无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数建模方法技术

本发明专利技术提供了无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数建模方法，包括：步骤1，计算螺旋桨性能，步骤2，计算发动机高空功率特性；步骤3，计算飞机设备从发动机提取的额外轴功需求；步骤4，仿真得到无人飞行器在各飞行高度、平飞速度下的推力需求；步骤5，建立无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数模型；步骤6，修正机身推力计算值、螺旋桨性能数据、发动机地面及高空功率；本发明专利技术通过将安装螺旋桨的发动机放置于风洞试验台架中获取不同风速的发动机的全工况性能数据。可获取真实的螺旋桨发动机飞行速度条件下的发动机转速、发动机推力、发动机功率以及发动机油耗的关系。发动机功率以及发动机油耗的关系。发动机功率以及发动机油耗的关系。

【技术实现步骤摘要】
无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数建模方法


[0001]本专利技术属于无人机用发动机
，具体涉及无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数建模方法。

技术介绍

[0002]根据目前智能化蜂群长航时无人机使用特点，需完成10h
‑
20h巡飞任务，考虑到目前的电机动力续航时间较短，无人机需配备功重比较高的航空活塞发动机。智能化蜂群要求空中自主编队，因而对小型航空活塞发动机的控制参数模型要求越来越严格。智能化蜂群长航时无人机使用速度闭环或发动机转速闭环控制策略，无人机根据发动机控制参数模型时时调整飞行姿态。目前螺旋桨的推力特性随螺旋桨的转速变化研究已经很充分，但螺旋桨匹配发动机在空中飞行的控制参数模型研究存在不足。
[0003]目前专利CN104573226A“一种水下航行器的螺旋桨推力建模方法”，建立了螺旋桨推力、螺旋桨转速、船体航行速度、海流速度之间的数学关系；专利CN108363854B“一种小型电动螺旋桨推力模型估计方法及装置”对现有小型电动螺旋桨推力模型中存在的模型估算精度不足的问题，提出了一种小型电动螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据总体飞行包络数据，计算螺旋桨性能；步骤2，根据地面测功及高空功率修正系数，计算发动机高空功率特性；步骤3，根据总体起发一体电机转换效率P3及平台在一定飞行速度、飞行高度和飞行任务下的用电需求P2，计算飞机设备从发动机提取的额外轴功需求P1；步骤4，仿真得到无人飞行器在各飞行高度、平飞速度下的推力需求；步骤5，建立无人飞行器、发动机、螺旋桨的匹配控制参数模型；步骤6，通过机身风洞试验的方式，修正步骤4中的机身推力计算值；通过螺旋桨吹风试验的方式，修正步骤1中螺旋桨性能数据；通过发动机高空台试验的方式，修正步骤2中的发动机地面及高空功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括如下步骤：步骤1.1，基于螺旋桨工程计算方法，采用叶素理论，为获得螺旋桨的拉力，转动力矩和功率，需对螺旋桨运动过程中的每处微小翼型的拉力，转动力矩和功率进行积分：功率，需对螺旋桨运动过程中的每处微小翼型的拉力，转动力矩和功率进行积分：功率，需对螺旋桨运动过程中的每处微小翼型的拉力，转动力矩和功率进行积分：其中d表示微分符号，T表示螺旋桨推力，M表示螺旋桨扭矩，P表示螺旋桨功率，N
B
表示叶片数，R表示螺旋桨半径，r表示桨叶站位半径，F
x
表示桨叶站位受力，n表示转速；步骤1.2：根据飞行高度H、速度V、螺旋桨转速n_pro，得出螺旋桨飞行中的推力T_pro、功率N_pro、效率η对应数据表，[T_pro，N_pro，η]＝f_pro(H，V，n_pro)，其中f_pro表示叶素理论计算方法。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：步骤2.1：使用测功机对发动机的功率、油耗特性进行实测，得到发动机标准条件下的功率N_eng、油耗Bsfc与节气门开度Throttle、发动机转速n_eng的万有特性曲线关系，[N_eng，Bsfc]＝f_eng(Throttle，n_eng)；其中f_eng表示通过试验得到的节气门开度、发动机转速与功率、油耗之间的对应关系；步骤2.2：根据校准公式修正发动机高空功率，其中N_eng_H代表发动机在海拔H时的功率，P
H
、P0分别代表海拔H的大气压力和地面海拔的大气压力，T
H
、T0分别代表海拔H的大气温度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄云龙，吴凯，杨广文，王海朋，
申请(专利权)人：融通航空发动机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：