压气机气动失稳最主要的表现形式有旋转失速与喘振,这两种现象严重影响了发动机的稳定运行。随着对飞机性能要求的日益提高,以及对飞机超机动飞行的需求,发动机进气条件和飞行环境更加恶劣,这导致发生旋转失速甚至喘振的机率增大,严重影响了发动机的稳定性和可靠性。本文针对涡扇发动机的气动不稳定性现象展开研究,基于实验数据,进行了压气机失速模型设计和失速预测算法研究,建立了涡扇发动机的失速模型,并基于该模型设计了稳定性主动控制器。首先,本文分析了总压畸变对喘振裕度的影响,基于低速轴流式压气机的实验数据,通过傅里叶分析法拟合叶尖压力信号的脉动规律,设计了压气机失速模型。为了实现稳定性主动控制,采用相关度分析法、BP神经网络算法预测发动机的工作状态。其次,以某型涡扇发动机的部件级模型为基础,考虑了燃烧室的熄火特性、风扇和压气机的失速区特性,结合进口流场的畸变模型,失速信号模拟模块,形成能够模拟发动机失速状态的模型。模型考虑发动机容腔的容积效应以及转子动力学,建立了6个微分方程,采用一阶龙格库塔法求解,并开展了仿真验证。最后,为满足超机动飞行对发动机控制高稳定性的需求,开展了稳定性主动控制研究。将失速预测算法估计出的喘振裕度作为反馈,采用增广LQR控制器进行跟踪控制,完成稳定性主动控制器的设计。