航空发动机轴对称矢量喷管控制技术研究

摘要

近年来随着第四代战斗机的迅猛发展，飞机对航空发动机的性能要求越来越高。航空发动机矢量喷管技术的出现，大大提升了先进战机过失速机动、短距起降的飞行能力。为了尽快缩短我国在此领域与世界先进水平的差距，本文围绕航空发动机矢量喷管控制技术开展了较为系统深入的研究，研究成果可为矢量喷管技术早日应用于国产战机提供技术支持。
　　在回顾、分析国内外航空发动机矢量喷管技术领域发展历史与研究现状的基础上，阐述了研究矢量喷管控制技术的必要性，论述了在全权限数字电子控制系统平台上实现矢量喷管控制的可行性。通过分析轴对称矢量喷管的运动机理，开展了矢量喷管执行机构小闭环控制器设计及回路模型建模、外环协同控制方案设计及控制回路故障处理方案设计等研究工作，并通过全数字仿真、半物理模拟试验及发动机台架试验对所设计的矢量喷管控制系统进行了测试及验证。仿真及试验测试结果表明：本文所设计的矢量喷管小闭环、外环控制器能够实现航空发动机轴对称矢量喷管的收扩与偏转控制，提出的执行机构等时协同运动控制方案解决了矢量喷管在给定任意偏转角和方位角时执行机构的运动不同步问题，矢量喷管偏转具有稳定、安全、快速、精度高等优点。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 矢量推力技术发展历史及现状

1.3 发动机数字电子控制系统发展历史及现状

1.4 本文的主要工作及章节安排

第二章 轴对称矢量喷管的组成和工作原理

2.1 结构组成

2.2 运动机理

2.3 运动机构数学分析

2.4 控制系统的组成及工作原理

2.5 本章小结

第三章 轴对称矢量喷管小闭环回路控制设计

3.1 小闭环回路建模与控制性能分析

3.2 小闭环控制回路设计

3.3 小闭环控制回路初步仿真及试验验证

3.4 基于半物理试验的小闭环回路模型辨识及修正

3.5 本章小结

第四章 轴对称矢量喷管控制回路设计

4.1 外环控制回路初步设计

4.2 执行机构协同控制

4.3 控制回路故障诊断及处理方法

4.4 控制软件实现方案

4.5 本章小结

第五章 轴对称矢量喷管控制回路试验验证

5.1 半物理试验验证

5.2 台架试验验证

5.3 全数字仿真、半物理试验及台架试验结果综合分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文