一種用于調(diào)節(jié)影響燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的參數(shù)的設(shè)定值的方法和裝置制造方法
【專利摘要】調(diào)節(jié)至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值的方法，所述至少一個(gè)參數(shù)在飛行器的飛行階段影響推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所述方法包括：獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作變量(T2，P大氣)的當(dāng)前值的步驟(E20)；從預(yù)先建立的表格(T)提取用于所述至少一個(gè)參數(shù)的遞減值(ΔXN2，ΔPRS2)的步驟(E50)，該至少一個(gè)參數(shù)與所述至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值相關(guān)聯(lián)；以及通過(guò)將從所述表格中提取的遞減值應(yīng)用到所述設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)參數(shù)的所述設(shè)定值的步驟(E60)。
【專利說(shuō)明】一種用于調(diào)節(jié)影響燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的參數(shù)的設(shè)定值的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空的通用領(lǐng)域。
[0002]這特別地涉及在飛行器飛行階段(例如起飛階段)調(diào)節(jié)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力(即推進(jìn)力)。
[0003]本發(fā)明在以下的環(huán)境中具有優(yōu)選的應(yīng)用，其中在飛行器的飛行階段提出了相對(duì)于通常用于該飛行階段的參考“限制”推力降低燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力(如在起飛階段，相對(duì)于被稱為“全速后燃燒(full throttle post-combust1n) ”推力或FTPC推力的推力)。
[0004]也被稱為“推力降級(jí)”的推力降低具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0005]因此，首先，降低了在該飛行階段中由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音。
[0006]此外，降低的推力用于限制被施加在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的壓力，特別地通過(guò)降低離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)熱部(在燃燒室后)的廢氣溫度:因此增加了這些部件的可靠性和壽命。
[0007]也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗。
[0008]推力降級(jí)是在民航中在旁路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(或渦扇)類型的發(fā)動(dòng)機(jī)的起飛階段中通常使用的功能。這導(dǎo)致用于通過(guò)全權(quán)數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置(FADEC)被傳遞到渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定點(diǎn)的降低。
[0009]對(duì)于旁路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在飛行器起飛階段由發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器裝置傳遞的推力設(shè)定點(diǎn)可以圖1所示的方式根據(jù)外部溫度建模。
[0010]這是以幾乎線性但以不同斜率的兩個(gè)曲線部分Pl和P2的形式，所述部分在不連續(xù)點(diǎn)或斷點(diǎn)CP連接在一起。圖1中斷點(diǎn)的橫坐標(biāo)值是限制溫度TC。
[0011]根據(jù)如圖1所示的關(guān)系，推力由渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器裝置調(diào)節(jié)，使得對(duì)于高于限制溫度TO的所報(bào)道的外部溫度，該調(diào)節(jié)器系統(tǒng)降低了推力設(shè)定點(diǎn)(即，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的速度)，以限制渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的出口氣體溫度。
[0012]假設(shè)調(diào)節(jié)器裝置的這種行為，一種用于降級(jí)推力的已知機(jī)構(gòu)在于通過(guò)通知其外部溫度高于其實(shí)際值(特別地高于限制溫度T0)而欺騙發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)器裝置。因此，根據(jù)圖1建模的調(diào)節(jié)關(guān)系，調(diào)節(jié)器裝置準(zhǔn)備了在起飛中小于“全速后燃燒”設(shè)定點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力設(shè)定點(diǎn)。
[0013]用于欺騙調(diào)節(jié)器裝置的外部溫度也稱為“撓曲”溫度(或T撓曲)。它由飛行員供給到調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，并且它基于對(duì)于各種飛行條件(飛行器、跑道、飛行器荷載、風(fēng)等類型)預(yù)先建立的表格而確定。僅僅通過(guò)作用于飛行器的控制桿上，飛行員以已知方式(例如通過(guò)將桿定位在確定位置)激活(或停止)在降低的推力下操作發(fā)動(dòng)機(jī)的完全轉(zhuǎn)換。
[0014]用于降級(jí)推力的機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是，它被限于呈現(xiàn)一種根據(jù)外部溫度的推力調(diào)節(jié)關(guān)系的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，所述關(guān)系類似于如圖1所示的關(guān)系，即，呈現(xiàn)一個(gè)斷點(diǎn)，超過(guò)所述斷點(diǎn)降低了由調(diào)節(jié)器系統(tǒng)提供的推力設(shè)定點(diǎn)。
