基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法

本发明属于航空发动机载荷谱任务段划分，特别涉及一种基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法。

背景技术：

1、与实际运行有关的航空发动机载荷谱任务段的划分至今没有很好地解决。航空发动机作为飞机的心脏，是飞机完成各类任务的核心保障，是我们探索空天极限的必要条件。航发技术的高低象征着一个国家的军事装备水平、综合国力的强弱。因此各个军事大国都投入巨大的人力物力去研究开发高性能的航空发动机以满足发展日益快速的、需求日益强烈的科技工业。航空发动机载荷谱能否真实反映航空发动机的实际使用情况，直接影响到发动机寿命的评价结果，对发动机的安全构成威胁。

2、目前航空发动机载荷谱研究单元多为任务剖面。以任务剖面为编谱单元的局限性很大，由于不同任务间剖面的差异性，虽利用系统的数学方法提取了相关的典型的任务剖面，但以任务剖面为编谱单元编制的载荷谱的作用依然很有限。依据相关技术统计，将发动机飞行任务剖面作为编谱单元进行载荷谱的编制或建模，结果对于发动机的实际服役状态的置信度不到实际考核的一半。以典型飞行任务剖面编制的载荷谱，在后续编制加速任务试车谱不能准确表征出载荷谱的损伤特征，无法有效考核进口状态变化对发动机的寿命影响，对后续的损伤分析产生无法避免的影响。尤其是军用航空发动机的实际服役条件相当苛刻，实际工作条件下不同任务实测数据差异很大。为了更准确的表征、编译出与实际服役更加贴近的载荷谱，应当将载荷谱编制的研究范围缩小，将任务段作为划分单元，可以提高载荷特性分析的准确性，有效地考虑载荷随机性。将载荷谱的编谱单元细化到飞行任务段是必要的。任务段作为航空发动机载荷谱编制的最小的基本单元，能够依据不同的考核需求提取，进而以需求为导向编制出航空发动机最贴切、最真实、最完善的载荷谱。发动机在实际服役过程中，由于服役环境的不同、执行任务的不同、飞行员的操作习惯的不同，造成监测到的航空发动机载荷谱谱型复杂多样，不同进口状态下发动机工作产生的任务段的数量巨大且无序，这对后续的研究造成了不小的困难。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法，可以定量化的表征出航空发动机的不同服役状态在高度、马赫数变化情况，能够清晰的反映出不同任务段下飞行参数的具体变化情况，为航空发动机载荷谱编制的研究提供新的处理方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于高度马赫数变化特征的任务段划分方法，包括以下步骤：

4、将实测谱数据划分为稳态任务段和过渡态任务段；

5、以高度马赫数大小将稳态任务段不同的高度、马赫数段细划分为高空大马赫数段、高空小马赫数段、中空大马赫数段、中空小马赫数段、低空大马赫数段、低空小马赫数段；

6、将过渡态任务段划分出不同组合下的加速爬升段、加速平飞段、加速俯冲段、匀速爬升段、匀速平飞段、匀速俯冲段、减速爬升段、减速平飞段、减速俯冲段共九类出现的任务段；

7、统计各个任务段持续时间以及出现次数。

8、作为优选，所述实测谱数据中任务段不包含启动滑行段和落地滑行段。

9、作为优选，根据高度、马赫数、进口总温、进口总压的变化特征，将实测谱数据划分为稳态任务段和过渡态任务段两大类。

10、作为优选，将过渡态任务段根据高度高度、马赫数变化特征划分出不同组合下的加速爬升段、加速平飞段、加速俯冲段、匀速爬升段、匀速平飞段、匀速俯冲段、减速爬升段、减速平飞段、减速俯冲段共九类出现的任务段。

11、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

12、本发明任务段划分方法，首先，由于发动机在起飞和降落时都必然经历滑行阶段但高度可认为基本不改变，因此在划分任务段时不考虑启动滑行段和落地滑行段；然后，依据高度、马赫数、进口总温、进口总压的变化特征，将实测谱数据划分为稳态任务段和过渡态任务段两大类。最终，通过此方法处理某型发动机多个实测典型飞行任务剖面，定量化的表征出航空发动机的不同服役状态在高度、马赫数变化情况，清晰的反映出不同任务段下飞行参数的具体变化情况。通过本发明得到的航空发动机载荷谱任务段不仅具有典型的载荷特性，而且具有实际操作意义，可为航空发动机整体及对关键部件的寿命损伤分析提供重要依据。此外，在航空发动机转子转速谱任务段划分的基础上，可以进行各任务段的载荷特性统计分析，研究航空发动机载荷谱的建模、编制和预测，为航空发动机载荷谱的研究提供重要依据。

技术特征：

1.一种基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法，其特征在于，所述实测谱数据中任务段不包含启动滑行段和落地滑行段。

3.如权利要求2所述的基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法，其特征在于，根据高度、马赫数、进口总温、进口总压的变化特征，将实测谱数据划分为稳态任务段和过渡态任务段两大类。

4.如权利要求3所述的基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法，其特征在于，将过渡态任务段根据高度高度、马赫数变化特征划分出不同组合下的加速爬升段、加速平飞段、加速俯冲段、匀速爬升段、匀速平飞段、匀速俯冲段、减速爬升段、减速平飞段、减速俯冲段共九类出现的任务段。

技术总结
本发明公开一种基于高度马赫数变化特征的航空发动机任务段划分方法，包括：将实测谱数据划分为稳态任务段和过渡态任务段；以高度马赫数大小将稳态任务段不同的高度、马赫数段细划分为高空大马赫数段、高空小马赫数段、中空大马赫数段、中空小马赫数段、低空大马赫数段、低空小马赫数段；将过渡态任务段划分出不同组合下的加速爬升段、加速平飞段、加速俯冲段、匀速爬升段、匀速平飞段、匀速俯冲段、减速爬升段、减速平飞段、减速俯冲段共九类出现的任务段；统计各个任务段持续时间以及出现次数。采用本发明的技术方案，可以定量化的表征出航空发动机的不同服役状态在高度、马赫数变化情况，能够清晰的反映出不同任务段下飞行参数的具体变化情况。

技术研发人员：宋迎东,冯潇扬,韩学敏,孙志刚,牛序铭,姚卫星
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15