基于控制規(guī)律的PATR發(fā)動(dòng)機(jī)典型工況點(diǎn)速度與高度特性分析

馬文友，張文勝，馬 元，玉選斐，馬海波，吳弈臻

(1.西安航天動(dòng)力研究所，陜西 西安 710100； 2.航天推進(jìn)技術(shù)研究院，陜西 西安 710100；3.西北工業(yè)大學(xué) 航天學(xué)院，陜西 西安 710072)

0 引言

預(yù)冷組合發(fā)動(dòng)機(jī)是指利用低溫燃料對(duì)來(lái)流空氣進(jìn)行冷卻后再使其進(jìn)入后續(xù)部件工作的一類動(dòng)力裝置[1-2]。預(yù)冷裝置可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力性能，拓展發(fā)動(dòng)機(jī)的工作包線[3-6]。許多國(guó)家都提出了自己的預(yù)冷循環(huán)方案，并進(jìn)行了大量研究，如美國(guó)的射流預(yù)冷卻方案(mass injection and pre-compressor cooling，MIPCC)、日本的吸氣式渦輪沖壓膨脹循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(air turbo-ram engine of expander cycle，ATREX)以及英國(guó)的協(xié)同吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(synergic air breathing rocket engine，SABRE)等[7-13]。在此背景下，西安航天動(dòng)力研究所于2015年提出了PATR發(fā)動(dòng)機(jī)(pre-cooling air turbo rocket, PATR)[14]。PATR發(fā)動(dòng)機(jī)利用液氫燃料的低溫高比熱特性冷卻來(lái)流空氣，拓展發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行包線，并引入閉式氦循環(huán)作為中間介質(zhì)進(jìn)行空氣與液氫之間的能量傳遞。PATR發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍寬，模態(tài)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)便，可從地面零速起飛一直工作到馬赫數(shù)5；系統(tǒng)各部件集成度高，整個(gè)飛行包線內(nèi)幾乎無(wú)“死重”存在；性能優(yōu)越，整個(gè)工作范圍內(nèi)平均比沖在3 000 s以上[15-18]。

在飛行包線中，PATR發(fā)動(dòng)機(jī)要充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制有極其重要的作用。PATR發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)較為復(fù)雜，在飛行過(guò)程中大部分時(shí)間工作于非設(shè)計(jì)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行依賴于預(yù)冷器、氦加熱器和回?zé)崞鞯葥Q熱器，這使得在工作點(diǎn)參數(shù)大范圍變化的情況下，通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)確保充分發(fā)揮其推力性能并安全穩(wěn)定地工作就顯得尤為重要[19]。目前還沒(méi)有對(duì)PATR發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略和方法的研究。本文建立了PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的全系統(tǒng)非線性變工況模型，確定了一種能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)推力性能和使其能安全穩(wěn)定工作的控制規(guī)律，并研究了基于該控制規(guī)律的PATR發(fā)動(dòng)機(jī)典型工況點(diǎn)的速度和高度特性。

1 PATR發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)分析

圖1為PATR發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理圖，其工作原理及特點(diǎn)在文獻(xiàn)[7-8]中已有詳細(xì)介紹，這里不再贅述。

圖1 PATR發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理圖

1.1 變工況模型的建立

PATR發(fā)動(dòng)機(jī)包括以下部件：進(jìn)氣道、換熱器、渦輪機(jī)械部件、燃燒室和尾噴管。

依據(jù)各部件的工作特點(diǎn)，建立部件模型將采用以下假設(shè)：

1)壓縮和膨脹過(guò)程均為絕熱過(guò)程；

2)燃燒為等壓過(guò)程，產(chǎn)物達(dá)到化學(xué)平衡；

3)尾噴管中的燃?xì)鉃閮鼋Y(jié)流；

4)各部件均無(wú)質(zhì)量和熱量的泄漏；

5)各部件之間不存在熱傳遞。

對(duì)于PATR發(fā)動(dòng)機(jī)，體現(xiàn)其工作特點(diǎn)、決定其性能高低的主要部件是換熱器和渦輪機(jī)械部件，因此本文重點(diǎn)介紹換熱器和渦輪機(jī)械部件模型。

