带矢量喷管发动机建模与短距起飞控制研究

摘要

本文首先阐述了航空发动机风扇、压气机进口可调导叶的建模思想和过程，完善了矢量喷管数学模型，解决了以往模型慢车状态下不收敛的问题，剔除了理想发动机模型，直接计算各参数理想值来求得各性能参数，然后与其他部件级模型组成带矢量喷管的涡扇发动机模型，最后通过仿真数据，分析了各变量变化趋势是否合理，通过与三维流场计算值比较，对模型进行验证，在模型里对差异较大的尾喷管性能参数，进行了修正。
　　 在上述带矢量喷管发动机数学模型的基础上，构成了带矢量喷管的飞机/发动机综合仿真模型，对飞机简要模型及其子控制系统进行了必要的阐述，在带推力矢量的综合飞行/推进控制系统基础上，采用一种增广LQR(ALQR)方法，设计了ALQR控制器，实现了飞机起飞阶段推力矢量控制与气动舵面控制的融合，通过与PID常规单独气动舵面控制数值仿真效果的比较，较大程度地缩短了起飞距离，验证了此控制器的有效性与优越性。另外为了比较在相同控制变量下，不同控制器的效果，设计了PID双变量控制器，最后对这两种控制器优劣作了评价并提出相关建议。