辅助动力单元的性能检测方法技术

本发明专利技术涉及一种辅助动力单元APU的性能检测方法，包括：获取所述APU运行的排气温度EGT、压气机进口温度LCIT、启动时间STA、使用时间TSR和引气压力PT；将所述EGT与LCIT的差EGT-LCIT、STA、TSR和PT与各自的阈值进行比较；为所述EGT-LCIT、STA、TSR和PT与所述各自阈值的各个比较结果指定各自的权重；以及基于加权后的所述EGT-LCIT、STA、TSR和PT与所述各自阈值的所述比较结果，判断所述APU的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞机设备运行状态检测的方法，特别地，涉及一种机载。
技术介绍
机载辅助动力单元(Airborne Auxiliary Power Unit),简称辅助动力单元APU,是安装在飞机尾部的一台小型涡轮发动机。APU的主要功能是提供电源和气源，也有少量的 APU可以向飞机提供附加推力。具体来说，飞机在地面上起飞前，由APU供电来启动主发动机，从而不需依靠地面电、气源车来发动飞机。在地面时，APU还提供电力和压缩空气保证客舱和驾驶舱内的照明和空调。在飞机起飞时，APU可作为备用电源使用。在飞机降落后，仍由APU供应电力照明和空调。APU的功能决定了其运行的稳定性直接关系到飞机的飞行成本和服务质量。而且，在缺乏地面电源和气源保障的情况下，APU —旦发生故障将会直接导致飞机无法运行。目前，对于APU的故障的排除和维护几乎都是事后处理。然而，在飞机设备中，APU是维修费用较高的设备。并且，APU整体部件价格较高，存储备件成本大，故障后送修周期高达4 5个月。事后处理的维护方式使得APU的稳定运行得不到保证。而且，由于APU送修后的耗时很长，这也直接导致飞机延误，甚至停飞。
技术实现思路
针对现有技术中存在的一个或多个技术问题，根据本专利技术的一个方面，提出一种辅助动力单元APU的性能检测方法，包括获取所述APU运行的排气温度EGT、压气机进口温度LCIT、启动时间STA、使用时间TSR和引气压力PT ;将所述EGT与LCIT的差EGT-LCIT、STA,TSR和PT与各自的阈值进行比较；为所述EGT-LCIT、STA、TSR和PT与所述各自阈值的各个比较结果指定各自的权重；以及基于加权后的所述EGT-LCIT、STA、TSR和PT与所述各自阈值的所述比较结果，判断所述APU的性能。根据本专利技术的另一个方面，提出一种APU的性能检测方法，包括获取APU运行参数，所述参数选择自由以下参数组成的群组=APU运行排气温度EGT、启动时间STA、引气压力PT和IGV角度；判断所述参数是否发生了显著变化；基于所述参数是否发生了显著变化，确定所述APU的性能。根据本专利技术的另一个方面，提出一种APU的性能检测方法，包括获取APU运行参数，所述参数选择自由以下参数组成的群组=APU运行排气温度EGT和引气压力PT ;判断所述参数是否接近于所述参数的极限值；以及基于所述参数是否接近于所述参数的极限值，确定所述APU的性能。附图说明下面，将结合附图对本专利技术的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中图I是根据本专利技术的一个实施例的飞机APU的结构示意图；图2是根据本专利技术的一个实施例的进口导向叶片组件的结构示意图；图3是根据本专利技术的一个实施例的进口导向叶片控制结构的示意图；图4是根据本专利技术的一个实施例的APU性能变化曲线的示意图； 图5是空客公司的A13报文的一个实例；图6是根据本专利技术的一个实施例的APU性能的检测方法的流程图；图7是根据本专利技术的另一个实施例的APU性能的检测方法的流程图；图8是根据本专利技术的另一个实施例的APU性能的检测方法的流程图。具体实施例方式图I是根据本专利技术的一个实施例的飞机APU的结构示意图。如图所示，APU100包括发电机102、齿轮箱104，压气机部分106和热段部分108。压气机部分106包括前端轴流离心压气机105，用于产生高压气体，向外提供引气。热段部分108包括后端轴流离心压气机107。后端轴流离心压气机107用于向热段部分108的燃烧室120提供高压气体，供燃烧室120燃烧使用。APU的燃油系统(未示出)向燃烧室120提供燃油。燃烧室120通过燃烧燃油产生高温高压气体对热段部分108的涡轮140做功，使涡轮140转动。