1.1.1 換熱器

PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的換熱器有預(yù)冷器、氦加熱器和回?zé)崞?類。

預(yù)冷器采用微通道管束式換熱器，空氣從毛細(xì)管排的外側(cè)流入，從內(nèi)側(cè)流出，氦氣從毛細(xì)管內(nèi)流過(guò)，圓管內(nèi)徑為d，管橫向間距s1，縱向間距s2,單根毛細(xì)管長(zhǎng)度L，每片預(yù)冷片上的毛細(xì)管數(shù)量為N，預(yù)冷器中共包括N2片預(yù)冷片。

氦加熱器采用微通道交叉路管束式換熱器，其外形為長(zhǎng)方體，氦氣沿高度方向在管內(nèi)流動(dòng)，燃?xì)庋亻L(zhǎng)度方向從管外流動(dòng)。經(jīng)過(guò)適當(dāng)簡(jiǎn)化，氦加熱器可采用與預(yù)冷器一致的經(jīng)驗(yàn)公式，并且由于氦氣流道相對(duì)規(guī)則，因此可以忽視局部流阻的影響。

回?zé)崞鞑捎梦⑼ǖ腊宄崾綋Q熱器。換熱器流道壓力達(dá)到10 MPa以上，所以采用流阻較小的平直翅片，有利于減小壓力損失。從傳熱機(jī)理來(lái)說(shuō)，其主要特點(diǎn)是具有擴(kuò)展的二次表面，大大增加了換熱面積。內(nèi)部流動(dòng)換熱過(guò)程中，入口發(fā)展段與充分發(fā)展段傳熱過(guò)程存在顯著差異，因此將整個(gè)流道分為入口段與充分發(fā)展段，分別進(jìn)行換熱系數(shù)的計(jì)算[20]。

1.1.2 渦輪機(jī)械模型

PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪機(jī)械包括空氣壓氣機(jī)、氦壓氣機(jī)、氦渦輪、氫渦輪、氫泵，其工作過(guò)程由換算流量mc、換算轉(zhuǎn)速nc、壓比π和效率η的特性圖來(lái)描述[21]，即

π=π(mc,nc),η=η(mc,nc)

(1)

1.1.3 性能參數(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)包括推力、單位推力、比沖等，本文重點(diǎn)關(guān)注的是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和單位推力。

推力為

F=Fin+Fout

(2)

式中：F為發(fā)動(dòng)機(jī)推力；Fin為內(nèi)涵推力；Fout為外涵推力。

內(nèi)涵推力為

Fin=qmivi+(pi-pa0)Ai-qmair,inv

(3)

式中：qmi為內(nèi)涵噴管燃?xì)饬髁?；vi為內(nèi)涵噴管排氣速度；pi為內(nèi)涵噴管出口壓力；pa0為發(fā)動(dòng)機(jī)所處位置的大氣壓力；Ai為內(nèi)涵噴管出口面積；qmair,in為內(nèi)涵捕獲空氣流量；v為飛行速度。

外涵推力為

Fout=qmovo+(po-pa0)Ao-qmair,outv

(4)

式中：qmo為外涵噴管燃?xì)饬髁?；vo為外涵噴管排氣速度;po為外涵噴管出口壓力；pa0為發(fā)動(dòng)機(jī)所處位置的大氣壓力；Ao為外涵噴管出口面積；qmair,out為外涵捕獲空氣流量。

單位推力為

Fs=F/qmair

(5)

式中qmair為捕獲空氣流量。

在后續(xù)的特性分析中，分別采用相對(duì)值來(lái)表征一個(gè)工況中推力和單位推力的大小，這是相對(duì)于PATR發(fā)動(dòng)機(jī)地面設(shè)計(jì)點(diǎn)工況的。

