一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法,飛行器在飛行過程中，隨著速度、攻角的不同，進氣道起動的壓力臨界值存在差異。本發(fā)明對速度、攻角進行二維插值，可準確計算出各種速度、攻角對應(yīng)的壓力臨界值，實現(xiàn)飛行器全工作范圍內(nèi)的進氣道起動判斷。并對壓力傳感器的測量值進行有效性判斷，準確判斷進氣道是否起動。本發(fā)明利用發(fā)動機進氣道中原有的壓力測量傳感器，以及控制系統(tǒng)發(fā)送給發(fā)動機控制器的測量數(shù)據(jù)，作為進氣道不起動判別的全部數(shù)據(jù)來源，在不增加發(fā)動機的體積和重量的情況下，實現(xiàn)進氣道是否起動的檢驗。
【專利說明】
一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于沖壓發(fā)動機故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動 的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖壓發(fā)動機憑借其構(gòu)造簡單、重量輕、推重比大等特點，正取代傳統(tǒng)發(fā)動機成為高 速飛行器的理想動力裝置。為獲得優(yōu)良的飛行性能，通常將機身與發(fā)動機進行一體化設(shè)計， 與飛行器機體一體化的沖壓發(fā)動機主要由進氣道、隔離段、燃燒室、尾噴管組成，圖1為沖壓 發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖。進氣道作為沖壓發(fā)動機的主要組成部分，其主要功能是為飛行器捕獲 發(fā)動機所需的捕獲流量和實現(xiàn)最大的總壓恢復(fù)，其在飛行器飛行過程中是否起動將直接決 定飛行器的飛行成敗。
[0003] 由于沖壓發(fā)動機使用場合的特殊性，在現(xiàn)有的沖壓發(fā)動機中一般并不對進氣道是 否起動進行判斷。沖壓發(fā)動機嚴格按照實驗人員或使用者設(shè)定的程式工作，但是如果發(fā)生 進氣道不起動的情況，很可能就意味著飛行的失敗。
[0004] 隨著飛行器控制技術(shù)及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，地面控制系統(tǒng)可以針對飛行器及 發(fā)動機的故障，快速調(diào)整飛行器的姿態(tài)及發(fā)動機的工作程序，保證飛行器安全運行。
[0005] 實際工作中，沖壓發(fā)動機在進氣道起動邊界附近工作時，其性能最好，但此時進氣 道有可能出現(xiàn)不起動的情況。進氣道不起動會導(dǎo)致捕獲流量和總壓恢復(fù)急劇下降，這將制 約整個推進系統(tǒng)功能的發(fā)揮和性能的提高，甚至?xí)拐麄€發(fā)動機不能產(chǎn)生推力，同時使飛 行器難以控制。因此，確定進氣道是否起動是一項十分有意義的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 要解決的技術(shù)問題
[0007] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢 測方法
[0008] 技術(shù)方案
[0009] -種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法，其特征在于步驟如下：
[0010] 步驟1:發(fā)動機正式工作前，設(shè)定幾組對應(yīng)已知速度、攻角的進氣道起動閾值;所述 閾值為該發(fā)動機臨界工作時發(fā)動機進氣道前體或進氣道內(nèi)部壓力傳感器的數(shù)值除以當(dāng)前 的大氣壓為該壓力傳感器的閾值；
[0011] 步驟2:發(fā)動機開始運行后，將壓力傳感器的測量值與該壓力傳感器的有效范圍值 進行比較，若測量值位于該壓力傳感器的有效范圍值內(nèi)，測量值有效；
[0012] 若測量值位于該壓力傳感器的有效范圍值外，以該壓力傳感器的有效范圍值的最 小值為有效測量值；
[0013] 步驟3:以設(shè)定的進氣道起動閾值對接收到實時速度、攻角進行二維插值計算，得 到當(dāng)前速度、攻角對應(yīng)的實時進氣道起動閾值；
