一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法,飛行器在飛行過(guò)程中，隨著速度、攻角的不同，進(jìn)氣道起動(dòng)的壓力臨界值存在差異。本發(fā)明對(duì)速度、攻角進(jìn)行二維插值，可準(zhǔn)確計(jì)算出各種速度、攻角對(duì)應(yīng)的壓力臨界值，實(shí)現(xiàn)飛行器全工作范圍內(nèi)的進(jìn)氣道起動(dòng)判斷。并對(duì)壓力傳感器的測(cè)量值進(jìn)行有效性判斷，準(zhǔn)確判斷進(jìn)氣道是否起動(dòng)。本發(fā)明利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中原有的壓力測(cè)量傳感器，以及控制系統(tǒng)發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的測(cè)量數(shù)據(jù)，作為進(jìn)氣道不起動(dòng)判別的全部數(shù)據(jù)來(lái)源，在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量的情況下，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】
一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng) 的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)憑借其構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、推重比大等特點(diǎn)，正取代傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)成為高 速飛行器的理想動(dòng)力裝置。為獲得優(yōu)良的飛行性能，通常將機(jī)身與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)， 與飛行器機(jī)體一體化的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要由進(jìn)氣道、隔離段、燃燒室、尾噴管組成，圖1為沖壓 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。進(jìn)氣道作為沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的主要組成部分，其主要功能是為飛行器捕獲 發(fā)動(dòng)機(jī)所需的捕獲流量和實(shí)現(xiàn)最大的總壓恢復(fù)，其在飛行器飛行過(guò)程中是否起動(dòng)將直接決 定飛行器的飛行成敗。
[0003] 由于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用場(chǎng)合的特殊性，在現(xiàn)有的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中一般并不對(duì)進(jìn)氣道是 否起動(dòng)進(jìn)行判斷。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)人員或使用者設(shè)定的程式工作，但是如果發(fā)生 進(jìn)氣道不起動(dòng)的情況，很可能就意味著飛行的失敗。
[0004] 隨著飛行器控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，地面控制系統(tǒng)可以針對(duì)飛行器及 發(fā)動(dòng)機(jī)的故障，快速調(diào)整飛行器的姿態(tài)及發(fā)動(dòng)機(jī)的工作程序，保證飛行器安全運(yùn)行。
[0005] 實(shí)際工作中，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣道起動(dòng)邊界附近工作時(shí)，其性能最好，但此時(shí)進(jìn)氣 道有可能出現(xiàn)不起動(dòng)的情況。進(jìn)氣道不起動(dòng)會(huì)導(dǎo)致捕獲流量和總壓恢復(fù)急劇下降，這將制 約整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)功能的發(fā)揮和性能的提高，甚至?xí)拐麄€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)不能產(chǎn)生推力，同時(shí)使飛 行器難以控制。因此，確定進(jìn)氣道是否起動(dòng)是一項(xiàng)十分有意義的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢 測(cè)方法
[0008] 技術(shù)方案
[0009] -種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法，其特征在于步驟如下：
[0010] 步驟1:發(fā)動(dòng)機(jī)正式工作前，設(shè)定幾組對(duì)應(yīng)已知速度、攻角的進(jìn)氣道起動(dòng)閾值;所述 閾值為該發(fā)動(dòng)機(jī)臨界工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前體或進(jìn)氣道內(nèi)部壓力傳感器的數(shù)值除以當(dāng)前 的大氣壓為該壓力傳感器的閾值；
[0011] 步驟2:發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行后，將壓力傳感器的測(cè)量值與該壓力傳感器的有效范圍值 進(jìn)行比較，若測(cè)量值位于該壓力傳感器的有效范圍值內(nèi)，測(cè)量值有效；
[0012] 若測(cè)量值位于該壓力傳感器的有效范圍值外，以該壓力傳感器的有效范圍值的最 小值為有效測(cè)量值；
[0013] 步驟3:以設(shè)定的進(jìn)氣道起動(dòng)閾值對(duì)接收到實(shí)時(shí)速度、攻角進(jìn)行二維插值計(jì)算，得 到當(dāng)前速度、攻角對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)進(jìn)氣道起動(dòng)閾值；