[0015]恰巧，存在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于其這種模型是不合適的(如，因?yàn)闆](méi)有斷點(diǎn))，以及對(duì)于其偏置外部溫度并不滿足以能夠以受控方式降低推力，即用已知的縮減因子。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)特定示例是具有可變截面的排氣噴嘴的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0016]因此存在對(duì)另一種機(jī)構(gòu)的需要，所述機(jī)構(gòu)使燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力能夠相對(duì)于參考極限推力降低，以及能夠適于各種類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其可具有一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)推力的自由度(如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴嘴截面、參考極限推力等)。
[0017]發(fā)明目的和內(nèi)容
[0018]本發(fā)明特別地通過(guò)提出一種調(diào)節(jié)至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)值的方法滿足這種需求，所述至少一個(gè)參數(shù)在飛行器的飛行階段影響推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所述方法包括:
[0019].獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值的步驟；
[0020].從預(yù)先建立的表格提取用于所述至少一個(gè)參數(shù)的遞減值的步驟，所述至少一個(gè)參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的所述至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值相關(guān)聯(lián)；以及
[0021]?通過(guò)將從所述表格中提取的遞減值應(yīng)用到設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值的步驟。
[0022]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值的裝置，所述至少一個(gè)參數(shù)在飛行器的飛行階段影響推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所述裝置包括:
[0023].用于獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值的設(shè)備；
[0024].用于從預(yù)先建立的表格提取用于所述至少一個(gè)參數(shù)的遞減值的設(shè)備，所述至少一個(gè)參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的所述至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值相關(guān)聯(lián)；以及
[0025]?用于通過(guò)將從所述表格中提取的遞減值應(yīng)用到所述設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)參數(shù)的所述設(shè)定值的設(shè)備。
[0026]本發(fā)明從而提出了一種用于在飛行階段中降低燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的簡(jiǎn)單解決方案，所述解決方案是基于一種預(yù)先建立的表格，所述表格作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)操作變量的函數(shù)提供了被應(yīng)用到設(shè)定值的遞減值，所述設(shè)定值由發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)器裝置傳遞并涉及對(duì)其推力具有影響的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的不同自由度。
[0027]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，對(duì)其推力具有影響的這些自由度或參數(shù)可能特別地是以下的:
[0028].渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度；
[0029].壓氣機(jī)的喘振余量；和/或
[0030].渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒混合物的富集度。
[0031]一旦已經(jīng)建立了這種表格，本發(fā)明可因此被應(yīng)用到由一個(gè)或多個(gè)自由度表征的各類燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0032]通過(guò)在類似條件下(如相同的跑道長(zhǎng)度、相同的飛行器負(fù)載等)在多個(gè)飛行器飛行上實(shí)施測(cè)試和收集數(shù)據(jù)，或通過(guò)在重構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)應(yīng)用以及被應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)關(guān)系的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上模擬，所述表格可很容易地在實(shí)驗(yàn)上建立。
[0033]本發(fā)明因此不限于一種特定類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，但可以設(shè)想降低除民航中常規(guī)使用的以外的發(fā)動(dòng)機(jī)推力，同時(shí)保持由此產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)(即，降低發(fā)動(dòng)機(jī)元件上的壓力，以及提高其可靠性，降低燃料消耗并降低噪音產(chǎn)生)。
[0034]本發(fā)明還可以通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)多個(gè)設(shè)定值降低飛行器的推力。這因此可適于發(fā)動(dòng)機(jī)，其推力不取決于單個(gè)參數(shù)，如特別地外部溫度，而取決于多個(gè)參數(shù)。對(duì)于這種發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)設(shè)定值可取決于在復(fù)雜性和性能(或精確度)之間的折中。
[0035]此外，根據(jù)本發(fā)明，為了降低推力，與由飛行器的飛行員確定的虛構(gòu)值相比，有利地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)操作變量的當(dāng)前值(即，代表操作變量的當(dāng)前狀態(tài)的實(shí)際值)。這些當(dāng)前值可特別地是由飛行器的傳感器傳遞的測(cè)量值或者它們由這些測(cè)量值重構(gòu)。
[0036]與在民航中使用的上述機(jī)構(gòu)相比，根據(jù)本發(fā)明的推力調(diào)節(jié)因此能精度地實(shí)施。
[0037]應(yīng)該注意到的是，本發(fā)明所提出的解決方案可有利地完全地結(jié)合在發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器裝置(FADEC)中。
[0038]優(yōu)選地，用于確定設(shè)定值的遞減值的操作變量是:
