(19)中华 人民共和国 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 202111312131.X (22)申请日 2021.11.08 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 鲁峰　丁华阳　徐天润　邹泽龙　 陈前景　周文祥　黄金泉　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 秦秋星 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) G06F 119/18(2020.01) (54)发明名称 一种涡扇发动机机载动态模型全包线精度 扩展的方法 (57)摘要 本发明公开了一种涡扇发动机机载动态模 型全包线精度扩展的方法， 该方法包括： 基于发 动机部件级模 型的数据， 建立了发动机关于压比 的LPV动态实时模型； 在包线范围内设计宽范围 的动态矩阵系数自动调度逻辑， 优化选取若干个 不同发动机进口总温Tt2下的包线点， 建立切换 的压比LPV动态实时模型， 与气路各部件气动热 力学模型 组成部件级机载动态模 型； 依据输出精 度设计全包线内切换的压比LPV动态实时模型扩 展策略， 从而获得涡扇发动机载动态模型全包线 精度扩展。 本发 明对涡扇发动机由于相似换算误 差引起的模 型误差具有较强的自调整能力， 针对 压比LPV动态实时模型的切换提出了基于等温线 自调整方案， 能有效提高涡扇发动机在全包线范 围内的模型精度。 权利要求书3页 说明书9页 附图12页 CN 114297786 A 2022.04.08 CN 114297786 A 1.一种涡扇发动机 机载动态模型全 包线精度扩展方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤A)， 采用小扰动拟合法求 解建立宽范围的关于 压比的LPV动态实时模型； 步骤B)， 在包线范围内设计宽范围的动态矩阵系数自动调度逻辑， 优化选取不同发动 机进口总温Tt2下的包线点建立切换的压比LPV动态实时模型； 依据输出精度设计全包线内 切换的压比LPV动态实时模型扩展策 略， 确定切换LPV模型， 与气路各部件气动热力学模型 组成部件级机载动态模型， 发展自调度的全 包线机载动态模型扩展。 2.如权利要求1所示的一种涡扇发动机机载动态模型全包线精度扩展方法， 其特征在 于， 所述步骤A)的具体步骤如下： 步骤A1)， 根据发动机相似准则， 采用相似归一化的参数建立关于压比的状态变量模 型； 涡扇发动机非线性数 学模型如下： y＝g(x,u,v) 式中， x为状态量， u为控制量， y为输出量， v为包含飞行高度、 马赫数和进口温度等的飞 行条件参数向量； 当飞行条件v给定， 在发动机某稳态点(x0,u0,y0)对非线性模型进行泰勒 级数展开， 忽略高阶无穷小的影响； 式中， 下标0表示发动机某稳态点， Δx＝x ‑x0， Δu＝u‑u0； Δy＝y‑y0＝g(x,u) ‑g(x0,u0)， 令矩阵 发动机在稳态点(x0,u0,y0)的状态变量模型 为： Δy＝CΔx+DΔu 参数相似 归一化如下： 式中， PNL、 PNH、 PWf、 PA8分别为归一化后的高压转子转速、 低压转子转速、 主燃烧室供油 量、 尾喷管喉道面积， T2为发动机进口总温， 下标ds表示发动机设计 点参数， 用相似归一化参 数表示的发动机状态变量模型如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114297786 A 2状态量为高低压转子转速NH和NL， 控制量为主燃烧室供油量Wf和尾喷管喉道面积A8， 输 出量为风扇压比πfan、 低压压气机压比πlcomp、 高压压气机压比πhcomp、 高压涡轮压比πhturb和低 压涡轮压比πlturb； 分别表示矩阵A、 B、 C、 D， 利用小扰动法获得 此工作点的系数矩阵A、 B、 C、 D的初始解； 步骤A2)， 在某高度马赫数， 分别在不同的喉道面积下， 建立LPV模型， 将发动 机的LPV模 型描述为： 式中， x为状态， y为输出， 下 标cor表示相似换算到地 面点参数； 利用多胞插值的方式获得模型: 式中， γi为一个权重系数， 当前A8越接近A8i该值越靠 近1， 反之靠近0； 为了减少数据存 储的空间， 对数量 为k的ABCD矩阵中各 元素进行3阶多 项式拟合： 通过拟合法多次试取获得 从而建立宽范围的关于压比的LPV动态实时 模型。 3.如权利要求1所示的一种涡扇发动机机载动态模型全包线精度扩展研究， 其特征在 于， 所述步骤B)的具体步骤如下： 步骤B1)， 在包线范围内设计宽范围的动态矩阵系数自动调度逻辑， 建立基于等温线的 飞行包线划分方案， 根据飞行包线划分方案， 优化选取若干个Tt2下的包线点建立切换的压 比LPV动态实时模型； 步骤B2)， 针对全包线内某飞行点， 设计等温线条件下该飞行点LPV模型自动 选取方法，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114297786 A 3