一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法与流程

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法。

背景技术：

可调喷管反馈钢索是航空发动机调控系统重要组成单元，其功能为通过实测反馈钢索行程值获得可调喷管相应状态下喉道面积值，其中可调喷管喉道面积作为控制航空发动机推力性能的重要参数，因此，计算反馈钢索行程值显得尤为重要。

目前，因可调喷管零部件组成结构及运动规律复杂性导致反馈钢索行程理论值计算难度大，反馈钢索行程值仅通过实测值进行统计分析确定，尚未确定一种可准确计算反馈钢索行程的方法，但反馈钢索实测值存在波动性大、规律性不强问题，进而影响航空发动机控制系统精确反馈可调喷管喉道面积。因此，提出一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法具有极其重要意义。

技术实现要素：

发明目的：本发明提出一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，以实现航空发动机控制系统精确反馈可调喷管喉道面积，进而精确控制航空发动机推力性能。

技术方案：

一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，该方法通过计算连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离eh由可调喷管喉道直径d8引起的变化量△eh确定反馈钢索行程，即△s4＝△eh。

优选的，通过建模软件和拟合软件建立可调喷管零部件与反馈钢索连接结构的简化物理模型后计算连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh。优选的，该方法包括如下步骤：

(1)采用建模软件和拟合软件建立小主动调节片倾斜角度与可调喷管喉道直径d8的数学模型；

(2)基于建模软件和拟合软件建立连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量与小主动调节片倾斜角度的数学模型；

(3)得到连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量与可调喷管喉道直径d8的数学公式。

优选的，步骤(1)中建模后得到的小主动调节片倾斜角度α与可调喷管喉道直径d8的数学关系式为：α＝-0.159×d8+116.2。

优选的，步骤(2)中建模后得到的连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh与小主动调节片倾斜角度α的数学关系式为δeh＝-0.214×α²-6×α+47.57。

优选的，步骤(3)中得到的连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh与可调喷管喉道直径d8的数学公式为：δeh＝238.8193-0.42112×d8+1.40472×10^-4×d8²。

优选的，步骤(1)中采用ug建模软件及minitab拟合软件建立小主动调节片倾斜角度与可调喷管喉道直径的数学模型。

优选的，步骤(2)中采用ug建模软件及minitab拟合软件建立连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh与小主动调节片倾斜角度的数学模型。

本发明的优点：结合ug建模软件建立可调喷管零部件与反馈钢索连接结构的简化物理模型，避免了通过三角函数等经验公式计算的复杂性以及存在的误差，同时经minitab软件拟合大量数据可精确确定可调喷管各参数间的数学关系式：利用eh段长度变化量(△eh)替代反馈钢索行程△s4；拟合出反馈钢索行程与可调喷管喉道直径数学关系式。

附图说明

图1为可调喷管零部件与反馈钢索连接结构示意图。

图2为可调喷管零部件与反馈钢索连接结构简图。

图中，1.扩散器安装边；2.扩散器；3.加力筒体安装边；4.加力筒体外壁；5.支架；6.反馈钢索；7.连杆；8.吊耳；9.小主动调节片。

具体实施方式

如图1，反馈钢索一端固定连接于连杆边缘孔心e点处，另一端经支架孔心h点处并沿加力筒体外壁和扩散器外缘伸出，反馈钢索总长由四段组成，分别为：连杆边缘孔心处到支架孔心处直线距离eh、支架孔心h点到加力筒体安装边前端面(图1中c点)在x轴方向上投影距离s2、加力筒体安装边前端面(图1中的c点)到扩散器安装边前端面(图1中a点)在x轴方向上投影距离s3、反馈钢索行程△s4。

反馈钢索行程△s4为可调喷管喉道直径d8变化引起的反馈钢索伸出量变化值，因加力筒体外壁和扩散器结构固定，反馈钢索沿加力筒体外壁和扩散器外缘段长度为固定值且不随可调喷管喉道直径d8变化，即s2、s3长度为固定值，因此反馈钢索行程△s4与eh段长度变化量(△eh)相等，即使用△eh值代表反馈钢索行程值，考虑加力筒体外壁和扩散器外缘形状存在不规则特点，为进一步简化反馈钢索行程计算物理模型，本发明用△eh段长度变化量替代反馈钢索行程△s4。