[0014] 步驟4:將步驟2得到的有效測(cè)量值除以當(dāng)前大氣壓，得到的數(shù)值大于實(shí)時(shí)進(jìn)氣道 起動(dòng)閾值，則認(rèn)為該傳感器測(cè)量處發(fā)生了一次進(jìn)氣道不起動(dòng)故障。
[0015] 重復(fù)步驟2~步驟4,在限定的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的次數(shù)作為發(fā)生了進(jìn)氣道不起動(dòng)故 障的依據(jù)。
[0016] 以上述步驟同時(shí)運(yùn)用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前體和進(jìn)氣道內(nèi)部壓力傳感器，所有壓力傳 感器的判定結(jié)果采用投票機(jī)制確定沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)。
[0017]有益效果
[0018] 本發(fā)明提出的一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法，飛行器在飛行過(guò)程 中，隨著速度、攻角的不同，進(jìn)氣道起動(dòng)的壓力臨界值存在差異。本發(fā)明對(duì)速度、攻角進(jìn)行二 維插值，可準(zhǔn)確計(jì)算出各種速度、攻角對(duì)應(yīng)的壓力臨界值，實(shí)現(xiàn)飛行器全工作范圍內(nèi)的進(jìn)氣 道起動(dòng)判斷。并對(duì)壓力傳感器的測(cè)量值進(jìn)行有效性判斷，準(zhǔn)確判斷進(jìn)氣道是否起動(dòng)。本發(fā)明 利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中原有的壓力測(cè)量傳感器，以及控制系統(tǒng)發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的測(cè)量數(shù) 據(jù)，作為進(jìn)氣道不起動(dòng)判別的全部數(shù)據(jù)來(lái)源，在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量的情況下，實(shí)現(xiàn) 進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢驗(yàn)。
[0019] 本發(fā)明能夠達(dá)到如下效果：
[0020] 1、利用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)身的壓力傳感器，不改變發(fā)動(dòng)機(jī)的硬件，不增加發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量、體 積；
[0021] 2、利用二維插值計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了飛行器全工作范圍內(nèi)的進(jìn)氣道起動(dòng)判斷；
[0022] 3、采用投票機(jī)制，并對(duì)傳感器的測(cè)量值進(jìn)行了有效性判斷，不會(huì)出現(xiàn)誤判，可準(zhǔn)確 判斷進(jìn)氣道是否起動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1:沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖2:單一傳感器進(jìn)行進(jìn)氣道不起動(dòng)判斷流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0026] 為保證判斷的可靠性，本發(fā)明利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前體以及進(jìn)氣道內(nèi)部多處壓力傳 感器進(jìn)行進(jìn)氣道不起動(dòng)判斷。針對(duì)每處傳感器的判斷方法相同，但過(guò)程獨(dú)立進(jìn)行，互不影 響。所有傳感器的判定結(jié)果采用投票機(jī)制，當(dāng)超過(guò)一定比例的傳感器判定結(jié)果為發(fā)生了進(jìn) 氣道不起動(dòng)故障時(shí)，控制器認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了進(jìn)氣道不起動(dòng)故障，向控制系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)氣道 不起動(dòng)故障碼;否則，發(fā)送正常碼。
[0027] 控制器針對(duì)一處傳感器進(jìn)行進(jìn)氣道不起動(dòng)判斷的過(guò)程如下:在發(fā)動(dòng)機(jī)及控制器開(kāi) 始工作前，針對(duì)該傳感器設(shè)置幾組已知速度、攻角對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣道起動(dòng)閾值。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行后， 開(kāi)始執(zhí)行進(jìn)氣道不起動(dòng)判別，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中接受控制系統(tǒng)發(fā)送的參數(shù)，控制系統(tǒng)發(fā) 送的參數(shù)包括：當(dāng)前大氣壓、飛行器速度、飛行器攻角。利用傳感器的測(cè)量值與當(dāng)前大氣壓 的相比較，如果限定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)比值大于相應(yīng)閾值的次數(shù)達(dá)到一定數(shù)量，則該傳感器則認(rèn) 為發(fā)生了進(jìn)氣道不起動(dòng)故障。飛行器的速度、攻角不同時(shí)，其對(duì)應(yīng)的閾值不相同。
