Investigación sobre la Tecnología de Optimización del Mínimo Consumo Específico de Combustible para Motores de Ciclo Variable de Triple Derivación
Autores: Guo, Haonan; Zhang, Yuhua; Yu, Bing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre la Tecnología de Optimización del Mínimo Consumo Específico de Combustible para Motores de Ciclo Variable de Triple Derivación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Investiga
Método de control
Consumo específico de combustible
Motor
Control de optimización
Control Predictivo de Modelos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este documento investiga el mejor método de control del consumo específico de combustible (SFC) más bajo para reducir el consumo específico de combustible del motor de ciclo variable de triple derivación. El consumo específico de combustible es la relación entre el flujo de combustible y el empuje. Primero, se extrajo el modelo de Kriging del motor cerca de los puntos de estado de crucero supersónico y subsónico utilizando el modelo a nivel de componente del motor de ciclo variable de triple derivación, y se obtuvo el PSM cerca del punto de estado estacionario. La contribución de cada variable de control al consumo específico de combustible del motor se calculó utilizando el PSM y, al mismo tiempo, debido a las características lineales del PSM, fue fácil abordar varios problemas de optimización lineal restringidos, y los puntos de estado estacionario con el menor consumo específico de combustible bajo las restricciones se pudieron obtener a través del algoritmo de optimización lineal; sin embargo, el margen de sobrepresión y la temperatura previa a la turbina del punto optimizado estaban limitados en el proceso de optimización, el método de conmutación directa inevitablemente trajo el problema del sobreimpulso de la cantidad controlada, y la cantidad controlada real aún podría exceder el límite de operación seguro del motor en el proceso de cambio. Además, la optimización del rendimiento del control en sí se basa en sacrificar el margen de sobrepresión del motor, y su límite operativo está más cerca de la línea de sobrepresión, por lo que el problema de protección de limitación en el estado de transición no puede ser ignorado en el proceso de control de optimización del rendimiento. En este documento, se diseñó un controlador de estado estacionario multivariable basado en Control Predictivo de Modelo (MPC) para satisfacer las necesidades de conmutación del modo de control de optimización del motor. Los resultados de la simulación del modo de crucero supersónico muestran que el control de consumo mínimo de combustible puede reducir el consumo de combustible del motor en un 2.6% mientras el empuje permanece constante.
Descripción
Este documento investiga el mejor método de control del consumo específico de combustible (SFC) más bajo para reducir el consumo específico de combustible del motor de ciclo variable de triple derivación. El consumo específico de combustible es la relación entre el flujo de combustible y el empuje. Primero, se extrajo el modelo de Kriging del motor cerca de los puntos de estado de crucero supersónico y subsónico utilizando el modelo a nivel de componente del motor de ciclo variable de triple derivación, y se obtuvo el PSM cerca del punto de estado estacionario. La contribución de cada variable de control al consumo específico de combustible del motor se calculó utilizando el PSM y, al mismo tiempo, debido a las características lineales del PSM, fue fácil abordar varios problemas de optimización lineal restringidos, y los puntos de estado estacionario con el menor consumo específico de combustible bajo las restricciones se pudieron obtener a través del algoritmo de optimización lineal; sin embargo, el margen de sobrepresión y la temperatura previa a la turbina del punto optimizado estaban limitados en el proceso de optimización, el método de conmutación directa inevitablemente trajo el problema del sobreimpulso de la cantidad controlada, y la cantidad controlada real aún podría exceder el límite de operación seguro del motor en el proceso de cambio. Además, la optimización del rendimiento del control en sí se basa en sacrificar el margen de sobrepresión del motor, y su límite operativo está más cerca de la línea de sobrepresión, por lo que el problema de protección de limitación en el estado de transición no puede ser ignorado en el proceso de control de optimización del rendimiento. En este documento, se diseñó un controlador de estado estacionario multivariable basado en Control Predictivo de Modelo (MPC) para satisfacer las necesidades de conmutación del modo de control de optimización del motor. Los resultados de la simulación del modo de crucero supersónico muestran que el control de consumo mínimo de combustible puede reducir el consumo de combustible del motor en un 2.6% mientras el empuje permanece constante.