航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置及其方法

1.本发明属于航空压气机气动热力学技术领域，尤其涉及一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置及其方法。


背景技术：

2.在航空发动机实际运行过程由于部件匹配和环境等因素会对压气机性能造成的负面影响，进而使稳定裕度遭遇严峻挑战。发动机发生喘振时压气机内部流动分离剧烈，甚至出现逆流现象，此时压气机丧失做功能力，发动机振动加剧，燃气温度升高，转速出现摆动或下降，严重时可能导致发动机熄火。为了避免航空发动机喘振故障的发生，需要对航空发动机喘振特征进行快速辨识与提取，确保航空发动机压气机靠近喘振边界线时及时可靠发出报警信号，并传输至航空发动机控制系统相应作动单元，并执行相应的退出喘振或预防喘振的控制指令。
3.目前，在针对喘振辨识及预报方面的研究主要是通过观察压气机喘振时压力的变化并进行相关的操作，但是这种方式存在预报不及时，且预报准确度较低的问题，存在误报、漏报等情况。另外，目前用于研究的发动机整机喘振在线辨识与退喘控制系统的结构复杂，所占空间大，难以应用于航空发动机整机机载的环境下。因此，有必要发展适用于航空发动机整机环境下机载的喘振辨识与预报装置。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供了一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置及其方法，以期至少部分地解决上述技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
6.作为本发明的第一个方面，提供了一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置，包括：
7.动态信号采集单元，用于实时测量航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，实时动态压力信号包括静压信号或总压信号；
8.信号处理与分析单元，用于接收来自于动态信号采集单元的实时动态压力信号或速度脉动信号，提取实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数，并根据时频特征参数的变化确定发动机压气机进入喘振状态；
9.输出报警单元，用于在确定发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。
10.在其中一个实施例中，实时动态压力信号包括以下至少之一：多级轴流压气机进出口截面、各级转叶和静叶之间截面、多级离心压气机进出口截面以及轴流压气机与离心压气机之间截面的壁面静压信号或总压信号；
11.速度脉动信号包括以下至少之一：多级轴流压气机进出口截面、各级转叶和静叶之间截面、多级离心压气机进出口截面以及轴流压气机与离心压气机之间截面的速度脉动
信号。
12.在其中一个实施例中，其中：
13.动态信号采集单元包括以下至少之一：压力传感器、动态探针、热线探头。
14.在其中一个实施例中，其中：
15.压力传感器，用于实时测量航空发动机目标位置的静压信号；
16.动态探针，用于实时测量航空发动机目标位置的总压信号；
17.热线探头，用于实时测量航空发动机目标位置的速度脉动信号。
18.在其中一个实施例中，其中：
19.时频特征参数包括频谱特征幅值。
20.在其中一个实施例中，其中，提取实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数包括：
21.对实时动态压力信号或速度脉动信号进行多分辨率分析处理，获得多分辨率分析的重构信号，对重构信号进行频谱分析处理，获得重构信号中各个频率带中的频谱特征幅值。
22.在其中一个实施例中，其中，根据频谱特征幅值变化确定发动机压气机进入喘振状态包括：
23.在频谱特征幅值出现阶跃的情况下，将频谱特征幅值中的最大值作为发动机压气机发生喘振的目标频谱特征幅值，确定发动机压气机进入喘振状态。
24.在其中一个实施例中，该装置还包括：
25.作动单元，用于接收报警信号，并执行相应的退出喘振或预防喘振的指令。
26.在其中一个实施例中，其中，作动单元包括以下任意一种：
27.压气机导叶和静叶联用作动单元、中间级放气作动单元、航空发动机尾喷管临界面积作动单元、燃油作动单元、超声速进气道斜板位置作动单元。
28.在其中一个实施例中，该装置还包括：
29.数据存储单元，用于存储航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，并用于离线数据分析；
30.供电单元，用于激励压力传感器。
31.作为本发明的第二个方面，提供了一种采用上述航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置执行航空发动机整机机载喘振辨识与预报的方法，该方法包括：