涡轮140通过轴103带动前端轴流离心压气机105产生高压气体，并同时经过齿轮箱104传动，带动发电机102。发电机102发电，向外提供电力。APU 一般属于轴流离心式发动机，如GTCP131-9A、APS3200等型号。APU与飞机的发动机最大的区别是APU转子是恒速的，而飞机发动机的转子是变速的。因此，APU始终以恒定转速下向前端轴流离心压气机105提供压缩气体，供给后部负载。APU中具有一个引气控制活门，其控制引导高压气体流向引气负载还是流向排气管排出。因此，引气的压力从侧面反映出了前端压气机性能的好坏。当引气负载功率需求越大，前端轴流离心压气机105转动起来的阻力越大。为了维持恒定转速，需要热段部分108提供更大的扭力。APU的燃油控制系统输送更多的燃油去燃烧室120燃烧，以提供更多的热能给涡轮140以带动前端部分恒速转动。APU还具有探测APU排出气体的排气温度(Exhaust Gas Temperature, EGT)的温度探测传感器和进口导向叶片(Inlet Guide Vane, IGV)组件。图2是根据本专利技术的一个实施例的进口导向叶片组件的结构示意图。如图所示，进口导向叶片组件200基本呈圆盘形。在靠近圆盘底部的侧面上设置有多个进口导向叶片(IGV)0多个进口导向叶片可以在控制下开启不同的角度。进口导向叶片的角度范围从15度到115度。进口导向叶片不会完全关闭，叶片被设定在15度位置以冷却前端轴流离心压气机105。图3是根据本专利技术的一个实施例的进口导向叶片控制结构的示意图。如图所示，进口导向叶片控制结构300包括进口导向叶片致动器(Inlet Guide Vane Actuator, IGVA)301和与其相连的线性可变差动变压器(Line Variable Differential Transformer,LVDT) 302。进口导向叶片组件200安装到前端轴流离心压气机105的进气通道上。LVDT连接到进口导向叶片组件200上的IGV上。根据飞机对压缩空气的要求，IGVA通过LVDT控制IGV开启合适的角度。APU的EGT温度探测器探测APU的排气温度EGT。由于APU自身建造的材料限制，EGT有一个限制值，即红线值EGTRedLine。APU控制系统为了避免APU在超温时烧毁报废，一般会把实际的EGT控制在红线值EGTRedLine之内。因此，当温度探接近超温红线值时，APU的燃油系统将减 少燃油供给，以降低排气温度。同时，由于燃油供给变少，要带动原有的大负载必然导致转速下降。但是，由于APU必须维持恒定转速，为了降低前端压气机的负载，APU将通过IGVA调节IGV的角度以调小进气口，减少气体输入到前端压气机的量给前端压气机减负。由此，前端压气机输出的引气压力变小，流量变小。图4是根据本专利技术的一个实施例的APU性能变化曲线的示意图。随着使用时间的增加，所有的APU性能都会逐渐变差，即衰退指数逐渐增力卩。APU性能的衰退指数比较稳定时，APU性能处于稳定期；当APU的性能衰退逐渐加快时，APU的性能进入衰退期；当超过某一个阈值时，APU的性能进入故障期，可能随时出现故障。当APU进入故障期后，既影响APU的使用，对服务质量和飞行安全产生不利后果；又容易产生非计划性的维修，造成航班的延误和停飞。现有技术中还没有手段可以对APU的性能是否进入衰退期进行检测。而本专利技术的某些实施例可以实现这种检测。对于衰退期的检测有如下好处第一，当APU处于衰退期时，发生故本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助动力单元APU的性能检测方法，包括：获取所述APU运行的排气温度EGT、压气机进口温度LCIT、启动时间STA、使用时间TSR和引气压力PT；将所述EGT与LCIT的差EGT？LCIT、STA、TSR和PT与各自的阈值进行比较；为所述EGT？LCIT、STA、TSR和PT与所述各自阈值的各个比较结果指定各自的权重；以及基于加权后的所述EGT？LCIT、STA、TSR和PT与所述各自阈值的所述比较结果，判断所述APU的性能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：顾祝平，王炳正，郑逢亮，马洪涛，黄磊，毛浩权，
申请(专利权)人：中国国际航空股份有限公司，
类型：发明
国别省市：