一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，步骤如下：

(1)建立小主动调节片倾斜角度α与可调喷管喉道直径的数学模型：基于小主动调节片模型尺寸，通过ug建模软件建立小主动调节片简化模型，结合可调喷管运动规律，即某一可调喷管喉道直径对应唯一小主动调节片倾斜角度α，确定不同可调喷管喉道直径对应的倾斜角度，进而通过minitab软件拟合出小主动调节片倾斜角度α与可调喷管喉道直径间数学关系式,具体见图1所示。得到的小主动调节片倾斜角度α与可调喷管喉道直径d8数学关系式为：α＝-0.159×d8+116.2。

(2)建立eh段长度变化量△eh与小主动调节片倾斜角度α的数学模型：基于反馈钢索与可调喷管零部件连接结构，具体见图1，结合反馈钢索运动规律，简化出可调喷管零部件与反馈钢索连接结构示意图，见图2所示。通过ug建模软件建立可调喷管零部件与反馈钢索连接结构示意图简化模型，结合反馈钢索运动规律，即某一小主动调节片倾斜角度α对应唯一eh段长度变化量△eh，确定不同小主动调节片倾斜角度α对应的eh段长度变化量△eh，进而通过minitab软件拟合出eh段长度变化量△eh与小主动调节片倾斜角度α间数学关系式为δeh＝-0.214×α²-6×α+47.57。

(3)建立eh段长度变化量△eh与可调喷管喉道直径d8的数学模型：根据上述建立的小主动调节片倾斜角度α与可调喷管喉道直径d8的数学模型和eh段长度变化量△eh与小主动调节片倾斜角度的数学模型，经进一步数学关系式转化，最终建立eh段长度变化量△eh与可调喷管喉道直径d8的数学模型，得到的eh段长度变化量与可调喷管喉道直径d8的数学公式为δeh＝238.8193―0.42112×d8+1.40472×10^-4×d8²。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

技术特征：

1.一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，该方法通过计算连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离eh由可调喷管喉道直径d8引起的变化量△eh确定反馈钢索行程，即△s4＝△eh。

2.如权利要求1所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，通过建模软件和拟合软件建立可调喷管零部件与反馈钢索连接结构的简化物理模型后计算连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh。

3.如权利要求2所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)采用建模软件和拟合软件建立小主动调节片倾斜角度与可调喷管喉道直径d8的数学模型；

(2)基于建模软件和拟合软件建立连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量与小主动调节片倾斜角度的数学模型；

(3)得到连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量与可调喷管喉道直径d8的数学公式。

4.如权利要求3所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，步骤(1)中建模后得到的小主动调节片倾斜角度α与可调喷管喉道直径d8的数学关系式为：α＝-0.159×d8+116.2。

5.如权利要求3所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，步骤(2)中建模后得到的连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh与小主动调节片倾斜角度α的数学关系式为δeh＝-0.214×α²-6×α+47.57。

6.如权利要求3所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，步骤(3)中得到的连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh与可调喷管喉道直径d8的数学公式为：δeh＝238.8193-0.42112×d8+1.40472×10^-4×d8²。

7.如权利要求3所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，步骤(1)中采用ug建模软件及minitab拟合软件建立小主动调节片倾斜角度与可调喷管喉道直径的数学模型。

8.如权利要求3所述的一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，其特征在于，步骤(2)中采用ug建模软件及minitab拟合软件建立连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离的变化量△eh与小主动调节片倾斜角度的数学模型。

技术总结
本发明公开了一种航空发动机可调喷管反馈钢索行程的计算方法，该方法通过计算连杆边缘孔心和支架孔心之间的距离EH由可调喷管喉道直径D8引起的变化量△EH确定反馈钢索行程，即△S4＝△EH。结合UG建模软件建立可调喷管零部件与反馈钢索连接结构的简化物理模型，避免了通过三角函数等经验公式计算的复杂性以及存在的误差，同时经Minitab软件拟合大量数据可精确确定可调喷管各参数间的数学关系式。

技术研发人员：李子蝶;刘永忠;靳艳智;邓洁
受保护的技术使用者：中国航发贵阳发动机设计研究所
技术研发日：2020.07.31
技术公布日：2020.11.13