1.2 控制規(guī)律的確定

以吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的飛行器的工作受到飛行動(dòng)壓的限制。飛行動(dòng)壓過(guò)低時(shí)，飛行器無(wú)法獲得足夠的升力；飛行動(dòng)壓過(guò)高時(shí)，飛行器會(huì)受到很大的空氣阻力，同時(shí)升力過(guò)大，這會(huì)對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成很大挑戰(zhàn)。適宜的飛行動(dòng)壓范圍是10～100 kPa,為了保證飛行動(dòng)壓處于該范圍，飛行器需要在高度上升的同時(shí)增大飛行速度，所以加速型任務(wù)是吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)面臨的首要任務(wù)，這需要發(fā)動(dòng)機(jī)保持較大的推力。對(duì)于PATR發(fā)動(dòng)機(jī)，若使氦渦輪的入口溫度和轉(zhuǎn)速保持最大值，推力會(huì)保持在最大狀態(tài)，即

Th1=(Th1)max,nHT=(nHT)max

(6)

式中:Th1為氦渦輪的入口溫度，K；nHT為氦渦輪的物理轉(zhuǎn)速，r/min。

主燃室的燃燒壓力比外涵燃燒室大得多，那么根據(jù)質(zhì)量附加原理，在一定范圍內(nèi)，可以給主燃室較多的燃料，這樣就可以獲得較大的推力?；赑ATR發(fā)動(dòng)機(jī)的性能計(jì)算，得到以下結(jié)論：主燃室的余氣系數(shù)αb不應(yīng)超過(guò)1.6，同時(shí)外涵燃燒室的余氣系數(shù)αrb不應(yīng)小于1.5，即

αb=min(αb,1.6),αrb=max(αrb,1.5)

(7)

改變尾噴管喉部面積ACS會(huì)使PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的工作線發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能產(chǎn)生影響。根據(jù)空氣壓氣機(jī)入口與尾噴管喉部的流量平衡，要使尾噴管喉部始終處于最合適的開(kāi)度，必須滿足

(8)

式中:nAC為空氣壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速;Tα為空氣壓氣機(jī)入口溫度;mcor為空氣壓氣機(jī)換算流量。

在壓氣機(jī)進(jìn)口總壓和總溫不變的情況下，對(duì)于某個(gè)給定的轉(zhuǎn)速，若流量過(guò)小，壓氣機(jī)的工作點(diǎn)會(huì)落在不穩(wěn)定邊界上，空氣的流動(dòng)變得不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速或喘振，因此應(yīng)極力避免壓氣機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)；若流量過(guò)大，壓氣機(jī)的工作點(diǎn)會(huì)落在堵塞邊界上，此時(shí)壓氣機(jī)流路上某截面會(huì)變成渦輪工作狀態(tài)，增壓比和效率都會(huì)大大降低，這種狀態(tài)也應(yīng)避免。為了使壓氣機(jī)能夠正常并高效地工作，引入流量因數(shù)Z以確定合適的流量，即

mcor=mcor,min+Z(mcor,max-mcor,min)

(9)

式中：mcor是壓氣機(jī)的入口換算流量，kg/s；給定的轉(zhuǎn)速下，mcor,min是避免壓氣機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定邊界的最小換算流量，mcor,max是避免壓氣機(jī)進(jìn)入堵塞邊界的最大換算流量。

由式(8)和式(9)可得尾噴管喉部面積與Z的關(guān)系為

ACS=fC(nAC,cor,Z)

(10)

本文采用Z=Z0=0.974。

綜上，本文采用的控制規(guī)律為

(11)

本文重點(diǎn)分析基于該控制規(guī)律的PATR發(fā)動(dòng)機(jī)速度和高度特性。

2 基于控制規(guī)律的PATR速度特性

在飛行高度為19 km時(shí)，馬赫數(shù)變化范圍為2.5～3.5Ma，由圖2可見(jiàn)，馬赫數(shù)增大時(shí)，進(jìn)氣道出口總壓和總溫均增大。進(jìn)氣道出口總壓增大，會(huì)使捕獲空氣流量增大；總溫增大，會(huì)使捕獲空氣流量減小。在速度沖壓的綜合作用下，總壓對(duì)捕獲空氣流量的影響更大，因此進(jìn)氣道捕獲空氣流量隨馬赫數(shù)的增大而增大。另外，馬赫數(shù)增大時(shí)，飛行動(dòng)壓增大，則飛行器阻力和升力也隨之增大。由此可知，為了保證飛行動(dòng)壓處于合理范圍，當(dāng)飛行高度一定時(shí)，飛行馬赫數(shù)也存在上下限，當(dāng)馬赫數(shù)過(guò)小時(shí)，飛行動(dòng)壓過(guò)小，飛行器產(chǎn)生不了足夠的升力；馬赫數(shù)過(guò)大時(shí)，飛行動(dòng)壓過(guò)大，飛行器受到的阻力會(huì)過(guò)大，飛行器表面超溫，且升力過(guò)大，結(jié)構(gòu)壓力超限。