32.实时获取航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，实时动态压力信号包括静压信号或总压信号；
33.对实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理，从中提取出实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数；
34.根据时频特征参数的变化确定航空发动机压气机进入喘振状态；
35.在确定航空发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。
36.在其中一个实施例中，对实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理包括以下至少一：
37.多分辨率分析处理、频谱分析处理。
38.在其中一个实施例中，上述方法还包括：
39.根据报警信号，执行相应的退出喘振或预防喘振的控制指令；
40.其中，控制指令用于执行以下至少之一操作：
41.压气机导叶和静叶联用、中间级放气、改变航空发动机尾喷管临界面积、减少燃油、改变超声速进气道斜板位置。
42.基于上述技术方案，本发明提供的一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置及其方法至少包括以下有益效果之一：
43.(1)根据本发明的实施例，利用本发明装置中的动态信号采集单元能够实时监测航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面的动态压力信号或速度脉动信号，进而能够通过信号处理与分析单元快速地从中提取出航空发动机压气机的时频特征参数，其中，时频特征参数蕴含了压力或速度与时间、频率的关系，通过根据时频特征参数的变化能够准确地确定出航空发动机压气机的稳定状态，进而能够确定航空发动机压气机是否进入喘振。在根据时频参数的变化确定出航空发动机压气机进入喘振状态的情况下，利用该装置内的输出报警单元能够及时输出报警信号，实现航空发动机压气机的预报及控制，确保航空发动机压气机的安全稳定运行。
44.(2)根据本发明的实施例，本发明提供的装置兼具了动态信号采集与数据存储、信号处理与分析、喘振判定与报警的功能，能够实时监测航空发动机压气机喘振的发生且具有较高准确度和灵敏度，该装置在监测到喘振发生时，能够及时将喘振发生的报警信号传输至作动单元并通过作动单元及时排除航空发动机压气机气动失稳故障，确保航空发动机压气机能够安全、稳定、高效运行。另外，该装置在尺寸上也能够满足航空发动机整机的机载安装要求。
附图说明
45.图1为本发明实施例中一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置的结构图；
46.图2a为本发明实施例中航空发动机压气机进出口和压气机级间不同位置的机匣壁面布置传感器的结构示意图；
47.图2b为图2a在航空发动机压气机进出口和压气机级间不同位置的机匣壁面布置传感器的截面示意图；
48.图3为本发明实施例中航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置的尺寸设计示意图；
49.图4为本发明实施例中航空发动机压气机出口发生喘振的在线辨识与预报示意图；
50.图5为本发明实施例中航空发动机整机机载喘振辨识与预报的方法的流程示意图。
具体实施方式
51.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
52.本发明提供了一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置及其方法，其中，该
装置中主要包括了动态信号采集单元、信号处理单元、信号分析单信号分析单元和输出报警单元。通过利用信号采集单元获取航空发动机压气机的实时动态压力或速度，并对其进行分析，从中提取出时频特征参数，其中，时频特征参数中蕴含了与频率相关的信息，根据时频参数的变化确定发动机压气机进入喘振状态，并输出报警信号，实现航空发动机压气机喘振的及时、准确辨识与预报，解决了现有技术中主要通过观察压气机的压力变化进行喘振识别存在预报不准确、不及时、误报、漏报的问题，以及现有航空发动机整机机载喘振在线辨识与退喘控制系统的结构复杂，所占空间较大，难以应用于航空发动机整机机载的问题。
53.图1为本发明实施例中一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置的结构图。
54.以下结合图1对本发明的航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置进行详细说明。
