【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自适应循环发动机性能，具体涉及一种自适应变循环发动机的部件性能裕度设计方法。
技术介绍
1、自适应循环发动机应对多工作模式可以进行宽广范围的循环调节，具有复杂任务适应性的优势，大幅提高了发动机部件的数量及结构的复杂性。在设计自适应循环发动机的部件过程中由于部件的技术特征和更高的性能需求引入了更大的非确定性，体现为：预设部件达到的性能与实际部件达到的性能之间产生的偏差，称为“部件性能设计偏差”。
2、例如，自适应循环发动机的叶轮机部件自身的设计难度高于传统涡扇发动机的部件，如：核心机驱动风扇、叶尖风扇；以自适应变循环发动机的高压压气机为例，部件的性能需求更加苛刻，不仅要求其具备高压压气机自身的高通流能力、高气动负荷、高绝热效率等技术特征，还要符合其他工况下仍应具有较高的绝热效率、足够的喘振裕度以及适应核心机流通能力宽幅度变化等技术特征。这些新颖的技术特征和更高的性能需求会给设计过程引入更大的非确定性。
3、目前，发动机性能非确定性研究方面，大多考虑的是由于制造、装配等过程带来的部件性能分散性影响。然而，除了制造装配过程带来的非确定性以外，部件性能设计偏差也是非确定性的重要来源之一。部件性能设计偏差是由于预设部件性能和发动机性能需求之间的偏差造成的。
4、自适应循环发动机构型新颖、工况范围宽广、具有多种工作模式，其部件性能设计偏差影响会比传统构型发动机更复杂，凭借经验预留裕度时，一方面会对部分部件设置过于严苛的裕度要求，增加部件设计难度，部件设计无法满足；另一方面也会对部分部件设置过
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种自适应变循环发动机的部件性能裕度设计方法，结合了部件性能的敏感性、求解部件性能的裕度区间量化发动机部件性能偏差的影响；给部件性能偏差设置区间约束，为发动机部件设计提供更加详细的需求牵引：当发动机各部件设计无法达到设计值要求时，只要各部件的设计结果位于裕度区间内，即可保障组合后的发动机性能达标，提高发动机设计流程的效率。
2、本专利技术提供了一种自适应变循环发动机的部件性能裕度设计方法，包括：
3、步骤1.根据发动机性能的设计值与需求值，设计发动机性能的初始裕度，将所述发动机性能的初始裕度作为发动机性能裕度设计的输入条件；
4、优选的，步骤1所述发动机性能的初始裕度包括两类：望大类发动机性能的裕度和望小类发动机性能的裕度；
5、所述望大类发动机性能即发动机性能(如推力)越大越好，所述望小类发动机性能即发动机性能(如耗油率)越小越好；
6、所述望大类发动机性能的裕度表达式为：
7、mpb＝(pdes，b-preq，b)/preq，b
8、其中，mpb为第b个望大类发动机性能的裕度，b＝1,2,3…b，b表示望大类发动机性能的总数，pdes,b为第b个望大类发动机性能设计值，ptar,b为第b个望大类发动机性能需求值。
9、所述望小类发动机性能的裕度表达式为：
10、mpk′＝(preq，k′-pdes，k′)/preq，k′
11、其中，mpk′为第k个望小类发动机性能的裕度，k＝1,2,3…k，k表示望小类发动机性能的的总数，pdes,k′为第k个望小类发动机性能设计值，ptar,k′为第k个望小类发动机性能需求值。
12、可选地，望大类发动机性能包括单位推力，推重比，部件喘振裕度，发动机总效率；望小类发动机性能包括燃油消耗量，排气温度，涡轮前温度。
13、步骤2.设计发动机安全稳定工作条件；基于所述发动机安全稳定工作条件建立发动机性能裕度设计的约束条件；
14、将所述约束条件作为发动机部件性能偏差指数的初始边界；当部件性能偏差过大时，导致发动机安全稳定工作的约束无法满足；
15、优选的，所述发动机安全稳定工作条件包括转速不超过限制值，部件喘振裕度不低于限制值；
16、所述发动机性能为：由发动机部件组成的发动机整体发挥的性能；
17、所述发动机部件性能为：组成发动机整体的各部件的性能
18、优选的，发动机部件性能偏差指数的初始边界表达式为：
19、0<di，j，min≤|di，j|≤di，j，max
20、其中，di,j为发动机第j项性能的第i项部件性能的偏差指数，i＝1,2,3…i，表示i个发动机部件性能的总项数，j＝1,2,3…j，表示j个发动机性能的总项数；di,j,min为发动机第j项性能的第i项部件性能的偏差指数的最小值，di，j,max为发动机第j项性能的第i项部件性能的偏差指数的最大值。
