基于Python的航空发动机仿真平台开发

肖 力

(无锡工艺职业技术学院 江苏 无锡 214200)

0 引 言

航空发动机数字电子控制系统(数控系统)涉及自动控制、电子、软件、机械液压等众多学科领域，是一个多变量、非线性、多功能的复杂系统，且朝着综合化、小型化、智能化和分布式的方向发展[1-5]。由于航空发动机台架试验和试飞试验的高投入和高风险，在数控系统装机之前的研发活动中，需要进行一系列仿真实验，其中主要包括数控系统全数字仿真、硬件在回路仿真和半物理仿真三个环节[6]。随着计算机技术的发展和应用，基于数字计算技术的航空发动机建模、控制算法和系统仿真对航空发动机数控系统的研制起到了重要的助推作用。数字仿真技术的应用主要体现在控制算法和控制逻辑的缺陷识别、复杂环境模拟、故障注入和极限边界逼近等方面，从而达到提升控制系统质量、提高研发效率和降低验证成本的目的[7-8]。因此，开发可靠高效的数字仿真平台对航空发动机数控系统的设计和验证起到十分关键的支撑作用。

Python语言是一种解释型的动态语言，既支持面向过程的编程又支持面向对象的编程[9]。Python在数值计算和仿真方面有强大的第三方开源库支撑，开发人员可以自行更改Python开源算法的细节，与航空发动机仿真平台开发常用的传统的MATLAB或VC++环境相比较，在GUI设计、数据库开发和可移植性方面，Python优于MATLAB；在灵活性、易用性和开源支持方面，Python优于VC++。结合航空发动机数控系统仿真验证的需要，本文开发基于Python的航空发动机全数字仿真平台，从整体框架、发动机模型和数据库等方面进行阐述，并通过发动机仿真实验验证了平台的正确性。……