55.如图1所示，动态信号采集单元110，用于实时测量航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，并将所测量的实时动态压力信号或速度脉动信号传输至信号处理与分析单元130，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，实时动态压力信号包括静压信号或总压信号。
56.信号处理与分析单元130，用于接收来自于动态信号采集单元110的实时动态压力信号或速度脉动信号，提取出实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数，并根据时频特征参数的变化确定发动机压气机进入喘振状态。
57.输出报警单元140，用于在确定发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。
58.在本发明的实施例中，利用本发明装置中的动态信号采集单元能够实时监测航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面的动态压力信号或速度脉动信号，进而能够通过信号处理与分析单元快速从中提取出航空发动机压气机的时频特征参数，其中，时频特征参数蕴含了压力或速度与时间、频率的关系，通过根据时频特征参数的变化能够准确地确定出航空发动机压气机的稳定状态，进而能够在线确定航空发动机压气机是否进入喘振。在根据时频参数的变化确定出航空发动机压气机进入喘振状态的情况下，利用该装置内的输出报警单元能够及时输出报警信号，实现航空发动机压气机的预报及控制，确保航空发动机压气机的安全稳定运行。
59.根据本发明的实施例，在动态信号采集单元110和信号处理单元与分析单元130之间还设置有转换单元120，该转换单元120包括a/d转换单元和d/a转换单元，其中，a/d转换单元(模数转换器)用于将接收到的实时动态压力信号或速度脉动信号进行a/d转换，即将模拟信号转换成数字信号，然后传输给信号处理与分析单元130。d/a转换单元(数模转换器)用于将时频特征参数(数字量)转换成报警单元的工作电压(模拟量)的转换器，然后传输至输出报警单元140输出报警信号。
60.根据本发明的实施例，动态信号采集单元110包括压力传感器、动态探针和热线探头(图1未示出)。在对航空发动机压气机的实时动态压力信号或速度脉动信号测量采集过程中，可以将压力传感器、动态探针或热线探头布设在压气机的目标位置，用于实时测量航空发动机目标位置的静压信号、总压信号或速度脉动信号，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面。
61.例如，将压力传感器布设在压气机进出口位置或者将压力传感器与机匣壁面平齐布置，然后通过引压管将压气机内部的压力从压气机引出到压力传感器(如压力表)的方式，以获得压气机进出口或机匣壁面的静压信号。
62.将动态探针插入到各级压气机的进出口、各级压气机机匣的内部，以获得压气机进出口、机匣内部的总压信号。将热线探头插入到各级压气机的进出口、各级压气机机匣的内部，以获得压气机进出口、机匣内部的速度脉动信号。
63.例如，在本发明的实施例中，为了保障动态信号采集单元101能够实时、准确采集，本发明采用2路动态信号采集通道，每一通道的最大采样率可至50khz，以下以其中一路动态信号采集通道测量航空发动机压气机的实时动态压力信号或速度脉动信号进行详细说明。需要说明的是，在多级压气机中安装压力传感器、动态探针或热线探头的方式与一级压气机安装方式相同，以下以在其中一级压气机中安装压力传感器、动态探针或热线探头进行测量实时压力信号或速度脉动信号进行举例说明。
64.图2a为本发明实施例中航空发动机压气机进出口和压气机级间不同位置的机匣壁面布置传感器的结构示意图；图2b为图2a在航空发动机压气机进出口和压气机级间不同位置的机匣壁面布置传感器的截面示意图。
65.如图2a-2b所示，在轴流压气机201的进出口、离心压气机202进出口、轴流压气机201与离心压气机202之间的截面，以及转叶和静叶之间截面(图2b未示出)安装压力传感器或动态探针，可以获得轴流压气机201进出口截面、转叶和静叶之间截面、离心压气机202进出口截面，以及轴流压气机201与离心压气机202之间截面的壁面静压信号或总压信号。例如，在航空发动机压气机离心压气机202的2点钟方向布置了一个高温型压力传感器(ps)用于测量总压，以及在203位置的壁面设置引压管，通过引压管将离心压气机内部压力引出到压力传感器(如压力表)，以测量203位置的静压，其中压力传感器的数据采集频率为5khz。
66.在轴流压气机201的进出口、离心压气机202进出口、轴流压气机201与离心压气机202之间的截面，以及转叶和静叶之间截面(图2b未示出)安装热线探头，可以获得轴流压气机201进出口截面、转叶和静叶之间截面、离心压气机202进出口截面，以及轴流压气机201与离心压气机202之间截面的壁面速度脉动信号。
