附壁喷气自适应控制系统、轴流压气机及其应用技术方案

本公开提供了一种附壁喷气自适应控制系统、轴流压气机及其应用。该附壁喷气自适应控制系统适用于轴流压气机的附壁喷气控制，该附壁喷气自适应控制系统包括：信号采集装置，与多个静压测量点连接，用于实时采集静压测量点的静态压力信号；控制器，用于接收静态压力信号，并利用经训练的BP神经网络模型识别静态压力信号，并输出控制信号；以及喷气量控制阀，用于根据控制信号控制引气通道出口的喷气量。采用上述附壁喷气自适应控制系统能够自主调节不同工况下的喷气量，从而避免了因来流攻角发生变化而使附壁喷气控制流动分离效果减弱，进而更大程度地减小损失，提高压气机的效率和稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
附壁喷气自适应控制系统、轴流压气机及其应用


[0001]本公开涉及轴流压气机流动控制
，尤指一种附壁喷气自适应控制系统、轴流压气机及其应用。

技术介绍

[0002]现代航空发动机的特点是重量轻、体积小和集成结构简单化，而压气机是航空发动机最重要的组成部分，因此以上特性很大程度上都可以通过改型压气机来实现。降低压气机单级叶片数量或者减少级数可以大幅度降低发动机质量进而提高推重比，增加气流折转角可以提高单级的压比。然而气流折转角的增大会引起流动分离加剧，导致扩压能力下降严重还可能会引起通道堵塞。因此，为满足压气机单级负荷上升的需求，探索行之有效的叶型表面流动分离抑制方法将显得意义重大。
[0003]相关技术中通过附壁喷气抑制流动分离，但是，现有附面层喷气控制分离技术多为考虑飞行器的常规飞行高度下(即来流工况条件不发生变化)的流动分离情况，对于飞行器在非设计工况下运行(例如起飞和降落过程)时的压气机叶片流动分离控制技术目前还十分欠缺。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开提供了一种附壁喷气自适应控制系统、轴流压气机及适用于轴流压气机的附壁喷气自适应控制方法。
[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种附壁喷气自适应控制系统，适用于轴流压气机的附壁喷气控制，轴流压气机包括多个静叶，每个静叶的叶片本体的吸力面上设有多个静压测量点，叶片本体内设有引气通道，该附壁喷气自适应控制系统包括：
[0006]信号采集装置，与多个静压测量点连接，用于实时采集静压测量点的静态压力信号；r/>[0007]控制器，用于接收静态压力信号，并利用经训练的BP神经网络模型识别静态压力信号，并输出控制信号；以及
[0008]喷气量控制阀，用于根据控制信号控制引气通道出口的喷气量。
[0009]优选地，控制器包括：
[0010]第一控制器，用于接收静态压力信号，并利用经训练的第一BP神经网络模型识别静态压力信号，并输出来流攻角信号；
[0011]第二控制器，用于利用经训练的第二BP神经网络模型识别来流攻角信号，并输出控制信号。
[0012]优选地，采用方差选择法和主成分分析法确定多个静压测量点。
[0013]优选地，以第一预设数量的静态压力信号和喷气量为第一输入变量，与第一输入变量对应的来流攻角信号作为第一输出变量来训练第一BP神经网络模型。
[0014]优选地，以第二预设数量的来流攻角信号和喷气量为第二输入变量，与第二输入
变量对应的总压损失系数作为第二输出变量来训练第二BP神经网络模型。
[0015]优选地，系统还包括存储装置，用于存储数据，数据包括静态压力信号、与静态压力信号对应的控制信号以及喷气量；控制器还用于从存储装置中获取数据，以更新BP神经网络模型。
[0016]优选地，上述系统还包括显示装置，用于将数据展示给用户。
[0017]优选地，静压测量点为静压测孔。
[0018]根据本公开的另一方面，提供了一种轴流压气机，包括：
[0019]多个静叶，每个静叶包括：叶片本体，叶片本体的吸力面上设有多个静压测量点，叶片本体内设有引气通道，引气通道连接至喷气气源；
[0020]如上所述的附壁喷气自适应控制系统，与多个静压测量点连接，用于实时采集静压测量点的静态压力信号，并据以控制引气通道出口的喷气量。
[0021]优选地，静叶还包括：
[0022]设置于吸力面上的喷气缝，喷气缝及引气通道独立，喷气缝的进口与引气通道相连，喷气缝的出口与气动外型可控表面相连。
[0023]优选地，气动外型可控表面相切于与该气动外型可控表面相邻的吸力面。
[0024]优选地，气动外型可控表面的曲率大于原吸力面在该气动外型可控表面位置处的曲率。
