中等推力航空发动机喷口控制方法对比研究

王 松，高亚辉，段绍栋，王建锋，王振华

（中国航发控制系统研究所，江苏无锡214063）

0 引言

尾喷管是发动机的重要组成部分，燃气发生器排出的高压燃气膨胀加速后通过尾喷管排出发动机，从而将燃气的可用功转化为动能，给发动机提供反作用力，从而产生推力。尾喷管喉道（喷口）面积控制系统同样是发动机控制系统的重要组成部分，通过改变尾喷管喉道面积，调节气流在尾喷管和涡轮中膨胀比的分配，从而达到控制发动机工作状态的目的[1-9]。

随着飞机和发动机性能的不断提升，对发动机喷口喉道面积的控制要求日趋提高。由控制简单的收敛喷口到控制收扩喷口的喉道面积和扩散段面积。随着推力矢量喷口的发展，控制策略又由控制喷口面积发展到同时控制喷口面积和喷口转向[10-11]。发动机喷口面积控制一般采用闭环控制。有的发动机采用低压涡轮落压比为常数的闭环控制，使得加力状态时保持发动机主机状态不变；也有的采用转差（压气机转速N2和风扇转速N1之间具有期望的转差）控制来保证工作过程中的气动稳定性，提高工作效率，降低潜在的失速或喘振风险[12-15]。

本文以某型中等推力发动机为研究对象，采用等落压比控制方法和转差控制方法，利用台架试验对比喷口控制并分析了对发动机性能的影响。

1 等落压比控制方法

某型中等推力发动机等落压比控制原理如图1所示。其采用落压比Pit为主控制计划，通过落压比PID调节器闭环运算得到喷口控制给定，再经过喷口伺服回路调节器运算输出电流控制喷口执行机构动作，调节进入喷口作动筒有杆腔和无杆腔的燃油流量，控制喷口作动筒位置，达到期望的喷口喉道面积。……