圖2 飛行動(dòng)壓和進(jìn)氣道參數(shù)及捕獲空氣流量隨馬赫數(shù)的變化

當(dāng)馬赫數(shù)增大時(shí)，進(jìn)氣道捕獲流量增大，PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)涵和外涵空氣流量均增大，為了使內(nèi)外涵燃燒室的余氣系數(shù)處于一定范圍以保證其正常燃燒，總氫流量需要增加，這會(huì)導(dǎo)致如圖3(a)所示的變化，氫渦輪0和氫渦輪1的功率增大，因?yàn)闅錅u輪1與氦壓氣機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，氦壓氣機(jī)功率也隨之增大；根據(jù)控制規(guī)律，氦渦輪入口溫度不變，在氦壓氣機(jī)特性圖上，氦氣流路的穩(wěn)態(tài)工作線的斜率變化很小，當(dāng)氦壓氣機(jī)功率增大時(shí)，氦氣流路的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)朝遠(yuǎn)離原點(diǎn)的方向移動(dòng)，其換算轉(zhuǎn)速、壓比和換算流量均增大，則氦渦輪落壓比和功率增大，因?yàn)楹u輪物理轉(zhuǎn)速和入口溫度保持不變，所以其換算轉(zhuǎn)速不變。

圖3 渦輪機(jī)械工作參數(shù)隨馬赫數(shù)的變化

由于Z值一定，如圖3(b)所示，在空氣壓氣機(jī)特性圖中，壓氣機(jī)工作線斜率變化很??；當(dāng)馬赫數(shù)增大時(shí)，空氣壓氣機(jī)進(jìn)口總溫升高，根據(jù)控制規(guī)律，壓氣機(jī)物理轉(zhuǎn)速不變，則換算轉(zhuǎn)速降低，壓氣機(jī)工作點(diǎn)朝原點(diǎn)方向移動(dòng)，因此壓氣機(jī)壓比減小?？諝鈮簹鈾C(jī)的壓比減小是因?yàn)檫M(jìn)口總溫升高導(dǎo)致壓氣機(jī)中的空氣壓縮過(guò)程的有效性降低。由空氣壓氣機(jī)和氦渦輪的功率平衡可知，空氣壓氣機(jī)功率也增大。

馬赫數(shù)增大時(shí)，內(nèi)涵空氣流量增大。圖4表示主燃室參數(shù)隨馬赫數(shù)的變化：在Ma=2.7～2.9范圍內(nèi)，主燃室余氣系數(shù)增大，燃燒溫度降低；Ma=2.9～3.5范圍內(nèi)，余氣系數(shù)保持1.6不變，燃燒溫度升高。

圖4 主燃室參數(shù)隨馬赫數(shù)的變化

馬赫數(shù)增大時(shí)，內(nèi)涵空氣流量增大，則預(yù)燃室出口燃?xì)饬髁恳搽S之增大。預(yù)燃室出口燃?xì)庠诤ぜ訜崞髦信c氦氣換熱，升溫后的氦氣進(jìn)入氦渦輪做功。如圖5所示，馬赫數(shù)增大時(shí)，預(yù)燃室燃?xì)饬髁康脑黾铀俾蔬h(yuǎn)遠(yuǎn)大于氦氣流量的增加速率，因?yàn)楹u輪入口溫度需要保持為定值，所以預(yù)燃室的燃燒溫度需要降低。因?yàn)轭A(yù)燃室是富氧燃燒，要使燃燒溫度降低，需要調(diào)節(jié)預(yù)燃室氫氣流量使得其余氣系數(shù)增大。