21、步骤3.基于发动机部件性能偏差指数的初始边界，获得发动机性能偏差代理模型的训练样本；
22、优选的，步骤3所述获得发动机性能偏差代理模型的训练样本，具体步骤包括：
23、在发动机部件性能偏差指数的初始边界范围内，选取若干组初始部件性能偏差指数样本；
24、将所述初始部件性能偏差指数样本输入到发动机性能仿真模型中，得到初始部件性能偏差指数样本对应的发动机性能偏差指数；
25、将所述发动机性能偏差指数表征为发动机性能偏差代理模型的训练样本。
26、进一步的，所述发动机部件性能偏差指数表达式为：
27、
28、其中，di,j为发动机第j项性能的第i项部件性能的偏差指数，cpi,j,act代表发动机第j项性能的第i项部件性能的实际值，cpi,j,des代表发动机第j项性能的第i项部件性能的设计值。
29、进一步的，所述发动机性能偏差指数表达式为：
30、dj＝(epj,act-epj,des)epj,des×100％
31、其中，dj为发动机第j项性能的偏差指数，j＝1,2,3…j，j表示发动机性能总项数，epj,act为发动机第j项性能的实际值，epj,des为发动机第j项性能的设计值。
32、本专利技术技术方案中通过发动机部件性能偏差指数获得了部件实际性能相对于设计值的变化率，部件性能偏差指数越小，说明部件实际性能与设计值越接近，即部件设计的结果越符合总体性能的需求，但同时也意味着设计难度越高。部件性能偏差指数越大，说明部件设计的结果与总体性能的差异越大，同时也意味着设计效果越差。考虑到实际情况是部件设计可达的实际性能一般在总体需求值附近变化。
33、步骤4.基于步骤3所述发动机性能偏差代理模型的训练样本，建立发动机性能偏差的代理模型；
34、优选的，步骤4所述发动机性能偏差的代理模型包括：发动机性能偏差的非线性代理模型和发动机性能偏差的线性代理模型；
35、所述发动机性能偏差的非线性代理模型的表达式为：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应变循环发动机的部件性能裕度设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，步骤1所述发动机性能的初始裕度包括两类：望大类发动机性能的裕度和望小类发动机性能的裕度。
3.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，发动机部件性能偏差指数的初始边界表达式为：
4.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，步骤3所述获得发动机性能偏差代理模型的训练样本，具体包括：
5.根据权利要求4所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，所述发动机部件性能偏差指数表达式为：
6.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，步骤6具体步骤包括：
8.根据权利要求7所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，步骤6所述发动机性能的偏差区间包括发动机性能的偏差区间上边界和下边界；
9.根据权利要求7所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种自适应变循环发动机的部件性能裕度设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，步骤1所述发动机性能的初始裕度包括两类：望大类发动机性能的裕度和望小类发动机性能的裕度。
3.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，发动机部件性能偏差指数的初始边界表达式为：
4.根据权利要求1所述的部件性能裕度设计方法，其特征在于，步骤3所述获得发动机性能偏差代理模型的训练样本，具体包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：张纪元，陈敏，肖翼，唐海龙，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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