[发明专利]一种燃气涡轮发动机排气红外辐射控制方法

说明书

本发明公开了一种燃气涡轮发动机排气红外辐射控制方法。首先在燃气发生器轴上加装电机，然后建立燃气涡轮发动机仿真模型；通过燃气涡轮发动机仿真模型获得不同飞行马赫数下，排气温度、推力与电机功率之间的对应关系。在需要调整发动机排气温度和红外特性的瞬间，通过控制电机的输入功率或提取功率，从而调整进气流量和油气比，进而主动控制排气温度和红外辐射，实现对红外特性的准确模拟。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机红外抑制技术领域，尤其涉及一种燃气涡轮发动机排气红外辐射控制方法。

背景技术

各类飞机和直升机大多采用燃气涡轮发动机作为动力源，发动机高温排气使得飞机现代和直升机广泛面临红外制导武器的威胁。因此，如何降低燃气涡轮发动机排气道/尾喷管红外辐射成为了研究热点。目前的研究大多从排气道/尾喷管材料及其外形设计的角度降低红外辐射。

对于船用燃气涡轮发动机，由于排气流量大，其高温排气不但会影响红外隐身性能，对于设备、船员工作环境和船舶总体设计均有负面影响，因此，船用燃气涡轮发动机同样面临降低排气红外辐射和温度的迫切需求。

作为检验武器性能的重要工具，靶标需要模拟威胁目标的红外特性。由于威胁目标的多样性，靶标的红外辐射并不是越低越好，其需要一种发动机排气红外控制技术，能够灵活调整发动机排气的红外辐射以实现对不同目标红外特性的准确模拟。

发明内容

本发明通过提供一种燃气涡轮发动机排气红外辐射控制方法，能够灵活调整发动机排气的红外辐射以实现对不同目标红外特性的准确模拟。

本发明提供了一种燃气涡轮发动机排气红外辐射控制方法，包括：

建立燃气涡轮发动机仿真模型；

通过所述燃气涡轮发动机仿真模型获得不同飞行马赫数下，排气温度、推力与电机功率之间的对应关系；

基于所述对应关系插值获得燃气发生器轴电机功率，对排气温度进行控制。

具体来说，所述建立燃气涡轮发动机仿真模型，包括：

通过部件特性实验或三维流体计算获得压气机、涡轮以及尾喷管部件特性，在此基础上构建流量连续性方程、功率平衡方程以及压比膨胀比方程组，通过牛顿-拉夫森法求解上述非线性方程组，确定各部件共同工作点，在此基础上结合燃气热力性质计算方法，建立所述燃气涡轮发动机仿真模型。

具体来说，在所述通过所述燃气涡轮发动机仿真模型获得不同飞行马赫数下，排气温度、推力与电机功率之间的对应关系之后，还包括：

确定不同飞行马赫数和发动机推力工况下，电机功率的上下限。

具体来说，所述确定不同飞行马赫数和发动机推力工况下，电机功率的上下限，包括：

分别计算不同飞行马赫数和不同发动机推力工况下，调整电机功率，观察压气机出口压力、燃烧室出口总温、燃气发生器转速和压气机喘振裕度随所述电机功率的变化，确定所述电机功率的上下限。

具体来说，所述基于所述对应关系插值获得燃气发生器轴电机功率，对排气温度进行控制，包括：

基于所述对应关系插值出不同的燃气发生器轴电机功率，将所述不同的燃气发生器轴电机功率作为控制信号输出到电机，对排气温度进行控制。

具体来说，还包括：通过燃油流量对发动机推力进行闭环控制。

具体来说，所述通过燃油流量对发动机推力进行闭环控制，包括：

根据大气温度、压力、飞行马赫数、折合转速、电机功率计算当前发动机推力，将所述推力作为反馈信号通过调节燃油流量实现对推力的闭环控制。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：