圖5 預(yù)燃室參數(shù)隨馬赫數(shù)的變化

如圖6所示，隨著馬赫數(shù)的增大，外涵燃燒室的余氣系數(shù)先保持1.5不變，然后增加。根據(jù)控制規(guī)律，外涵燃燒室余氣系數(shù)不能低于1.5，這是為了限制外涵燃燒室的氫氣流量：主燃室的室壓是外涵燃燒室室壓的5倍以上，一定范圍內(nèi)，為了獲得更大的推力，應(yīng)當(dāng)盡量使氫氣進(jìn)入主燃室。在Ma=2.5～2.7時(shí)，余氣系數(shù)為1.5，外涵燃燒溫度增大；在Ma=2.7～3.5時(shí)，余氣系數(shù)增大，外涵燃燒溫度減小，由于余氣系數(shù)的增加速率發(fā)生了變化，外涵燃燒溫度的減小速率也在隨之變化，余氣系數(shù)的增加速率越大，外涵燃燒溫度的減小速率就越大。

圖6 外涵燃燒室參數(shù)隨馬赫數(shù)的變化

圖7表示PATR發(fā)動(dòng)機(jī)推力和單位推力隨馬赫數(shù)的變化。

圖7 發(fā)動(dòng)機(jī)推力和單位推力隨馬赫數(shù)的變化

隨著壓氣機(jī)入口溫度的增大，空氣壓氣機(jī)壓縮過(guò)程的有效性降低，壓氣機(jī)增壓比減小，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓比的增長(zhǎng)速率低于進(jìn)氣道出口總壓的增長(zhǎng)速率，所以發(fā)動(dòng)機(jī)噴管出口速度增量小于飛行速度增量，這使得單位推力下降；發(fā)動(dòng)機(jī)推力由空氣流量和單位推力共同決定，在Ma=2.5～3.5范圍內(nèi)，空氣流量的增加居于主導(dǎo)地位，故推力增加。

3 基于控制規(guī)律的PATR高度特性

在飛行馬赫數(shù)為3.0時(shí)，高度變化范圍是17～22 km,高度增大時(shí)，進(jìn)氣道出口總溫變化很小，如圖8所示，高度增大時(shí)，進(jìn)氣道進(jìn)口總壓降低，導(dǎo)致捕獲空氣流量減小。另外，高度增加時(shí)，飛行動(dòng)壓減小。

圖8 飛行動(dòng)壓和進(jìn)氣道參數(shù)及捕獲空氣流量隨高度的變化

當(dāng)高度增大時(shí)，進(jìn)氣道捕獲空氣流量減小，PATR的內(nèi)涵和外涵空氣流量均減小，為了使內(nèi)外涵燃燒室的余氣系數(shù)處于一定范圍以保證其正常燃燒，總氫流量需要減少，這會(huì)導(dǎo)致如圖9(a)所示的變化，氫渦輪0和氫渦輪1的功率減小，因?yàn)闅錅u輪1與氦壓氣機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，氦壓氣機(jī)功率也隨之增大；根據(jù)控制規(guī)律，氦渦輪入口溫度不變，則在氦壓氣機(jī)特性圖上，氦氣流路的穩(wěn)態(tài)工作線的斜率變化很小，當(dāng)氦壓氣機(jī)功率減小時(shí)，氦氣流路的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)朝原點(diǎn)的方向移動(dòng)，其換算轉(zhuǎn)速、壓比和換算流量均減小，則氦渦輪落壓比減小，氦渦輪功率減小，因?yàn)楹u輪物理轉(zhuǎn)速和入口溫度保持不變，所以其換算轉(zhuǎn)速不變。

