用于涡扇发动机加速控制的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于涡扇发动机加速控制的方法，包括：使用机载传感器来测量涡扇发动机的一个或多个工作参数；确定涡扇发动机的工作状态进入加速过程；计算涡扇发动机的换算燃油流量和加速率并且选择换算燃油流量与对应于加速率的燃油流量两者中的较小值作为涡扇发动机的物理燃油流量；基于该一个或多个工作参数来确定涡扇发动机的一个或多个加速特征；以及根据该一个或多个加速特征和该物理燃油流量来控制涡扇发动机的加速过程。此外，本发明专利技术还提供了一种用于涡扇发动机加速控制的系统。本发明专利技术通过现有的机载传感器，识别发动机加速特征，制定约束条件下的调节规律，实现了加速，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
用于涡扇发动机加速控制的方法及系统


[0001]本专利技术涉及涡扇发动机，更具体地，涉及用于涡扇发动机加速控制的方法及系统。

技术介绍

[0002]涡扇发动机包括核心机和低压部件。核心机包括高压压气机和高压涡轮，低压部件包括低压涡轮、增压级和风扇。加速指的是发动机在一定时间内从一个低转速稳定工作状态过渡到另一个高转速稳定工作状态的过程。
[0003]发动机在慢车状态或较小的推力状态稳定工作时，供油量为稳态时的供油量，压气机与涡轮的功率相等，发动机转速为稳态时的转速。如果这时操纵油门杆从较小的角度迅速地增大到另一角度，则供油量须迅速增加且大于稳态时的供油量，涡轮前总温迅速增加，涡轮功率大于压气机功率，发动机转速以及其他一些参数都随之迅速增加，最后在另一个工作点稳定下来。在这一过程中，发动机主要受到以下方面的限制：适航相关条款要求，压气机稳定性要求限制，涡轮叶片强度条件限制以及转子加速度限制。假如在每一个转速下，供油量都保持在上述的各种限制所容许的最大值上，可以获得最短的加速时间。
[0004]当前发动机加速控制规律一般利用燃油流量，存在故障处理等问题，依据性能模型实时估计发动机健康退化情况并将其反馈给寿命延长控制，存在模型精确度不够，或者需要大量数据修正模型。
[0005]发动机在全寿命周期内加速过程中可能发生故障或超出发动机限制条件，根据发动机加速过程中可能实时识别出故障风险及预兆，并根据特定判据进行预测，在线优化并调整控制规律并满足设计限制下，安全加速控制方法尤为重要。在发动机试验台上，可以采用多种多样的传感器或监视装置来判断故障，并通过安全措施退出故障，停车后优化规律再次开展试验。但在航线飞行中，只能采用发动机机载的转速、温度或压力信号，优化控制规律，在限制范围内，实时优化加速控制规律，不仅通过调整供油方法，还可以通过可变几何面积的控制。