67.根据本发明的实施例，信号处理与分析单元130内部包含核心处理器，利用该核心处理器能够从实时动态压力信号或速度脉动信号中提取出时频特征参数，其中，时频特征参数包括频谱特征幅值，该频谱特征参数蕴含了压力或速度与时间、频率的关系，进而能够根据时频特征参数中频率的变化确定航空发动机压气机进入喘振状态。在本发明的实施例中，核心处理器包括但不限于双arm(先进risc处理器)、fpga(现场可编程门阵列)和数字信号处理器(digital signal processing，dsp)，其中fpga用于动态信号的实时采集，用外围扩展电路配合存储颗粒(受fpga控制)用作存储数据，arm1用于负责实时动态压力信号或速度脉动信号数据的上传与下载，arm2用于负责输出动作写为的仲裁与配置。dsp采用固化烧写的程序算法对实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理，其中，固态烧写算法包括频谱分析程序算法、多分辨率分析程序算法。通过上述程序算法能够快速地从实时动态压力信号或速度脉动信号中提取时频特征参数，进而能够实现喘振判断并输出报警信号，并传输至航空发动机控制系统相应的作动机构，执行相应的推出喘振或预防喘振的控制指令。
68.根据本发明的实施例，提取实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数
包括：对实时动态压力信号或速度脉动信号进行多分辨率分析处理，获得多分辨率分析的重构信号，对重构信号进行频谱分析处理，获得重构信号中各个频率带中的频谱特征幅值。可以理解为：利用多分辨率分析算法对获得的实时动态压力信号或速度脉动信号进行多分辨率分析处理，获得多分辨率分析的重构信号，然后利用频谱分析算法对重构信号进行频谱分析处理，得到重构信号中各个频率带中频谱特征幅值。因喘振是整个压缩系统发生失稳，存在一维轴向的低频率、大幅值的振荡扰动，针对航空发动机喘振时发生的一维低频率连续振荡的特征，可以采用这种处理方法确定出喘振发生时的频率带。
69.根据本发明的实施例，根据频谱特征幅值变化确定发动机压气机进入喘振状态包括：在频谱特征幅值出现阶跃的情况下，将频谱特征幅值中的最大值作为发动机压气机发生喘振的目标频谱特征幅值，确定发动机压气机进入喘振状态。可以理解为：在航空发动机压气机未发生喘振时，该频谱特征幅值很小，几乎没有变化；当航空发动机压气机靠近喘振边界或发生喘振时，该频谱特征幅值增大至几千甚至几万，出现了喘振发生的频率带，即在航空发动机压气机的频谱特征幅值发生了几十倍甚至几百倍的阶跃的情况下，将频谱特征幅值中的最大值作为发动机压气机发生喘振的目标频谱特征幅值，以此确定出发动机压气机进入喘振状态。然后，信号处理与分析单元130输出的频谱特征幅值，通过d/a转换单元转化成输出报警单元的工作电压，并传输至输出报警单元140，进而使得输出报警单元140根据频谱特征幅值的变化(即频率幅值的变化)输出报警信号，实现航空发动机压气机喘振预报。
70.图3为本发明实施例中航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置的尺寸设计示意图。
71.如图3所示，本发明提供的航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置尺寸不大于164mm*71mm*65mm，以此满足小型化、轻量化和航空发动机整机机载的设计。
72.例如，将本发明的装置安装在航空发动机上，并利用该装置对航空发动机压气机出口位置的静压进行实时测量采集，装置内的信号处理与分析单元对接收到的静压信号进行在线处理与分析，从静压信号中快速提取出时频特征参数，根据时频特征参数(即频谱特征幅值)是否出现阶跃判断出航空发动机压气机是否进入喘振状态，在时频特征参数出现阶跃的情况下，确定出航空发动机压气机进入喘振状态，并输出喘振报警信号。
73.图4为本发明实施例中航空发动机压气机出口发生喘振的在线辨识与预报示意图。
74.如图4所示，在航空发动机压气机未发生喘振时，压气机出口的静压维持在一定范围内保持不变，此时压气机的频谱特征幅值较小，同时输出报警单元未发出报警信号，如本发明中未发生喘振时的压气机出口静压为230kpa，此时输出报警单元的工作电压为0v(如14s-15s时间段)。在航空发动机压气机发生喘振时(如16s)，航空发动机压气机出口的压力瞬间降低，压气机的频谱特征幅值则瞬间增大至几千甚至几万且在该频谱特征幅值范围内呈低频率、大幅值的连续震荡特征，此时时频特征参数出现了阶跃信号，输出报警单元在接收到d/a转换单元传输的模拟量后(输出报警单元工作时的工作电压)，输出报警信号，对航空发动机发生的喘振进行预报。
75.根据本发明的实施例，上述航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置还包括：作动单元，该作动单元用于接收报警信号，并执行相应的退出喘振或预防喘振的指令。
