某航空发动机喘振控制系统设计与验证

王波; 张兴龙; 张新非; 车杰先; 张天宏

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20210655

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某航空发动机喘振控制系统设计与验证

自动控制 | 更新时间：2025-04-07

- 某航空发动机喘振控制系统设计与验证
- Surge control system design and validation for an aero⁃engine
- 航空动力学报 2022年37卷第5期页码：1100-1112
- 作者机构：
  
  1.南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016
  2.中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院，成都 610500
  3.中国人民解放军空军装备部项目管理中心，北京 100843
- 作者简介：
  
  王波（1979-），男，高级工程师，博士生，主要从事航空发动机控制系统设计研究。E⁃mail：flasbbobo@163.com
- 基金信息：
  
  国家航空专项基础研究（J2019⁃Ⅴ⁃0010）
- DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20210655
  中图分类号：
- 稿件说明：
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王波, 张兴龙, 张新非, 等. 某航空发动机喘振控制系统设计与验证[J]. 航空动力学报, 2022,37(5):1100-1112.

Bo WANG, Xinglong ZHANG, Xinfei ZHANG, et al. Surge control system design and validation for an aero⁃engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(5): 1100-1112.
王波, 张兴龙, 张新非, 等. 某航空发动机喘振控制系统设计与验证[J]. 航空动力学报, 2022,37(5):1100-1112. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20210655.

Bo WANG, Xinglong ZHANG, Xinfei ZHANG, et al. Surge control system design and validation for an aero⁃engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(5): 1100-1112. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20210655.

摘要

针对航空发动机易出现喘振误报、误判和消喘失败等问题，对某单轴带核心机驱动风扇（CDFS）的航空发动机对比分析不同的测点位置、信号处理、消喘控制逻辑设计下的消喘效果，并在高空模拟试验台上进行燃油阶跃逼喘验证。结果表明，测点2的

值脉动幅值是测点1的4倍，采用的硬件判喘准确率达到100%，制定的燃油阶跃供油控制方法可成功实现发动机逼喘，制定的消喘控制逻辑可成功使发动机退出喘振并恢复到目前状态。

Abstract

In view of the problems that aero⁃engines were prone to surge false alarm，misjudgment and failure of anti⁃surge，the anti⁃surge effects of a single⁃shaft aero⁃engine with core drive fan stage （CDFS） at different measurement points using different signal processing methods and anti⁃surge control logic designs were compared and analyzed.The surge control system was verified by the fuel step forced⁃surge on the high altitude simulation test.The results show that the pulsation amplitude of

value at the measurement point 2 is 4 times of that at the measurement point 1，and the accuracy of surge detection by hardware is 100%.The control method by fuel step can successfully realize the engine forced⁃surge，and the anti⁃surge control logic can successfully make the engine surge exit and restore to the present state.

关键词

Keywords

references

申世才，周超，高磊 . 涡扇发动机消喘系统飞行试验验证方法研究 [J]. 燃气涡轮试验与研究， 2019 , 32 （ 1 ）： 43 ⁃ 46 ．

SHEN Shicai , ZHOU Chao , GAO Lei . Study on flight test verification method of turbofan engine surge elimination system [J]． Gas Turbine Experiment and Research , 2019 , 32 （ 1 ）： 43 ⁃ 46 ．（in Chinese）

张绍基，刘世官 . 航空发动机消喘控制系统设计与试验 [J]. 航空动力学报， 2012 ， 27 （ 1 ）： 204 ⁃ 210 ．

ZHANG Shaoji , LIU Shiguan . Research on the surge elimination control system design and test for aero‑engines [J]. Journal of Aerospace Power , 2012 , 27 （ 1 ）: 204 ⁃ 210 . （in Chinese）

WALSH P P , FLETCHER P . Gas turbine performance [M]. Oxford,UK : Blackwell Science Limited , 2004 ．

丁蓬勃，王仲生 . 航空发动机喘振故障机理以及监控方法研究 [J]. 科学技术与工程 , 2010 , 10 （ 15 ）: 1784 ⁃ 1790 ．

DING Pengbo , WANG Zhongsheng . The research on the surge mechanism and monitoring method of aero⁃engine [J]. Science Technology and Engineering , 2010 , 10 （ 15 ）: 1784 ⁃ 1790 ．（in Chinese）

屈霁云，马明明，王小峰 , 等 . 某型发动机喘振特征分析及消喘系统验证试验 [J]. 航空动力学报， 2010 ， 25 （ 6 ）： 1291 ⁃ 1296 ．

QU Jiyun , MA Mingming , WANG Xiaofeng , et al . Investigation of surge characteristics and surge eliminating system verification based on a certain engine [J]. Journal of Aerospace Power , 2010 , 25 （ 6 ）: 1291 ⁃ 1296 . （in Chinese）

黄伟，黄向华 . 航空发动机喘振主动控制技术的发展 [J]. 航空科学技术， 2013 （ 1 ）： 68 ⁃ 73 ．

HUANG Wei , HUANG Xianghua . Development of aero⁃engine surge active control [J]. Aeronautical Science and Technology , 2013 （ 1 ）： 68 ⁃ 73 ．（in Chinese）

GU Guoxiang , SPARKS A G , BANDA S S . An overview of rotating stall and surge control for axial flow compressors [J]． IEEE Transactions on Control Systems Technology , 1999 , 7 （ 6 ）: 639 ⁃ 647 ．