[0028]本實(shí)例選取發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前體的一處壓力傳感器Pi及進(jìn)氣道中段的兩處壓力傳 感器p2、p3作為進(jìn)氣道不起動(dòng)判斷的數(shù)據(jù)來(lái)源。測(cè)量值的有效范圍均為：0.02~ 9. OMPa。本實(shí)例約定每10ms對(duì)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行一次判斷，控制器每500ms向控制系統(tǒng) 發(fā)送一次進(jìn)氣道狀態(tài)碼。如果500ms內(nèi)一個(gè)傳感器處出現(xiàn)故障的次數(shù)超過(guò)30次，則認(rèn)為該傳 感器處發(fā)生了進(jìn)氣道不起動(dòng)故障，當(dāng)三個(gè)壓力傳感器的判斷結(jié)果中有兩個(gè)及以上認(rèn)為發(fā)生 了進(jìn)氣道不起動(dòng)故障時(shí)，控制器認(rèn)定發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了進(jìn)氣道不起動(dòng)故障，向控制系統(tǒng)發(fā)送進(jìn) 氣道不起動(dòng)故障碼(OxAB⑶）；否則，發(fā)送進(jìn)氣道正常啟動(dòng)碼(OxDCBA)。
[0029] 表1進(jìn)氣道起動(dòng)閥值表
[0030] (a)Pi 閾值表
[0037]在發(fā)動(dòng)機(jī)工作前，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中，分別對(duì)設(shè)置幾組已知的不同速度、 攻角下進(jìn)氣道起動(dòng)閾值。Ρ:、Ρ2、Ρ3在不同速度、攻角下進(jìn)氣道的閾值如表1所示。發(fā)動(dòng)機(jī)控制 器工作后，按照如下流程進(jìn)行進(jìn)氣道不啟動(dòng)判斷：
[0038] (1)讀取的測(cè)量值，為消除外界干擾，本實(shí)例處采用防脈沖干擾平均濾波 法對(duì)測(cè)量的壓力值進(jìn)行濾波。Pi、P2、P3的測(cè)量值分別為0.0IMPa、2.3MPa、3.2MPa。Pi的測(cè)量 值不在其有效測(cè)量范圍內(nèi)，給其賦值為最小有效值〇.〇2MPa，P2、P3的測(cè)量值有效。
[0039] (2)控制系統(tǒng)向控制器器發(fā)送當(dāng)前大氣壓壓力P(82KPa)、飛行器速度V(3.7M)、攻 角A(1.8°)?？刂破鹘邮湛刂葡到y(tǒng)發(fā)送的參數(shù)。
[0040] (3)控制器利用表1中的已知閾值，對(duì)速度及攻角進(jìn)行二維線性插值計(jì)算，可得到 此時(shí) Pi、P2、P3 對(duì)應(yīng)的閾值ΡΛ P2' P3*分別為:8.42、9.03、8.59。
[0041 ] (4)將傳感器測(cè)量值與當(dāng)前大氣壓P進(jìn)行比較，Pi/PzOJAKPi'PVPz 28.05>Ρ2'Ρ3/Ρ = 39.02>ΡΛ此次判定的結(jié)果為:P1傳感器處發(fā)生了一次故障、P2、P3傳感器 處正常。Pi對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器Cnt加一，P 2、P3對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器Cnt2、Cnt3不變。
[0042] (5)重復(fù)以上過(guò)程50次后，達(dá)到控制器向控制系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)氣道狀態(tài)時(shí)間。如果 Cnt^Cnt^Cnts中有兩個(gè)或三個(gè)的值大于30,控制器判定進(jìn)氣道發(fā)生不起動(dòng)故障，向控制系 統(tǒng)發(fā)送OxABCD;否則，發(fā)送OxDCBA。然后清除Cnti、Cnt2、Cnt3的值，進(jìn)入下一次判斷周期。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法，其特征在于步驟如下： 步驟1:發(fā)動(dòng)機(jī)正式工作前，設(shè)定幾組對(duì)應(yīng)已知速度、攻角的進(jìn)氣道起動(dòng)閾值;所述閾值 為該發(fā)動(dòng)機(jī)臨界工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前體或進(jìn)氣道內(nèi)部壓力傳感器的數(shù)值除以當(dāng)前的大 氣壓為該壓力傳感器的閾值； 步驟2:發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行后，將壓力傳感器的測(cè)量值與該壓力傳感器的有效范圍值進(jìn)行 比較，若測(cè)量值位于該壓力傳感器的有效范圍值內(nèi)，測(cè)量值有效； 若測(cè)量值位于該壓力傳感器的有效范圍值外，以該壓力傳感器的有效范圍值的最小值 為有效測(cè)量值； 步驟3:以設(shè)定的進(jìn)氣道起動(dòng)閾值對(duì)接收到實(shí)時(shí)速度、攻角進(jìn)行二維插值計(jì)算，得到當(dāng) 前速度、攻角對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)進(jìn)氣道起動(dòng)閾值； 步驟4:將步驟2得到的有效測(cè)量值除以當(dāng)前大氣壓，得到的數(shù)值大于實(shí)時(shí)進(jìn)氣道起動(dòng) 閾值，則認(rèn)為該傳感器測(cè)量處發(fā)生了一次進(jìn)氣道不起動(dòng)故障。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法，其特征在于:重復(fù)步驟 2~步驟4,在限定的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的次數(shù)作為發(fā)生了進(jìn)氣道不起動(dòng)故障的依據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)的檢測(cè)方法，其特征在于：以上 述步驟同時(shí)運(yùn)用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道前體和進(jìn)氣道內(nèi)部壓力傳感器，所有壓力傳感器的判定結(jié) 果采用投票機(jī)制確定沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道是否起動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01M15/00GK105973605SQ201610301390
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】馬瑞卿, 李銳, 韓偉健, 肖晨曦
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)