本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，公開(kāi)了一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法及其分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、失速和喘振是航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中經(jīng)常遇到的兩類流動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)一旦發(fā)生流動(dòng)失穩(wěn)不能及時(shí)退出，輕則引起發(fā)動(dòng)機(jī)的突然熄火導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能急劇惡化，重則引起壓氣機(jī)葉片劇烈振動(dòng)以致葉片斷裂，導(dǎo)致整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞，引起嚴(yán)重事故。前期發(fā)動(dòng)機(jī)配套的消喘系統(tǒng)未能可靠識(shí)別喘振狀態(tài)，常常依靠人工監(jiān)測(cè)脈動(dòng)壓力變化以確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方式存在報(bào)警滯后時(shí)間長(zhǎng)、控制響應(yīng)慢的問(wèn)題，由于發(fā)動(dòng)機(jī)研制費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，一旦出現(xiàn)事故，不僅經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且會(huì)大大延誤發(fā)動(dòng)機(jī)的研制進(jìn)程。

2、壓氣機(jī)出口壓力較其他參數(shù)能夠迅速的反應(yīng)壓氣機(jī)的狀態(tài)，測(cè)量也較容易，因此通常采用壓氣機(jī)出口壓力作為輸入信號(hào)，通過(guò)相關(guān)算法提取特征來(lái)甄別壓氣機(jī)是否發(fā)生失穩(wěn)?，F(xiàn)在通常采用采用能量法、小波分析法、行波能量法/相關(guān)函數(shù)法以及概率密度法等，通常設(shè)定閾值，當(dāng)壓氣機(jī)接近失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，用于檢測(cè)的特征系數(shù)驟變，當(dāng)超出閾值時(shí)，判定為壓氣機(jī)進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)。此類僅從數(shù)據(jù)處理角度闡述如何識(shí)別特征比較明顯的發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)失穩(wěn)信號(hào)，沒(méi)有過(guò)多的與實(shí)際中測(cè)試信號(hào)聯(lián)系起來(lái)，考慮可靠性與實(shí)時(shí)性，這些辨識(shí)方法對(duì)分析氣動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生機(jī)理以及抑制其危害等方面有著積極的作用，但是對(duì)于真實(shí)信號(hào)與傳感器故障信號(hào)的區(qū)分度不足，常出現(xiàn)誤報(bào)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法及其分析系統(tǒng)，能夠解決的由于傳感器失效引起的誤報(bào)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)檢測(cè)門限可實(shí)現(xiàn)在線穩(wěn)態(tài)、過(guò)渡態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，保障發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定安全工作。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法，包括：

4、設(shè)置壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)采樣率、檢測(cè)窗口寬度、步長(zhǎng)，進(jìn)行壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)采集；

5、根據(jù)采集的壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)，分析獲得各檢測(cè)窗口內(nèi)壓氣機(jī)出口壓力平均值；

6、根據(jù)各檢測(cè)窗口對(duì)應(yīng)的出口壓力平均值，分析獲得出口壓力變化率；

7、根據(jù)壓氣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的外界噪聲，對(duì)所述出口壓力變化率進(jìn)行修正，獲得出口壓力變化率的修正值；

8、根據(jù)所述修正值，對(duì)壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若所述變化累計(jì)量大于等于累計(jì)量的預(yù)設(shè)檢測(cè)門限，則判斷為壓氣機(jī)失穩(wěn)，否則判斷為壓氣機(jī)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。

9、進(jìn)一步地，檢測(cè)窗口寬度取值10～50ms，步長(zhǎng)取值1～10ms，預(yù)設(shè)檢測(cè)門限取值范圍為5～12。

10、進(jìn)一步地，采用si＝β-xi-j，i分析獲得檢測(cè)至第i個(gè)檢測(cè)窗口的出口壓力變化率修正值si；其中，xi-j，i為第i個(gè)檢測(cè)窗口與第i-j個(gè)檢測(cè)窗口之間的出口壓力變化率，β為外界引入的噪聲，β取值范圍-3～0，不包括0。

11、進(jìn)一步地，第i個(gè)檢測(cè)窗口檢測(cè)完成后，壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量bi根據(jù)分析獲得，其中μ為累積消量，γ為累積增量，μ和γ和均為正整數(shù)。

12、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明還提供了一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的分析系統(tǒng)，包括：

13、數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)設(shè)置的壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)采樣率、檢測(cè)窗口寬度、步長(zhǎng)，進(jìn)行壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)采集；

14、數(shù)據(jù)分析模塊，用于根據(jù)采集的壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)，分析獲得各檢測(cè)窗口內(nèi)壓氣機(jī)出口壓力平均值；并根據(jù)各檢測(cè)窗口對(duì)應(yīng)的出口壓力平均值，分析獲得出口壓力變化率；