张海波，华伟，吴伟超 . 一种基于发动机喘振实时模型的主动稳定性控制方法［J］. 航空动力学报， 2013 ， 28 （ 5 ）： 1150 ⁃ 1158 ．

ZHANG Haibo , HUA Wei , WU Weichao . Active stability control method for turbofan engine based on post⁃stall model [J]. Journal of Aerospace Power , 2013 , 28 （ 5 ）: 1150 ⁃ 1158 . （in Chinese）

刘永泉，施磊，梁彩云 . 某航空发动机全包线气动稳定性设计方法 [J]. 航空动力学报， 2012 ， 27 （ 11 ）： 2462 ⁃ 2467 ．

LIU Yongquan , SHI Lei , LIANG Caiyun . Aerodynamic stability design method for certain aero‑engine in whole engine's flight operating envelope [J]. Journal of Aerospace Power , 2012 , 27 （ 11 ）: 2462 ⁃ 2467 . （in Chinese）

刘大响，叶培梁，胡骏，等 . 航空燃气涡轮发动机稳定性设计与评定技术 [M]. 北京：航空工业出版社， 2004 ．

吴虎，东秋生 . 某发动机压缩系统喘振与消喘控制的模拟分析 [J]. 推进技术， 2002 ， 23 （ 3 ）： 216 ⁃ 218 ．

WU Hu , DONG Qiusheng . Modeling surge and recovery of the axial compression system in a turbine engine [J]. Journal of Propulsion Technology , 2002 ， 23 （ 3 ）： 216 ⁃ 218 ．（in Chinese）

雷杰，房剑锋，雷晓波 . 基于脉动压力变化率的航空发动机喘振检测方法 [J]. 燃气涡轮试验与研究， 2019 , 32 （ 2 ）： 1 ⁃ 6 ．

LEI Jie , FANG Jianfeng , LEI Xiaobo . Aero⁃engine surge detection method based on fluctuating pressure change rate [J]． Gas Turbine Experiment and Research , 2019 , 32 （ 2 ）： 1 ⁃ 6 ．（in Chinese）

叶巍，陆德雨，黄顺洲 , 等 . 航空发动机防喘系统设计与研究 [J]. 燃气涡轮试验与研究， 1998 , 11 （ 4 ）： 45 ⁃ 49 ．

YE Wei , LU Deyu , HUANG Shunzhou . The anti⁃surge system design and research for aero‑engines [J]． Gas Turbine Experiment and Research , 1998 , 11 （ 4 ）： 45 ⁃ 49 ．（in Chinese）

李长征，熊兵，韩伟．基于统计特征的轴流压气机喘振检测 [J]. 航空动力学报， 2010 ， 25 （ 12 ）: 2656 ⁃ 2659 ．

LI Changzheng , XIONG Bing , HAN Wei . Surge detection of an axial compressor based on statistical characteristics [J]. Journal of Aerospace Power , 2010 , 25 （ 12 ）: 2656 ⁃ 2659 . （in Chinese）

王玉东 . 基于压气机出口静压变化率的喘振检测方法 [J]. 航空动力学报， 2020 ， 35 （ 6 ）： 1131 ⁃ 1139 ．

WANG Yudong ． Surge detection method based on rate of change of compressor discharge static pressure [J]． Journal of Aerospace Power ， 2020 ， 35 （ 6 ）： 1131 ⁃ 1139 ．（in Chinese）

钟明，陈洪敏，熊兵 , 等 . 风扇/压气机失稳辨识系统设计与验证 [J]. 燃气涡轮试验与研究， 2016 ， 29 （ 6 ）: 51 ⁃ 55 ．

ZHONG Ming , CHEN Hongmin , XIONG Bing , et al . Design and experimental investigation of instability identification system for fan and compressor [J]． Gas Turbine Experiment and Research , 2016 ， 29 （ 6 ）: 51 ⁃ 55 ．（in Chinese）

夏联，顾杨，崔健，等 . 多级轴流压气机不同工况下失速/喘振试验研究 [J]. 燃气涡轮试验与研究， 2001 ， 14 （ 3 ）： 16 ⁃ 23 ．

XIA Lian , GU Yang , CUI Jian ， et al . An experimental investigation of stall/surge of a multistage axial compressor in different conditions [J]． Gas Turbine Experiment and Research , 2001 ， 14 （ 3 ）： 16 ⁃ 23 ．（in Chinese）

秦海波，孙健国 . 某型发动机防喘/消喘控制系统分析研究 [J]. 航空动力学报， 2006 ， 21 （ 1 ）： 201 ⁃ 206 ．

QIN Haibo , SUN Jianguo . Investigation on aircraft engine anti⁃surge/surge eliminating control system [J]. Journal of Aerospace Power , 2006 , 21 （ 1 ）: 201 ⁃ 206 . （in Chinese）

程兴齐，郑铁军，王曦 , 等 . 某型航空发动机防/消喘控制计划分析 [J]. 航空发动机， 2005 ， 31 （ 1 ）： 37 ⁃ 39 ．

CHENG Xingqi , ZHENG Tiejun , WAN Xi , et al . Analysis of surge‑prevention/elimination control scheme for an aircraft engine [J]． Aeroengine , 2005 ， 31 （ 1 ）： 37 ⁃ 39 ．（in Chinese）

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