76.根据本发明的实施例，作动单元包括以下任意一种：压气机导叶和静叶联用作动单元、中间级放气作动单元、航空发动机尾喷管临界面积作动单元、燃油作动单元、超声速进气道斜板位置作动单元。
77.根据本发明的实施例，上述装置还包括：数据存储单元和供电单元，其中，数据存储单元，用于航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，并用于离线数据分析，本发明实施例中的数据存储单元至少能够连续采集6-8个小时的实时动态压力数据或速度数据或时频特征参数；供电单元具有10-12v电压输出带载能力，用于激励压力传感器。
78.根据本发明的实施例，还提供了一种利用上述航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置执行航空发动机整机机载喘振辨识与预报的方法，以下结合图5对该方法进行详细说明。
79.图5为本发明实施例中航空发动机整机机载喘振辨识与预报的方法的流程示意图。
80.如图5所示，该航空发动机整机机载喘振辨识与预报的方法包括：步骤s510-步骤s530。
81.步骤s510，实时获取航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，实时动态压力信号包括静压信号或总压信号。
82.步骤s520，对实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理，从中提取出实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数。
83.步骤s530，根据时频特征参数的变化确定航空发动机压气机进入喘振状态。
84.步骤s540，在确定航空发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。
85.在本发明的实施例中，利用上述装置内的信号采集单元实时获取航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，实时动态压力信号包括静压信号或总压信号。然后对采集到的实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理，从中提取出实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数，其中，时频特征参数中包括频谱特征幅值，对实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理的方式包括多分辨率分析处理、频谱分析处理。例如，利用先利用多分辨率分析算法对获得的实时动态压力信号或速度脉动信号进行多分辨率分析处理，获得多分辨率分析的重构信号，然后利用频谱分析算法对重构信号进行频谱分析处理，得到重构信号中各个频率带中频谱特征幅值。然后，根据时频特征参数的变化确定航空发动机压气机进入喘振状态，例如，将频谱特征幅值中的最大值作为发动机压气机发生喘振的目标频谱特征幅值，确定发动机压气机进入喘振状态。最后，在确定航空发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。
86.根据本发明的实施例，上述方法还包括：根据报警信号，执行相应的退出喘振或预防喘振的控制指令，其中，上述控制指令用于执行以下至少之一操作：压气机导叶和静叶联用、中间级放气、改变航空发动机尾喷管临界面积、减少燃油、改变超声速进气道斜板位置。
87.在本发明的实施例中，本发明提供的航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置的尺寸小巧，能够在航空发动机整机上机载安装，并通过利用该装置能够实时测量航空发动
机压气机的气流压力脉动或速度脉动信号，通过对压力信号或速度脉动信号进行在线处理与分析，快速提取出时频特征参数，在时频特征参数出现阶跃的情况下确定出航空发动机进入喘振，并输出报警信号，实现航空发动机喘振的辨识与预报。
88.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置，包括：动态信号采集单元，用于实时测量航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，所述目标位置包括所述航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，所述实时动态压力信号包括静压信号或总压信号；信号处理与分析单元，用于接收来自于所述动态信号采集单元的所述实时动态压力信号或速度脉动信号，提取所述实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数，并根据所述时频特征参数的变化确定所述发动机压气机进入喘振状态；输出报警单元，用于在确定所述发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述实时动态压力信号包括以下至少之一：多级轴流压气机进出口截面、各级转叶和静叶之间截面、多级离心压气机进出口截面以及轴流压气机与离心压气机之间截面的壁面静压信号或总压信号；所述速度脉动信号包括以下至少之一：多级轴流压气机进出口截面、各级转叶和静叶之间截面、多级离心压气机进出口截面以及轴流压气机与离心压气机之间截面的速度脉动信号。