[0014] 步驟4:將步驟2得到的有效測量值除以當(dāng)前大氣壓，得到的數(shù)值大于實時進氣道 起動閾值，則認為該傳感器測量處發(fā)生了一次進氣道不起動故障。
[0015] 重復(fù)步驟2~步驟4,在限定的時間內(nèi)出現(xiàn)故障的次數(shù)作為發(fā)生了進氣道不起動故 障的依據(jù)。
[0016] 以上述步驟同時運用于發(fā)動機進氣道前體和進氣道內(nèi)部壓力傳感器，所有壓力傳 感器的判定結(jié)果采用投票機制確定沖壓發(fā)動機進氣道是否起動。
[0017]有益效果
[0018] 本發(fā)明提出的一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法，飛行器在飛行過程 中，隨著速度、攻角的不同，進氣道起動的壓力臨界值存在差異。本發(fā)明對速度、攻角進行二 維插值，可準確計算出各種速度、攻角對應(yīng)的壓力臨界值，實現(xiàn)飛行器全工作范圍內(nèi)的進氣 道起動判斷。并對壓力傳感器的測量值進行有效性判斷，準確判斷進氣道是否起動。本發(fā)明 利用發(fā)動機進氣道中原有的壓力測量傳感器，以及控制系統(tǒng)發(fā)送給發(fā)動機控制器的測量數(shù) 據(jù)，作為進氣道不起動判別的全部數(shù)據(jù)來源，在不增加發(fā)動機的體積和重量的情況下，實現(xiàn) 進氣道是否起動的檢驗。
[0019] 本發(fā)明能夠達到如下效果：
[0020] 1、利用發(fā)動機機身的壓力傳感器，不改變發(fā)動機的硬件，不增加發(fā)動機質(zhì)量、體 積；
[0021] 2、利用二維插值計算，實現(xiàn)了飛行器全工作范圍內(nèi)的進氣道起動判斷；
[0022] 3、采用投票機制，并對傳感器的測量值進行了有效性判斷，不會出現(xiàn)誤判，可準確 判斷進氣道是否起動。
【附圖說明】
[0023]圖1:沖壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖2:單一傳感器進行進氣道不起動判斷流程圖
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：
[0026] 為保證判斷的可靠性，本發(fā)明利用發(fā)動機進氣道前體以及進氣道內(nèi)部多處壓力傳 感器進行進氣道不起動判斷。針對每處傳感器的判斷方法相同，但過程獨立進行，互不影 響。所有傳感器的判定結(jié)果采用投票機制，當(dāng)超過一定比例的傳感器判定結(jié)果為發(fā)生了進 氣道不起動故障時，控制器認為發(fā)動機發(fā)生了進氣道不起動故障，向控制系統(tǒng)發(fā)送進氣道 不起動故障碼;否則，發(fā)送正常碼。
[0027] 控制器針對一處傳感器進行進氣道不起動判斷的過程如下:在發(fā)動機及控制器開 始工作前，針對該傳感器設(shè)置幾組已知速度、攻角對應(yīng)的進氣道起動閾值。發(fā)動機運行后， 開始執(zhí)行進氣道不起動判別，發(fā)動機在工作過程中接受控制系統(tǒng)發(fā)送的參數(shù)，控制系統(tǒng)發(fā) 送的參數(shù)包括：當(dāng)前大氣壓、飛行器速度、飛行器攻角。利用傳感器的測量值與當(dāng)前大氣壓 的相比較，如果限定時間內(nèi)出現(xiàn)比值大于相應(yīng)閾值的次數(shù)達到一定數(shù)量，則該傳感器則認 為發(fā)生了進氣道不起動故障。飛行器的速度、攻角不同時，其對應(yīng)的閾值不相同。
[0028]本實例選取發(fā)動機進氣道前體的一處壓力傳感器Pi及進氣道中段的兩處壓力傳 感器p2、p3作為進氣道不起動判斷的數(shù)據(jù)來源。測量值的有效范圍均為：0.02~ 9. OMPa。本實例約定每10ms對傳感器的測量數(shù)據(jù)進行一次判斷，控制器每500ms向控制系統(tǒng) 發(fā)送一次進氣道狀態(tài)碼。如果500ms內(nèi)一個傳感器處出現(xiàn)故障的次數(shù)超過30次，則認為該傳 感器處發(fā)生了進氣道不起動故障，當(dāng)三個壓力傳感器的判斷結(jié)果中有兩個及以上認為發(fā)生 了進氣道不起動故障時，控制器認定發(fā)動機發(fā)生了進氣道不起動故障，向控制系統(tǒng)發(fā)送進 氣道不起動故障碼(OxAB⑶）；否則，發(fā)送進氣道正常啟動碼(OxDCBA)。
