技术特征：
1.一种燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将燃气涡轮发动机的地面起动过程分为三个阶段；并由设计人员给出点火转速n1的预估值、脱开转速n2的预估值和慢车转速n
id
的数值；第一阶段，燃气涡轮发动机由零转速加速至点火转速n1；第二阶段，燃气涡轮发动机由点火转速n1加速至起动机脱开转速n2；第三阶段中，燃气涡轮发动机由起动机脱开转速n2加速至慢车转速n
id
；步骤二：以计算、查阅或预估的方式获取参数；所述参数包括平衡转速n
p
、慢车状态涡轮扭矩m
t,id
、燃气涡轮发动机转子机械效率η
m
、燃气涡轮发动机转子转动惯量j、起动系统传动比i、起动机最大功率p
ct,max
和起动机系数c；步骤三：基于脱开转速n2时涡轮产生的扭矩大于阻力扭矩这一原理；对点火转速n1、平衡转速n
p
和脱开转速n2的合理性进行判断；步骤四：分别计算起动过程中不同转速下起动机作用在燃气涡轮发动机转子上的扭矩、阻力扭矩和涡轮产生的扭矩；步骤五：利用步骤四中计算的扭矩和步骤一和步骤二中的参数，计算起动过程转子转速响应和起动时间。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：所述第三阶段中，燃气涡轮发动机达到平衡转速n
p
时，起动机继续将燃气涡轮发动机转子带转至转速更高的脱开转速n2才脱开，该第三阶段燃气涡轮发动机转子由起动机和燃气涡轮发动机自身的涡轮共同带转。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤二中，点火转速n1、平衡转速n
p
和脱开转速n2三个参数通过预估方式获取，这三个参数的合理性符合以下公式时，该三个参数的预估值即具有合理性；4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤四中，对不同转速下起动机作用在燃气涡轮发动机转子上的扭矩进行计算：将起动机输出扭矩m
ct
和起动机转速n
ct
的关系简化为线性关系：式中：m
ct,0
为起动机零转速时的扭矩；c为起动机扭矩常数，与起动机类型有关；起动机功率p
ct
和起动机转速n
ct
的关系为：由上式可知，起动机扭矩和起动机转速呈二次凸函数关系，起动机最大功率p
ct,max
：由上式可得起动机零转速时的扭矩m
ct,0
与起动机功率最大值p
ct,max
的关系为：在燃气涡轮发动机起动系统的初始设计阶段，可确定起动机最大功率p
ct,max
，再由设计
人员根据经验确定起动机扭矩常数c之后，可根据上式确定起动机零转速时的扭矩m
ct,0
；从而得到了起动机转速和起动机扭矩的关系，即起动机自身的扭矩特性；起动机输出轴通过传动系统和燃气涡轮发动机的转子相连；燃气涡轮发动机的起动系统传动比为i，即认为：起动机转速n
ct
和起动机所驱动的燃气涡轮发动机转子转速n之比等于i，由此，起动机作用在燃气涡轮发动机转子上的扭矩特性为：式中：m
ct’为起动机作用在燃气涡轮发动机转子上的扭矩。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤四中，不同转速下阻力扭矩的计算：引入燃气涡轮发动机转子机械效率η
m
来计算转子起动过程中的阻力扭矩m
z
：其中，m
c
为驱动压气机旋转所需的扭矩，m
acc
为燃滑油附件系统阻力扭矩，m
m
为机械摩擦阻力扭矩，η
m
为燃气涡轮发动机转子机械效率；将慢车状态作为参考状态，对起动过程不同转速的阻力扭矩进行计算，根据慢车状态时的涡轮扭矩m
t,id
和阻力扭矩m
z
相等以及不同转速的阻力扭矩和转速的平方呈正比的原理，并利用以下公式计算慢车以下转速n的阻力扭矩m
z
：其中：式中：m
c,id
为驱动压气机以慢车转速n
id
旋转所需的扭矩。6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤四中，各阶段涡轮产生的扭矩计算时，第一阶段燃烧室未点火时，涡轮产生的扭矩为0。7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤四中，各阶段涡轮产生的扭矩计算时，在起动过程的第二阶段，涡轮进口总温保持在最大值，即变化不大，此时可认为涡轮产生的扭矩随转速线性变化，按照以下公式计算不同转速n下的涡轮产生的扭矩m
t
：平衡转速n
p
时，涡轮产生的扭矩恰好可以驱动转子旋转，此时有m
t = m
z
，结合在点火转速n1时m
t = 0，上式中的常数c1和c2为：为：8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤四中，各阶段涡轮产生的扭矩计算时，在起动过程的第三阶段，将涡轮产生的扭矩m
t
随转速的变化简化为二次多项式关系，按照以下公式计算不同转速n下的涡轮扭矩m
t
：
当n = n2时，且左右两侧导数相等；且当n = n
id
时，m
t = m
z
，则上式中的常数c3、c4和c5为：为：为：或：9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：常数c1、c2、c3、c4和c5由a值、点火转速n1、平衡转速n
p
、脱开转速n2和慢车转速n
id
确定；其中，a值由燃气涡轮发动机慢车状态的转速n
id
和涡轮扭矩m
t,id
计算得到，点火转速n1和脱开转速n2由设计人员直接选定，平衡转速n2则由设计人员根据经验确定；在点火转速n1和脱开转速n2一定的情况下，不同的平衡转速n
p
的值将对起动过程第二阶段和第三阶段涡轮产生扭矩和转速的关系产生影响；如果输入的点火转速、平衡转速、脱开转速不合理，在加速过程的第三阶段，涡轮产生的扭矩将小于阻力扭矩，转子将无法继续加速，相应的起动过程计算也将无法继续进行，即无法得到计算结果；因此，当转子加速到脱开转速n2时，涡轮产生的扭矩应大于阻力扭矩：即：将常数c1和c2代入上式：由于a> 0，进一步化简可得：由于n
p
<n2，因此：即：故此，点火转速n1、平衡转速n
p
和脱开转速n2这三个参数的合理性通过以上公式进行判断。10.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，其特征在于：步骤五中，计算得到燃气涡轮发动机起动过程中任意时刻的转子加速度：
其中，j为燃气涡轮发动机转子转动惯量；由时间推进的方式按照上式进行计算得到燃气涡轮发动机起动加速过程的转速响应，进而得到起动加速时间。
技术总结
本发明属于燃气涡轮发动机技术领域，具体涉及一种燃气涡轮发动机地面起动加速时间计算方法，包括五个步骤，步骤一：将燃气涡轮发动机的地面起动过程分为三个阶段；并由设计人员给出点火转速n1的预估值、脱开转速n2的预估值和慢车转速n
技术研发人员：施洋 王鸣 齐振彪 陈程 杨惠 赵月彬
受保护的技术使用者：成都中科翼能科技有限公司
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/2/11