【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及槳扇發動機變距控制系統，具體涉及一種雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法。
技術介紹
1、槳扇發動機(propfan)是一種結合了渦槳發動機(turboprop)與渦扇發動機(turbofan)特點的一種新型高亞音速發動機。它兼具渦扇發動機螺旋槳距可調與渦槳發動機無外涵道的特征，在巡航馬赫數0.7以上運行時不僅能做到燃油消耗效率顯著優于當前先進的渦扇發動機，還能使飛機的推進動力也優于渦槳發動機，被視為世界上最具前景的飛機推進系統之一。
2、槳扇發動機為了在同樣飛行狀態下獲得更大的推進力，槳距角通常可以調節。目前槳扇發動機變距技術主要分為三大類，分別為機械式變距技術、液壓式變距技術和多電式變距技術。其中采用電靜液作動系統的槳葉變距技術式近年來槳葉伺服作動的優選方案。電靜液作動器具有功率大、易冗余等優點。與液壓作動器(hydraulic?actuator，ha)相比可以避免閥芯堵塞等故障，與機電作動器(electro-mechanical?actuator，ema)相比可以有效避免機械傳動結構卡死故障。電靜液作動器同時具備液壓驅動和電驅動等特點，設計過程中采用雙余度eha方法提高整體變距作動系統可靠性和安全性。電靜液作動器驅動槳扇變距技術具有更高可靠性和安全性，是未來實現槳扇發動機變距控制系統的優選技術方案。
3、液壓變槳距系統由電動液壓泵提供工作動力來源，液壓油作為傳遞介質，電磁閥作為控制單元，通過將液壓缸活塞桿的徑向運動變為槳葉的圓周運動來實現槳葉的變槳距。液壓變槳距系統由液壓缸、控
4、現在主流的發動機液壓變距系統存在以下幾個缺陷：液壓管路占用空間面積大，液壓油易泄漏，能源利用率低；與電靜液作動技術相比，動態特性較差；管路復雜，不便于維護；液壓系統重量較大，功重比低；不滿足未來多電/全電飛機的分布式控制技術要求。
5、為了便于研究上述問題，就需要對建立相應的仿真模型，如何建立一個計算復雜度大幅降低的精準雙余度eha驅動槳扇發動機槳距角控制模型，是本領域亟待解決的重要問題之一。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，以解決現有技術中的不足，本專利技術提出了一種復雜度大幅降低的精準的雙余度eha驅動槳扇發動機槳距角控制模型。
2、本專利技術提供了一種雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，包括以下步驟：
3、s1，建立雙余度eha驅動架構；
4、s2，根據雙余度eha驅動架構，構建包含電機系統和液壓作動系統的動力學模型；
5、s3，基于渦流理論的螺旋槳功率模型搭建槳扇發動機核心機數學模型；
6、s4，通過迭代或者擬合數值方法求解建立槳扇發動機仿真模型；
7、s5，建立槳扇發動機變距控制系統內各部件的耦合傳動數學模型。
8、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，還包括，
9、s6，驗證搭建的雙余度eha驅動的槳扇發動機變距系統模型正確性。
10、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，雙余度eha驅動架構為，通過伺服控制驅動器通過位置、轉速、電流反饋信息實現閉環控制伺服電機泵轉向和轉速的控制。
11、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，電機系統的動力學模型包括永磁同步電機變換dq軸的定子電壓方程和永磁同步電機轉矩方程。
12、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，液壓作動系統的動力學模型包括液壓缸輸出力與負載力的平衡方程；
13、液壓缸輸出力與負載力的平衡方程為，
14、
15、其中，ap為作動筒活塞有效面積，pl為活塞上的負載壓力，mt為液壓缸活塞及所連接扇面負載折算后總質量，bp為液壓部分中液壓缸活塞的黏性阻尼系數，k為扇面負載的彈性剛度，fe為活塞上負載力。
16、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，槳扇發動機核心機數學模型包括升力相關關系方程：
17、
18、其中，cl為升力系數，σ為螺旋槳實度，為幾何入流角度，γ為阻升角，β為槳葉尾渦產生的干涉角度。
19、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，步驟s4為，
20、設待插值函數為f(β)，已知節點β0,β1...,βn處的函數值，將相鄰的節點進行分段，獲得n個插值小區間，在每個區間內使用k次多項式si(β)插值，使其滿足插值條件與k-1階平滑性：
21、si(βi)＝f(βi),si(βi+1)＝f(βi+1),0≤i≤n-1；