[0029] 表1進氣道起動閥值表
[0030] (a)Pi 閾值表
[0037]在發(fā)動機工作前，在發(fā)動機控制器中，分別對設(shè)置幾組已知的不同速度、 攻角下進氣道起動閾值。Ρ:、Ρ2、Ρ3在不同速度、攻角下進氣道的閾值如表1所示。發(fā)動機控制 器工作后，按照如下流程進行進氣道不啟動判斷：
[0038] (1)讀取的測量值，為消除外界干擾，本實例處采用防脈沖干擾平均濾波 法對測量的壓力值進行濾波。Pi、P2、P3的測量值分別為0.0IMPa、2.3MPa、3.2MPa。Pi的測量 值不在其有效測量范圍內(nèi)，給其賦值為最小有效值〇.〇2MPa，P2、P3的測量值有效。
[0039] (2)控制系統(tǒng)向控制器器發(fā)送當(dāng)前大氣壓壓力P(82KPa)、飛行器速度V(3.7M)、攻 角A(1.8°)?？刂破鹘邮湛刂葡到y(tǒng)發(fā)送的參數(shù)。
[0040] (3)控制器利用表1中的已知閾值，對速度及攻角進行二維線性插值計算，可得到 此時 Pi、P2、P3 對應(yīng)的閾值ΡΛ P2' P3*分別為:8.42、9.03、8.59。
[0041 ] (4)將傳感器測量值與當(dāng)前大氣壓P進行比較，Pi/PzOJAKPi'PVPz 28.05>Ρ2'Ρ3/Ρ = 39.02>ΡΛ此次判定的結(jié)果為:P1傳感器處發(fā)生了一次故障、P2、P3傳感器 處正常。Pi對應(yīng)的計數(shù)器Cnt加一，P 2、P3對應(yīng)的計數(shù)器Cnt2、Cnt3不變。
[0042] (5)重復(fù)以上過程50次后，達到控制器向控制系統(tǒng)發(fā)送進氣道狀態(tài)時間。如果 Cnt^Cnt^Cnts中有兩個或三個的值大于30,控制器判定進氣道發(fā)生不起動故障，向控制系 統(tǒng)發(fā)送OxABCD;否則，發(fā)送OxDCBA。然后清除Cnti、Cnt2、Cnt3的值，進入下一次判斷周期。
【主權(quán)項】
1. 一種沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法，其特征在于步驟如下： 步驟1:發(fā)動機正式工作前，設(shè)定幾組對應(yīng)已知速度、攻角的進氣道起動閾值;所述閾值 為該發(fā)動機臨界工作時發(fā)動機進氣道前體或進氣道內(nèi)部壓力傳感器的數(shù)值除以當(dāng)前的大 氣壓為該壓力傳感器的閾值； 步驟2:發(fā)動機開始運行后，將壓力傳感器的測量值與該壓力傳感器的有效范圍值進行 比較，若測量值位于該壓力傳感器的有效范圍值內(nèi)，測量值有效； 若測量值位于該壓力傳感器的有效范圍值外，以該壓力傳感器的有效范圍值的最小值 為有效測量值； 步驟3:以設(shè)定的進氣道起動閾值對接收到實時速度、攻角進行二維插值計算，得到當(dāng) 前速度、攻角對應(yīng)的實時進氣道起動閾值； 步驟4:將步驟2得到的有效測量值除以當(dāng)前大氣壓，得到的數(shù)值大于實時進氣道起動 閾值，則認為該傳感器測量處發(fā)生了一次進氣道不起動故障。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法，其特征在于:重復(fù)步驟 2~步驟4,在限定的時間內(nèi)出現(xiàn)故障的次數(shù)作為發(fā)生了進氣道不起動故障的依據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述沖壓發(fā)動機進氣道是否起動的檢測方法，其特征在于：以上 述步驟同時運用于發(fā)動機進氣道前體和進氣道內(nèi)部壓力傳感器，所有壓力傳感器的判定結(jié) 果采用投票機制確定沖壓發(fā)動機進氣道是否起動。
【文檔編號】G01M15/00GK105973605SQ201610301390
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】馬瑞卿, 李銳, 韓偉健, 肖晨曦
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)