战斗机等飞行器做高难度动作时会发生“喘振”,现在有了防“喘”良方

发布时间 : 2018-05-28     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  战斗机、航天飞行器等在做高难度动作时,发动机会发生“喘振”现象,对此,中国运载火箭技术研究院(简称“火箭院”)开展了基于喘振预测的高稳定性控制算法研究,可有效防“喘”。
  据火箭院研发中心项目组成员王健康介绍,和人呼吸需要氧气一样,战斗机以及未来采用组合动力的空天飞行器,其涡轮发动机需要吸入足够的空气,与燃料充分混合燃烧才能产生推力。


        

  

△飞行器做“眼镜蛇”机动、翻转等高难度动作


  当飞行器做抬头、翻转等高难度动作时,流场发生变化,进入发动机的空气量不稳定。此时,发动机会发生“喘振”现象,通俗理解,就像哮喘病人一样“上不来气”,发动机将产生强烈的机械振动、超温,造成设备损坏。
  那么,如何治“喘”呢?王健康说:“治‘喘’要付出较高的代价,如增加射流管及额外的控制机构来及时喷气稳定流场,或快速通过减少燃油适应流场变化等,但这些方法对发动机推力等性能会造成较大损伤。
  王健康介绍,造成这种现象的原因是,当前,战斗机等飞行器的发动机在设计时,一般不与飞行器综合设计,不将飞行任务及飞行姿态作为影响因素之一。因此,对于“喘振”,最好的办法是预防。
  研发中心从源头抓起,通过预测飞行器姿态,并依靠各个关系紧密的传感器测量参数估算出“喘振”裕度(即发动机状态离“喘振”边界线距离)的余量,并加以控制,使其始终保持在一定的安全范围内。
  王健康说:“一般来说,‘喘振’裕度在10%以上是安全的,低于这个比例就会发生‘喘振’。当飞行器要做高难度动作,‘喘振’裕度即将低于10%时,可以通过优化调整发动机燃油量、尾喷管面积等其他参数,保证发动机流场的稳定性,防止‘喘振’发生,同时尽量维持推力不降低,保证飞行器机动飞行的性能。”
  王健康介绍,预测控制研究为机理性研究,可在探月、探火等深空探测器稳定性控制、小卫星抗干扰控制等航空、航天以及其他工程控制领域推广应用。


(图片来源于网络)

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