[0025]根据本公开的另一方面，提供了一种适用于如上所述的轴流压气机的附壁喷气自适应控制方法，该方法包括：
[0026]获取多个静压测量点的静态压力信号；利用经训练的BP神经网络模型识别静态压力信号，并输出控制信号；以及根据控制信号控制引气通道出口的喷气量。
[0027]本公开的技术方案至少具有以下优势：
[0028](1)本公开中的附壁喷气自适应控制系统、轴流压气机基于经训练的BP神经网络模型，能够获得不同来流工况下的最佳附壁喷气量，并且可以实现喷气量的自主调节，避免了因来流攻角发生变化而使附壁喷气控制流动分离效果减弱，提高了喷气控制效率，进而提高了压气机的效率和稳定性。
[0029](2)本公开的轴流压气机在喷气缝后应用气动外型可控表面，喷气为附面层的低能流体增加动量，使其抵抗叶片通道内逆压梯度的能力增强，减弱或完全抑制流动分离。
附图说明
[0030]图1示出了根据本公开实施例的附壁喷气自适应控制系统的结构示意图；
[0031]图2示出了本公开实施例中吸力面上均布静压点位的示意图；
[0032]图3示出了根据本公开实施例的轴流压气机的结构示意图；
[0033]图4示出了轴流压气机叶片内部导流肋片结构示意图；
[0034]图5示出了根据本公开实施例的适用于轴流压气机的附壁喷气自适应控制方法的流程图。
[0035]附图标记说明：
[0036]11：叶片本体；
[0037]12：吸力面；
[0038]13：静压测量点；
[0039]14：引气通道；
[0040]15：叶片前缘；
[0041]16：叶片尾缘；
[0042]17：气动外型可控表面；
[0043]18：静压点位；
[0044]19：喷气缝；
[0045]110：导流肋片；
[0046]111：压力面；
[0047]20：信号采集装置；
[0048]30：控制器；
[0049]40：喷气量控制阀。
具体实施方式
[0050]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
[0051]需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。
[0052]现有附面层喷气控制分离技术多考虑飞行器的常规飞行高度下(即来流工况条件不发生变化)的流动分离情况。当飞行器在非设计工况下运行时，例如飞行器起飞和降落过程中，此时来流工况将不可避免地发生变化，现有的附壁喷气控制流动分离方法的效果将会大大减弱，进而影响压气机的效率。为了提高飞行器在变工况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种附壁喷气自适应控制系统，其特征在于，适用于轴流压气机的附壁喷气控制，所述轴流压气机包括多个静叶，每个所述静叶的叶片本体的吸力面上设有多个静压测量点，所述叶片本体内设有引气通道，所述附壁喷气自适应控制系统包括：信号采集装置，与多个所述静压测量点连接，用于实时采集所述静压测量点的静态压力信号；控制器，用于接收所述静态压力信号，并利用经训练的BP神经网络模型识别所述静态压力信号，并输出控制信号；以及喷气量控制阀，用于根据所述控制信号控制所述引气通道出口的喷气量。2.根据权利要求1所述的附壁喷气自适应控制系统，其特征在于，所述控制器包括：第一控制器，用于接收所述静态压力信号，并利用经训练的第一BP神经网络模型识别所述静态压力信号，并输出来流攻角信号；第二控制器，用于利用经训练的第二BP神经网络模型识别所述来流攻角信号，并输出所述控制信号。3.根据权利要求1所述的附壁喷气自适应控制系统，其特征在于，采用方差选择法和主成分分析法确定所述多个静压测量点。4.根据权利要求2所述的附壁喷气自适应控制系统，其特征在于，以第一预设数量的静态压力信号和喷气量为第一输入变量，与所述第一输入变量对应的来流攻角信号作为第一输出变量来训练所述第一BP神经网络模型。5.根据权利要求2所述的附壁喷气自适应控制系统，其特征在于，以第二预设数量的来流攻角信号和喷气量为第二输入变量，与所述第二输入变量对应的总压损失系数作为第二输出变量来训练所述第二BP神经网络模型。6.根据权利要求1所述的附壁喷气自适应控制系统，其特征在于，所述系统还包括存储装置，用于存储数据，所述数据包括所述静态压力信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，张健，张宏武，聂超群，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：