航空发动机加减速控制计划作为发动机控制系统的前置需求,是发动机发挥最佳性能的基础,因此在确保发动机在全包线内都能安全稳定运行的情况下,加减速控制计划的设计对于发动机控制系统的设计意义重大。飞行任务多且飞行环境多变,发动机在各个飞行包线的特性差异较大,在发动机全寿命周期发动机部件性能逐渐退化。如何制定高精度的全包线加减速自适应控制计划,提升涡扇发动机过渡态加减速性能是非常重要的研究课题。为此,本文开展了涡扇发动机全包线自适应加减速控制计划优化研究。首先,针对小涵道比涡扇发动机开展了加减速控制计划优化研究。采用SQP优化算法,对比分析了喘振裕度、涡轮前温度等约束边界对于发动机加速控制计划优化的影响。仿真试验结果表明,优化后的加减速控制计划有效提升了发动机的加减速性能,优化前后,在地面工作点发动机加速至最大转速的98%所需的时间缩短了约2s,减速过程响应速度加快且发动机运行安全稳定。另外,分析讨论了约束边界对于加速控制计划优化的影响,为优化约束边界设置提供了参考。其次,开展全包线加减速控制计划研究。为了提升全包线内加减速控制计划的精度,本文提出基于等温度线的全包线加减速控制计划改进方法。从原理角度推导解释了沿等温度线进行相似换算误差更小的原因,并基于等温度线相似换算理论通过等温度线划分包线,优化得到包线内不同等温线下的加减速控制计划。改进的加减速控制计划提升了控制计划精度和发动机加减速性能。仿真试验结果表明,在稳态和动态过程中沿等温度线进行的相似换算误差更低,改进后的加减速控制计划相比于传统加减速控制计划,在加速过程中,发动机加速至最大转速的98%所需的时间减少了7.2%,最大转速提升了1%,且风扇、压气机喘振裕度和涡轮前温度等均未超出限制值。发动机减速过程中,油气比等均满足约束边界,保证了发动机安全稳定运行。再次,开展自适应加减速控制计划研究。针对发动机高压涡轮等单部件性能退化开展了部件性能退化量对于加速控制计划优化影响的研究,并分别针对单部件退化和多部件退化为发动机设计了自适应加减速控制计划。自适应加减速控制计划在发动机单部件性能退化时有效保证了发动机安全稳定的运行同时更好的发挥发动机性能。仿真试验表明,在发动机压气机流量退化0.5%,高压涡轮效率2.75%下,发动机加速时压气机转速最大值提升2.27%,加速至最大转速的98%所需时间缩短了3.05%,最大推力提升约14.46%。发动机减速过程中自适应减速控制计划有效避免了超出执行机构、油气比等约束边界,保证了发动机安全稳定运行。最后,开展全包线自适应PI参数研究和发动机全包线加减速闭环验证。基于等温度线相似换算理论提出了改进的自适应PI控制方法。改进的自适应PI控制方法提升了控制器在全包线内的控制精度。基于全包线加减速控制计划和改进的自适应PI控制器开展发动机全包线加减速闭环仿真验证。仿真结果表明,改进的自适应PI控制方法减小了超调量,同时缩短了被控参数的响应时间约3.3秒。发动机在包线内加减速过程中各性能参数接近但并未超出预先设置的喘振裕度、涡轮前温度、油气比等约束边界。