技术实现思路

[0006]提供本
技术实现思路
以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本
技术实现思路
并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0007]为了适航相关条款要求，压气机稳定性要求限制，涡轮叶片强度条件限制以及转子加速度限制，若无法根据发动机当前状态调整发动机供油规律、可变几何面积控制规律，第一次加速失败后，下次加速仍可能无法成功，无法实现加速到额定推力所对应的转速。据此，本专利技术的目的在于，改进用于涡扇发动机加速控制的方法和系统，以提高发动机工作安全性和飞行安全性。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于涡扇发动机加速控制的方法，该方法可以包括：使用机载传感器来测量涡扇发动机的一个或多个工作参数；确定涡扇发动机的工
作状态进入加速过程；计算涡扇发动机的换算燃油流量和加速率并且选择换算燃油流量与对应于加速率的燃油流量两者中的较小值作为涡扇发动机的物理燃油流量；至少部分地基于该一个或多个工作参数来确定涡扇发动机的一个或多个加速特征；以及根据该一个或多个加速特征和该物理燃油流量来控制涡扇发动机的加速过程。
[0009]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于涡扇发动机加速控制的系统，该系统可以包括：参数测量模块，其配置成测量涡扇发动机的一个或多个工作参数；特征确定模块，其配置成确定涡扇发动机的工作状态进入加速过程，计算涡扇发动机的换算燃油流量和加速率并且选择换算燃油流量与对应于加速率的燃油流量两者中的较小值作为涡扇发动机的物理燃油流量，以及至少部分地基于该一个或多个工作参数来确定涡扇发动机的一个或多个加速特征；以及加速控制模块，其配置成根据该一个或多个加速特征和该物理燃油流量来控制涡扇发动机的加速过程。
[0010]本专利技术通过现有的机载传感器，识别发动机加速特征，制定约束条件下的调节规律，实现了加速，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。
[0011]本专利技术的这些和其他方面将在阅览以下详细描述后得到更全面的理解。在结合附图研读了下文对本专利技术的具体实现的描述之后，本专利技术的其他方面、特征和实现对于本领域普通技术人员将是明显的。尽管本专利技术的特征在以下可能是针对某些实现和附图来讨论的，但本专利技术的所有实现可包括本文所讨论的有利特征中的一个或多个。换言之，尽管可能讨论了一个或多个实现具有某些有利特征，但也可以根据本文讨论的本专利技术的各种实现使用此类特征中的一个或多个特征。以类似方式，尽管一些实现在下文可能是作为设备、系统或方法实现进行讨论的，但是应该理解，此类实现可以在各种设备、系统、和方法中实现。
附图说明
[0012]为了能详细地理解本专利技术的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本专利技术的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
[0013]图1解说了根据本专利技术的一个实施例的用于涡扇发动机加速控制的方法的流程图。
[0014]图2解说了根据本专利技术的一个实施例的用于判断是否发生喘振失速的过程。
[0015]图3解说了根据本专利技术的一个实施例的用于判断是否发生喘振失速的示意图。
[0016]图4解说了根据本专利技术的一个实施例的用于判断是否发生超温的过程。
[0017]图5解说了根据本专利技术的一个实施例的用于判断是否发生超温的示意图。
[0018]图6解说了根据本专利技术的一个实施例的用于在发生喘振失速和超温的情况下控制加速过程的示意图。
[0019]图7解说了根据本专利技术的一个实施例的用于判断是否需要发动机引气的过程。
[0020]图8解说了根据本专利技术的一个实施例的用于判断加速时间是否不足的过程。
[0021]图9解说了根据本专利技术的一个实施例的用于涡扇发动机加速控制的另一更详细方法的流程图。
[0022]图10解说了根据本专利技术的一个实施例的用于涡扇发动机加速控制的系统的框图。
[0023]图11解说了采用比例
‑
积分
‑
微分PID控制器的具体燃油设计回路。
具体实施方式
[0024]以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文所描述的概念的仅有配置。本详细描述包括具体细节以提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。此外，可以设计出替代配置而不会脱离本专利技术的范围。另外，众所周知的要素将不被详细描述或将被省去以免混淆本专利技术的相关细节。
[0025]图1解说了根据本专利技术的一个实施例的用于涡扇发动机加速控制的方法100的流程图。方法100可以始于框110，其中使用机载传感器来测量涡扇发动机的一个或多个工作参数，该测量可以是在线执行的。在一个示例中，机载传感器可以包括各种转速、温度或压力传感器。该一个或多个工作参数可以包括以下一者或多者：涡扇发动机的低压轴转速N1、低压压气机进口总温T2、高压轴转速N2、高压压气机进口总本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于涡扇发动机加速控制的方法，所述方法包括：使用机载传感器来测量所述涡扇发动机的一个或多个工作参数；确定所述涡扇发动机的工作状态进入加速过程；计算所述涡扇发动机的换算燃油流量和加速率并且选择所述换算燃油流量与对应于所述加速率的燃油流量两者中的较小值作为所述涡扇发动机的物理燃油流量；至少部分地基于所述一个或多个工作参数来确定所述涡扇发动机的一个或多个加速特征；以及根据所述一个或多个加速特征和所述物理燃油流量来控制所述涡扇发动机的所述加速过程。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个工作参数包括所述涡扇发动机的低压轴转速，其中确定所述涡扇发动机的工作状态进入加速过程包括：至少部分地基于所述低压轴转速与油门杆对应的目标转速的比较来确定所述涡扇发动机的工作状态进入加速过程。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个工作参数包括所述涡扇发动机的高压压气机出口静压和高压压气机进口总温，其中所述换算燃油流量是至少部分地基于所述高压压气机出口静压和所述高压压气机进口总温来计算的。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个工作参数包括所述涡扇发动机的高压轴转速、高压压气机进口总温和发动机运行环境压力，其中所述加速率是至少部分地基于所述涡扇发动机的高压轴转速、高压压气机进口总温和发动机运行环境压力来计算的。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个工作参数包括所述涡扇发动机的高压压气机出口静压，所述一个或多个加速特征包括喘振或喘振先兆，其中所述喘振或喘振先兆是至少部分地基于所述高压压气机出口静压的一阶时间导数与第一阈值的比较来确定的，其中根据所述一个或多个加速特征来控制所述涡扇发动机的所述加速过程包括：如果发生喘振或喘振先兆，则减少所述涡扇发动机的所述物...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙建锋，王琳，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：