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述动态信号采集单元包括以下至少之一：压力传感器、动态探针、热线探头。4.根据权利要求3所述的装置，其中：所述压力传感器，用于实时测量所述航空发动机目标位置的静压信号；所述动态探针，用于实时测量所述航空发动机目标位置的总压信号；所述热线探头，用于实时测量所述航空发动机目标位置的速度脉动信号。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述时频特征参数包括频谱特征幅值。6.根据权利要求5所述的装置，其中，提取所述实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数包括：对所述实时动态压力信号或速度脉动信号进行多分辨率分析处理，获得多分辨率分析的重构信号，对所述重构信号进行频谱分析处理，获得所述重构信号中各个频率带中的频谱特征幅值。7.根据权利要求6所述的装置，其中，根据频谱特征幅值变化确定所述发动机压气机进入喘振状态包括：在所述频谱特征幅值出现阶跃的情况下，将所述频谱特征幅值中的最大值作为发动机压气机发生喘振的目标频谱特征幅值，确定所述发动机压气机进入喘振状态。8.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：作动单元，用于接收所述报警信号，并执行相应的退出喘振或预防喘振的指令。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述作动单元包括以下任意一种：压气机导叶和静叶联用作动单元、中间级放气作动单元、航空发动机尾喷管临界面积作动单元、燃油作动单元、超声速进气道斜板位置作动单元。10.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：数据存储单元，用于存储所述航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，并用于离线数据分析；
供电单元，用于激励所述压力传感器。11.一种采用权利要求1-10中任一项所述的装置执行航空发动机整机机载喘振辨识与预报的方法，包括：实时获取所述航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，所述目标位置包括所述航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，所述实时动态压力信号包括静压信号或总压信号；对所述实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理，从中提取出所述实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数；根据所述时频特征参数的变化确定所述航空发动机压气机进入喘振状态；在确定所述航空发动机压气机进入喘振状态的情况下，输出报警信号。12.根据权利要求11所述的方法，其中，对所述实时动态压力信号或速度脉动信号进行处理包括以下至少一：多分辨率分析处理、频谱分析处理。13.根据权利要求11所述的方法，还包括：根据所述报警信号，执行相应的退出喘振或预防喘振的控制指令；其中，所述控制指令用于执行以下至少之一操作：压气机导叶和静叶联用、中间级放气、改变航空发动机尾喷管临界面积、减少燃油、改变超声速进气道斜板位置。

技术总结
本发明提供了一种航空发动机整机机载喘振辨识与预报装置及其方法，其中，该装置包括：动态信号采集单元，用于实时测量航空发动机目标位置的实时动态压力信号或速度脉动信号，其中，目标位置包括航空发动机压气机进出口或压气机级间不同位置的机匣壁面，实时动态压力信号包括静压信号或总压信号；信号处理与分析单元，用于接收来自于动态信号采集单元的实时动态压力信号或速度脉动信号，提取实时动态压力信号或速度脉动信号中的时频特征参数，并根据时频特征参数的变化确定发动机压气机进入喘振状态；输出报警单元，用于在确定发动机压气机进入喘振状态的情况下输出报警信号。机进入喘振状态的情况下输出报警信号。机进入喘振状态的情况下输出报警信号。


技术研发人员：张敏 刘洋 杜娟 李继超 张宏武 聂超群
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/5/16