22、
23、對于已有數據進行擬合，得到其槳扇發動機核心機各部件的仿真模型。
24、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，已有數據包括不同單轉或對轉槳扇的外形構造，以及在不同狀態參數下的性能；所述狀態參數包括拉力系數、功率系數、效率和噪聲。
25、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，步驟s4采用三次樣條插值。
26、如上所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其中，可選的是，其特征在于：步驟s5為根據動力學傳遞關系依次建立電機驅動柱塞泵傳動模型、柱塞泵驅動作動筒傳動模型、作動筒驅動發動機槳扇傳動模型和eha驅動槳扇動力學模型。
27、與現有技術相比，依據本專利技術方法所建立槳扇發動機變距系統數學模型，可以準確模擬雙余度eha驅動的槳扇發動機在飛行包線范圍內發動機變距系統內部參數和性能參數的變化，為該類型發動機變距系統的研究提供理論依據和數據支持。
28、依據本專利技術方法所建立的槳扇發動機變距系統數學模型，考慮槳扇與空氣之間的動力學關系，包括了拉力系數、功率系數、效率、噪聲等，并利用相似理論建立槳扇在不同工作狀況下的拉力、功率、效率模型，實現了變工況下的槳扇發動機性能指標計算。
29、通過本專利技術提出的模型進行仿真，獲得了槳扇發動機在不同工況點下的工作特性及eha驅動下的變距控制性能，從而在常規槳扇發動機部件級模型的基礎上建立雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的部件級模型。
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1.一種雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：還包括，
3.根據權利要求2所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：雙余度EHA驅動架構為，通過伺服控制驅動器通過位置、轉速、電流反饋信息實現閉環控制伺服電機泵轉向和轉速的控制。
4.根據權利要求1所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：電機系統的動力學模型包括永磁同步電機變換dq軸的定子電壓方程和永磁同步電機轉矩方程。
5.根據權利要求1所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：液壓作動系統的動力學模型包括液壓缸輸出力與負載力的平衡方程；
6.根據權利要求1所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：槳扇發動機核心機數學模型包括升力相關關系方程：
7.根據權利要求1所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：步驟S4為，
8.
9.根據權利要求7所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：步驟S4采用三次樣條插值。
10.根據權利要求1-9任一項所述的雙余度EHA驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：步驟S5為根據動力學傳遞關系依次建立電機驅動柱塞泵傳動模型、柱塞泵驅動作動筒傳動模型、作動筒驅動發動機槳扇傳動模型和EHA驅動槳扇動力學模型。
...【技術特征摘要】
1.一種雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：還包括，
3.根據權利要求2所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：雙余度eha驅動架構為，通過伺服控制驅動器通過位置、轉速、電流反饋信息實現閉環控制伺服電機泵轉向和轉速的控制。
4.根據權利要求1所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：電機系統的動力學模型包括永磁同步電機變換dq軸的定子電壓方程和永磁同步電機轉矩方程。
5.根據權利要求1所述的雙余度eha驅動槳扇發動機變距系統的建模方法，其特征在于：液壓作動系統的動力學模型包括液壓缸輸出力與負載力的平衡方程；
6.根據權利要求1所述的雙余度eha驅動槳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王興堅，樊思明，王啟揚，王少萍，張育瑋，
申請(專利權)人：天目山實驗室，
類型：發明
國別省市：
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