圖9 渦輪機(jī)械工作參數(shù)隨高度的變化

由于Z值一定，如圖9(b)所示，在空氣壓氣機(jī)特性圖中，壓氣機(jī)工作線斜率變化微??；當(dāng)高度增大時(shí)，空氣壓氣機(jī)進(jìn)口總溫降低，根據(jù)控制規(guī)律，壓氣機(jī)物理轉(zhuǎn)速不變，則換算轉(zhuǎn)速升高，壓氣機(jī)工作點(diǎn)朝遠(yuǎn)離原點(diǎn)的方向移動(dòng)，因此壓氣機(jī)壓比增大?？諝鈮簹鈾C(jī)的壓比減小是因?yàn)檫M(jìn)口總溫降低導(dǎo)致壓氣機(jī)中的空氣壓縮過(guò)程的有效性增大。由空氣壓氣機(jī)和氦渦輪的功率平衡可知，空氣壓氣機(jī)功率也減小。

圖10表示主燃室參數(shù)隨高度的變化。高度增大時(shí)，內(nèi)涵空氣流量減小，在高度H=17～19 km時(shí)，余氣系數(shù)保持1.6不變，燃燒溫度降低；Ma=19～22 km時(shí)，主燃室余氣系數(shù)減小，燃燒溫度升高，余氣系數(shù)的減小速率發(fā)生了變化，余氣系數(shù)的減小速率越大，外涵燃燒溫度的增加速率就越大。

圖10 主燃室參數(shù)隨高度的變化

圖11表示預(yù)燃室參數(shù)隨高度的變化。高度增大時(shí)，內(nèi)涵空氣流量減小，則預(yù)燃室出口燃?xì)饬髁恳搽S之減小。由圖可知，高度增大時(shí)，預(yù)燃室燃?xì)饬髁康臏p小速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氦氣流量的減小速率，因?yàn)楹u輪入口溫度需要保持為定值，所以預(yù)燃室的燃燒溫度需要升高。因?yàn)轭A(yù)燃室是富氧燃燒，要使燃燒溫度升高，需要調(diào)節(jié)預(yù)燃室氫氣流量使得其余氣系數(shù)減小。

圖11 預(yù)燃室參數(shù)隨高度的變化

在高度h=17～19 km時(shí)，余氣系數(shù)保持1.5不變，燃燒溫度降低；h=19～22 km時(shí)，主燃室余氣系數(shù)減小，燃燒溫度升高，余氣系數(shù)的減小速率發(fā)生了變化，余氣系數(shù)的減小速率越大，外涵燃燒溫度的增加速率就越大，如圖12所示。

圖12 外涵燃燒室參數(shù)隨高度的變化

圖13表示PATR發(fā)動(dòng)機(jī)推力和單位推力隨高度的變化。由于壓氣機(jī)入口溫度的降低，空氣壓氣機(jī)壓縮過(guò)程的有效性提高，壓氣機(jī)的增壓比增大，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓比的增長(zhǎng)速率大于進(jìn)氣道出口總壓的增長(zhǎng)速率，所以發(fā)動(dòng)機(jī)噴管出口速度增量大于飛行速度增量，這使得單位推力增大；發(fā)動(dòng)機(jī)推力由空氣流量和單位推力共同決定，在高度h=17～20 km范圍內(nèi)，空氣流量的減小居于主導(dǎo)地位，故推力減小。

圖13 發(fā)動(dòng)機(jī)推力和單位推力隨高度的變化

4 結(jié)論

1)PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃室和外涵燃燒室的余氣系數(shù)直接受限于控制規(guī)律，燃燒溫度隨余氣系數(shù)調(diào)節(jié);在飛行條件改變時(shí)，預(yù)燃室的燃?xì)饬髁堪l(fā)生變化，余氣系數(shù)以及燃燒溫度需要得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

2)飛行條件改變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)捕獲空氣流量會(huì)劇烈變化，為了使各燃燒室的余氣系數(shù)處于正常范圍以保證正常燃燒，總氫流量需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，這會(huì)導(dǎo)致順序?yàn)闅錅u輪—氦壓氣機(jī)—氦渦輪—空氣壓氣機(jī)的一連串變化，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化。

3)改變飛行條件(飛行馬赫數(shù)、高度)會(huì)引起來(lái)流空氣參數(shù)和捕獲空氣流量的變化，PATR發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)隨之改變；在控制規(guī)律的約束下，決定發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的重要參數(shù)需要按照一定的規(guī)律變化，所以控制量必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的控制。