系統(tǒng)包括:N個傳感器、N個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、N條熱線以及中央處理器；其中，N個傳感器沿壓氣機的壁面均勻放置；N個傳感器中的每一個分別連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)#個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中連接至中央處理器；N條熱線連接至中央處理器，N彡3為自然數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，N個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的每一個包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和濾波器。
7.如權(quán)利要 求5所述的預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器的個數(shù)N為奇數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于一階模態(tài)幅值斜率的壓氣機旋轉(zhuǎn)失速預(yù)測方法及系統(tǒng)。本發(fā)明通過設(shè)置在壓氣機的壁面的傳感器采集壓力信號，將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，中央處理器根據(jù)壓力分布得到流量分布，并分析得到一階模態(tài)，進而得到預(yù)測指數(shù)，并與預(yù)定的閾值相比較，判斷得到是否會發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速，從而能夠提前預(yù)測旋轉(zhuǎn)失速。本發(fā)明裝置簡單，容易實現(xiàn)，計算量小且速度快，適用于各種工況，減少了每種工況單獨處理的復(fù)雜度，具有理論基礎(chǔ)，并且在進入旋轉(zhuǎn)失速之前發(fā)出預(yù)警信號，提前控制，解決了旋轉(zhuǎn)失速控制困難的問題，從而避免損失。
文檔編號G06F17/50GK103198193SQ20131012733
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者董萬靜, 王勇 申請人:北京大學(xué)