超燃冲压发动机控制_于达仁[等]著_9787118116397

本书以超燃冲压发动机为研究对象，从发动机基本控制问题出发并结合已有飞行试验经验给出了一种超燃冲压发动机基本控制方案，讨论了发动机控制模型维数和反馈变量选择原则并介绍了发动机推力闭环控制系统设计方法，探讨了超燃冲压发动机燃烧模态转换特性及其转换控制方法，介绍了高超声速进气道起动/不起动监测方法及其稳定裕度控制方法，同时给出了超燃冲压发动机推力调节/进气道保护切换控制方法，研究了超燃冲压发动机燃烧室释热分布最优控制问题，最后从飞/推一体化视角介绍了高超声速飞行器轨道优化问题。

　发动机控制是超燃冲压发动机研究的五大关键技术之一。与航空发动机和亚燃冲压发动机相比，超燃冲压发动机由于在更高马赫数下飞行带来了特殊问题。受到飞行包线的影响，与低马赫数飞行相比，高马赫数飞行导致用于飞行器加速的净推力减小。随着飞行马赫数的增加，在加速工况下，经常需要工作在进气道边界附近，气动稳定裕度小，容易出现流动失稳现象，需要研究流动失稳监测和控制问题。在从低马赫数向高马赫数加速的过程中，发动机匹配不同的燃烧模态才能在宽马赫数范围下获得较好的性能参数，需要研究燃烧模态转换控制问题。飞行马赫数的增加导致飞行器／发动机（飞／发）一体化耦合程度增强，如何基于开展飞／发一体化控制系统设计是值得研究的问题。基于这些认识，围绕发动机工作过程中的核心矛盾和关键技术问题，提出了具体的解决方案，具体阐述如下：
　　□□章介绍了历史上仅有的几次高超声速飞行试验，分析了飞行试验中暴露的控制问题。对超燃冲压发动机控制面临的基本问题进行了讨论，主要包括推力控制、进气道不起动状态监测及其保护控制、燃烧模态转换控制等。
　　第2章从双模态超燃冲压发动机工作的原理出发，对发动机工作过程的特殊性进行了讨论。
　　第3章讨论了美国X—51A飞行过程中的控制问题，在此基础上结合发动机的具体需求提出了双模态冲压发动机推力调节／安全保护的控制框架。
　　第4章通过对双模态超燃冲压发动机分布参数特性分析并对比不同维数数学模型的优缺点，指出一维模型在控制问题研究中的必要性和可操作性，论证双模态超燃冲压发动机控制时间尺度后可利用频域分析与频域截断技术将控制问题简化。
　　第5章讨论了双模态超燃冲压发动机推力与燃烧室壁面压力积分之间的关系，论证了壁面压力积分作为发动机推力控制回路反馈变量的合理性和可行性。设计了发动机推力回路控制系统，并开展了地面试验验证。
　　第6章讨论了燃烧模态转换马赫数的选择准则并对燃烧模态转换边界及影响因素进行了分析，提出了转换过程中的突变与滞环问题，通过对燃烧模态转换控制的任务分析，设计了转换控制方案并进行了仿真研究。
　　第7章将高超声速进气道不起动监测问题转化为起动／不起动模式分类问题，获得了用于进气道模式分类的特征约简方法和识别准则的构建方法，在此基础上讨论了□优分类准则的优化方法。为了降低测量噪声和外界干扰对分类精度的影响，引入了多分类器融合决策方法以提高其分类精度。
　　第8章讨论了高超声速进气道不起动边界的影响因素，分析了不起动边界随这些影响因素的变化规律；在此基础上定义了进气道稳定裕度，并构建了进气道稳定裕度保护控制回路，利用仿真平台验证了稳定裕度保护控制系统的正确性。
　　第9章针对单点燃油喷射下的发动机推力调节／进气道保护切换控制研究，重点讨论了基于Min规则和积分重置的两种切换控制策略，分析了不同切换控制策略的设计参数及其影响规律。在此基础上，讨论了两点燃油喷射下的发动机燃油优化分配方案，设计了两点燃油喷射下的发动机推力调节／进气道保护切换控制系统，并利用地面试验验证了控制系统的有效性。
　　□□0章主要讨论了超声速燃烧室□优释热规律设计及控制，提出了超声速燃烧释热规律□优控制问题，提出了一种考虑释热速率约束的释热分布一维建模方法，在考虑超温边界和不起动边界的约束下求解燃烧室内型线与释热分布□优控制问题，给出□优的超声速燃烧室设计和控制方法。
　　□□1章主要讨论了以冲压发动机推进的飞／推一体化的□优加速轨迹问题。考虑飞行过程中的进气道不起动约束和飞行动压约束，构造了□小油耗轨迹的□优控制问题，得到了□小油耗轨迹下的各参数分布曲线及其性能和边界参数的分布曲线。研究了飞／推系统性能与各种工作边界对□优加速轨迹结果的影响，分析了动压限制对飞／推系统加速过程的影响，□后讨论了基于冲压发动机推进的飞／推一体化的□优加速轨迹。
　　本书内容新颖，适合于从事航空航天推进系统设计、分析、教学与生产的科技人员，特别适合从事高超声速推进技术、航空航天发动机技术的科研人员阅读，也可以作为大学航空航天推进技术专业和工程热物理专业的高年级本科生及硕士研究生的教学参考书。
　　作者要感谢国家自然科学杰出青年基金（No.50925625）、国家自然科学基金重点项目（No.90816028）、国家自然科学基金委创新研究群体科学基金（No.51121004）、国家自然科学基金面上项目（□□.□1372092）和国家自然科学青年基金（□□.□0902033）的资助，特别感谢博士生马继承的文档整理和校稿工作。
　　由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

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