夏 超，王继强，商国军，周 淼

（南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016）

0 引言

在航空发动机部件级建模中，非线性微分方程组和平衡方程的求解多采用迭代计算，但是在计算动态模型时，动态因素的存在使得迭代次数大大增加，模型实时性和全包线内的收敛均很难得到保证[1]。

为了解决部件级建模中解非线性方程组时的迭代问题，引入容积动力效应，在Matlab/Simulink中搭建航空发动机的无迭代动态模型，最后与GSP软件仿真的结果进行比较，验证了该模型有效且准确。

1 基于Matlab/Simulink的涡扇发动机数学模型

1个完整的涡扇发动机模型包括进气道、风扇、外涵道、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、混合室、喷管以及大气环境等大模块，并形成各自独立的子模块。各模块之间通过气流的流向及匹配关系连接。所搭建的完整发动机Simulink方框图如图1所示，作为比较的发动机GSP自带的某模型方框图如图2所示。

图1 完整的发动机Simulink方框图

图2 发动机GSP方框图

2 发动机的动态仿真

对于航空发动机来说，动态仿真指发动机加、减速等动态过程。一般在发动机动态仿真中，忽略容积动力学效应和热惯性，假定在动态过程中满足流量准平衡，由于模型在运行中要反复运行雅可比矩阵，计算量巨大难以达到实时性。本文采用考虑容积动力效应的无迭代方法，即在动态仿真中引入容积效应，认为动态时流量不再平衡，压力随流量变化而变化[2]。

进行动态仿真时，采用GSP软件中1个模型的数据，利用本文建立的发动机模型进行仿真，最后与GSP软件仿真的结果进行比较，以验证该模型的准确性。……