15、數(shù)據(jù)修正模塊，用于根據(jù)壓氣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的外界噪聲，對(duì)所述出口壓力變化率進(jìn)行修正，獲得出口壓力變化率的修正值；

16、判別輸出模塊，用于根據(jù)所述修正值，對(duì)壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若所述變化累計(jì)量大于等于累計(jì)量的預(yù)設(shè)檢測(cè)門限，則判斷為壓氣機(jī)失穩(wěn)，否則判斷為壓氣機(jī)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。

17、進(jìn)一步地，檢測(cè)窗口寬度取值10～50ms，步長(zhǎng)取值1～10ms，預(yù)設(shè)檢測(cè)門限取值范圍為5～12。

18、進(jìn)一步地，采用si＝β-xi-j，i分析獲得檢測(cè)至第i個(gè)檢測(cè)窗口的出口壓力變化率修正值si；其中，xi-j，i為第i個(gè)檢測(cè)窗口與第i-j個(gè)檢測(cè)窗口之間的出口壓力變化率，β為外界引入的噪聲，β取值范圍-3～0，不包括0。

19、進(jìn)一步地，第i個(gè)檢測(cè)窗口檢測(cè)完成后，壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量bi根據(jù)分析獲得，其中μ為累積消量，γ為累積增量，μ和γ和均為正整數(shù)。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具備的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)壓氣機(jī)喘振時(shí)出口壓力的特點(diǎn)，提取壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力的變化率，并考慮壓氣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的外界噪聲對(duì)出口壓力變化率進(jìn)行修正，獲得出口壓力變化率的修正值；根據(jù)出口壓力變化率的修正值的大小，采用積分累積和算法對(duì)壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，旨在解決的由于傳感器失效引起的誤報(bào)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)檢測(cè)門限可實(shí)現(xiàn)在線穩(wěn)態(tài)、過(guò)渡態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，保障發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定安全工作。

技術(shù)特征：

1.一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法，其特征在于，檢測(cè)窗口寬度取值10～50ms，步長(zhǎng)取值1～10ms，預(yù)設(shè)檢測(cè)門限取值范圍為5～12。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法，其特征在于，采用si＝β-xi-j，i分析獲得檢測(cè)至第i個(gè)檢測(cè)窗口的出口壓力變化率修正值si；其中，xi-j，i為第i個(gè)檢測(cè)窗口與第i-j個(gè)檢測(cè)窗口之間的出口壓力變化率，β為外界引入的噪聲，β取值范圍-3～0，不包括0。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法，其特征在于，第i個(gè)檢測(cè)窗口檢測(cè)完成后，壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量bi根據(jù)分析獲得，其中μ為累積消量，γ為累積增量，μ和γ和均為正整數(shù)。

5.一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的分析系統(tǒng)，其特征在于，檢測(cè)窗口寬度取值10～50ms，步長(zhǎng)取值1～10ms，預(yù)設(shè)檢測(cè)門限取值范圍為5～12。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的分析系統(tǒng)，其特征在于，采用si＝β-xi-j，i分析獲得檢測(cè)至第i個(gè)檢測(cè)窗口的出口壓力變化率修正值si；其中，xi-j，i為第i個(gè)檢測(cè)窗口與第i-j個(gè)檢測(cè)窗口之間的出口壓力變化率，β為外界引入的噪聲，β取值范圍-3～0，不包括0。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的分析系統(tǒng)，其特征在于，第i個(gè)檢測(cè)窗口檢測(cè)完成后，壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量bi根據(jù)分析獲得，其中μ為累積消量，γ為累積增量，μ和γ和均為正整數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種甄別壓氣機(jī)流動(dòng)失穩(wěn)的累積算法及其分析系統(tǒng)，根據(jù)壓氣機(jī)喘振時(shí)出口壓力的特點(diǎn)，提取壓氣機(jī)出口動(dòng)態(tài)壓力的變化率，并考慮壓氣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的外界噪聲對(duì)出口壓力變化率進(jìn)行修正，獲得出口壓力變化率的修正值；根據(jù)出口壓力變化率的修正值的大小，采用積分累積和算法對(duì)壓氣機(jī)出口壓力變化累計(jì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，旨在解決的由于傳感器失效引起的誤報(bào)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)檢測(cè)門限可實(shí)現(xiàn)在線穩(wěn)態(tài)、過(guò)渡態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，保障發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定安全工作。

技術(shù)研發(fā)人員：謝飛,陳劼,溫珍榮,葉巍,周志文,車杰先,王昊,楊昆龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9