超燃冲压发动机控制

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很优控制问题，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。

于达仁，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院教授，博士生导师，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者。主要从事高超声速推进、空间电推进研究。负责了国家自然科学基金5项，国防基础研究项目、国家863项目、霍英东教育基金、教育部骨干教师基金等共5项。主要获得：中国青年科技奖、霍英东教育基金奖、黑龙江省青年科技奖、黑龙江省普通高校教学成果二等奖2项，国家实用新型专利5项。发表论文300余篇。鲍文，教授，博士生导师，哈尔滨工业大学高超声速技术研究中心主任。主要从事高超声速推进和空天组合推进研究。某国家重大专项专家组成员，入选科技部创新人才推进计划、教育部新世纪优秀人才计划等，International Journal of Aerospace Engineering、推进技术、实验流体力学等杂志编委，国家“2011计划”、“宇航科学与技术协同创新中心”核心成员。

常用符号表 第1章 绪论 1.1 双模态超燃冲压发动机的典型飞行试验 1.2 双模态超燃冲压发动机控制研究现状分析 1.2.1 飞行试验中发动机控制现状分析 1.2.2 进气道不起动监测及保护控制现状分析 1.2.3 燃烧模态转换控制现状分析 1.2.4 吸气式飞/推系统轨迹优化研究现状分析 1.3 双模态超燃冲压发动机推力控制问题分析 1.4 双模态超燃冲压发动机不起动监测与控制问题 1.4.1 高超声速进气道不起动监测 1.4.2 高超声速进气道不起动保护控制 1.5 双模态超燃冲压发动机燃烧模态转换控制问题 1.5.1 燃烧模态转换特性 1.5.2 燃烧模态转换控制 1.6 冲压发动机飞/推系统设计与控制面临的主要问题 1.6.1 考虑飞/推系统强耦合特性的很优轨迹问题 1.6.2 复杂热力系统多变量多约束很优控制问题 1.7 小结 参考文献 第2章 双模态超燃冲压发动机工作原理 2.1 双模态超燃冲压发动机的流动特点与模态定义 2.2 双模态超燃冲压发动机热力循环及性能指标 2.2.1 发动机的热力循环过程 2.2.2 发动机的能量转换过程 2.2.3 性能指标 2.3 双模态超燃冲压发动机进气道 2.3.1 进气道性能参数 2.3.2 进气道典型工作状态 2.3.3 进气道起动/不起动 2.4 双模态超燃冲压发动机燃烧室 2.4.1 若干基本概念 2.4.2 燃烧室性能分析方法 2.5 双模态超燃冲压发动机尾喷管 2.6 双模态超燃冲压发动机工作过程的特殊性 2.6.1 强分布参数特性 2.6.2 多模态优化选择 2.7 小结 参考文献 第3章 双模态超燃冲压发动机控制问题分析和控制方案 3.1 双模态超燃冲压发动机控制问题分析 3.1.1 推力回路控制问题分析 3.1.2 进气道不起动保护控制问题分析 3.1.3 超温保护控制问题分析 3.1.4 燃烧室贫/富油熄火 3.2 双模态超燃冲压发动机控制方案 3.2.1 美国X-51A控制方案分析 3.2.2 推力调节/安全保护切换控制方案提出 3.2.3 控制回路组成及分析 3.3 小结 参考文献 第4章 双模态超燃冲压发动机控制模型 4.1 双模态超燃冲压发动机稳态数学模型 4.1.1 数学模型的维数选择 4.1.2 发动机一维模型 4.2 双模态超燃冲压发动机控制模型时间尺度分析 4.3 双模态超燃冲压发动机被控变量选择 4.3.1 燃烧室优选压比 4.3.2 燃烧室壁面压力积分 4.4 小结 参考文献 第5章 双模态超燃冲压发动机推力闭环控制方法 5.1 双模态超燃冲压发动机推力表征 5.1.1 地面直连式试验条件下的推力定义 5.1.2 推力增量与压力积分的定义 5.1.3 基于燃烧室壁面压力积分的推力增量表征 5.2 双模态超燃冲压发动机推力闭环控制系统设计 5.2.1 控制对象特性分析及建模 5.2.2 控制性能要求分析与控制器设计 5.3 控制系统鲁棒性能分析 5.3.1 增益摄动时的鲁棒性 5.3.2 动态摄动时的鲁棒性 5.4 推力闭环控制地面试验验证 5.5 小结 参考文献 第6章 双模态超燃冲压发动机燃烧模态转换及其控制 6.1 燃烧模态转换马赫数的选择准则 6.1.1 宽马赫数范围发动机性能分析 6.1.2 优选推力需求下的燃烧模态转换马赫数选择 6.1.3 优选比冲需求下的燃烧模态转换马赫数选择 6.2 燃烧模态转换边界及其影响因素分析 6.2.1 燃烧模态转换边界空间描述 6.2.2 模态转换边界影响因素分析 6.3 燃烧模态转换中的突变与滞环问题 6.4 燃烧模态转换过程分析 6.4.1 转换路径的影响 6.4.2 突变特性的影响 6.4.3 滞环特性的影响 6.5 双模态超燃冲压发动机燃烧模态转换控制 6.5.1 燃烧模态表征与监测 6.5.2 燃烧模态转换控制基本方案 6.5.3 控制方案仿真 6.6 小结 参考文献 第7章 高超声速进气道不起动监测方法研究 7.1 进气道起动/不起动模式分类数据准备 7.1.1 进气道物理模型 7.1.2 进气道不起动数据组成及分析 7.2 基于支持向量机的高超声速进气道起动/不起动模式分类 7.2.1 支持向量机的基本理论和方法