[0039].發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口溫度，如大氣溫度或環(huán)境溫度；和/或
[0040]?發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的大氣壓力。
[0041]發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)關(guān)系特別地取決于這些操作變量，以及特別地取決于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口的大氣溫度。
[0042]可通過(guò)由飛行器的傳感器實(shí)施的測(cè)量來(lái)獲得這些變量的當(dāng)前值。
[0043]用于確定被應(yīng)用到設(shè)定值的遞減值的這些實(shí)施例的操作變量本身不是限制性的，所述設(shè)定值對(duì)推力有影響以及由調(diào)節(jié)裝置傳遞。在一種變型中，可以設(shè)想在本發(fā)明范圍內(nèi)的其他操作變量，如發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部溫度，或其廢氣的出口溫度等。
[0044]此外，還可以設(shè)想的是，從每個(gè)參數(shù)的表格中提取的遞減值也取決于飛行器的當(dāng)前速度和/或當(dāng)前負(fù)載。
[0045]當(dāng)飛行階段是飛行器起飛的階段時(shí)，從每個(gè)參數(shù)的表格中提取的遞減值也可能取決于在起飛階段中由飛行器所滑過(guò)的跑道長(zhǎng)度。
[0046]這些不同因素可以進(jìn)一步提高降級(jí)的準(zhǔn)確性，由于設(shè)定值被調(diào)節(jié)的方式適于飛行器的飛行條件。
[0047]因此，例如，當(dāng)遞減值取決于跑道長(zhǎng)度時(shí)，本發(fā)明可適于在全部起飛中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0048]在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式中，在調(diào)節(jié)步驟中，調(diào)節(jié)了壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定值和喘振余量的設(shè)定值。
[0049]當(dāng)旨在降級(jí)具有可變噴嘴的旁路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力時(shí)，該實(shí)施方式是特別有利的。這種發(fā)動(dòng)機(jī)特別地用在軍事航空中。例如，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是由斯奈克瑪(Snecma)開(kāi)發(fā)的M88發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0050]對(duì)于這種發(fā)動(dòng)機(jī)，推力取決于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度以及壓氣機(jī)的喘振余量。這兩個(gè)因素分別受到燃料被注入到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的速率以及噴嘴截面的影響。
[0051]在另一實(shí)施方式中，在調(diào)節(jié)步驟中，被應(yīng)用到所述設(shè)定值的遞減值以小于I的加權(quán)因子加權(quán)。
[0052]該加權(quán)因子可特別地取決于在飛行階段之前的狀態(tài)。
[0053]因此可根據(jù)飛行階段之前狀態(tài)應(yīng)用一個(gè)下降的遞減值到設(shè)定值。當(dāng)實(shí)施調(diào)節(jié)的飛行階段結(jié)束時(shí)，這可以逐步地降低在設(shè)定值上實(shí)施的調(diào)節(jié)的影響。該逐步的降低對(duì)于飛行器的飛行員是更符合人體工程學(xué)的，并且特別地尋求避免突然返回到最大推力，飛行員可能發(fā)現(xiàn)這是很討厭的或令人驚訝。
[0054]遞減值的加權(quán)也可以幾乎瞬間地停止設(shè)定值的調(diào)節(jié)(通過(guò)應(yīng)用零加權(quán)因子)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可傳遞其最大推力。例如，調(diào)節(jié)的這種停止可能由檢測(cè)特定事件導(dǎo)致，如來(lái)自飛行器飛行員的請(qǐng)求。
[0055]在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該調(diào)節(jié)方法的各種步驟由計(jì)算機(jī)程序指令所確定。
[0056]因此，本發(fā)明還提供了一種在數(shù)據(jù)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，所述程序適合于在調(diào)節(jié)裝置上實(shí)施，或更普遍地在計(jì)算機(jī)上實(shí)施，所述程序包括適于實(shí)施如上所述調(diào)節(jié)方法的步驟的指令。
[0057]程序可以使用任何編程語(yǔ)言，并且以源代碼、目標(biāo)代碼或在源代碼和目標(biāo)代碼的中間代碼的形式，如以局部編譯的形式，或以任何其他需要的形式。
[0058]本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀取的數(shù)據(jù)介質(zhì)，該數(shù)據(jù)介質(zhì)包括如上所述計(jì)算機(jī)程序的指令。
[0059]數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是能夠存儲(chǔ)程序的任何實(shí)體或裝置。例如，介質(zhì)可包括如只讀存儲(chǔ)器(ROM)的存儲(chǔ)設(shè)備，如光盤(pán)(CD) ROM或微電子電路0M，或真正地磁記錄設(shè)備，如軟盤(pán)或硬盤(pán)。
[0060]此外，數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是如電子或光學(xué)信號(hào)的傳播介質(zhì)，其可經(jīng)由電纜或光纜、通過(guò)無(wú)線電或通過(guò)其他方式傳送。本發(fā)明的程序特別地可從互聯(lián)網(wǎng)類型網(wǎng)絡(luò)下載。
[0061]另外，所述數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是集成電路，其中結(jié)合有程序，電路適于實(shí)施或用于所討論方法的實(shí)施。
[0062]為了調(diào)節(jié)在飛行階段推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，本發(fā)明還提供了至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值的應(yīng)用，所述至少一個(gè)參數(shù)影響所述推力以及已經(jīng)借助于本發(fā)明的方法被調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0063]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從參考附圖進(jìn)行的以下描述中變得明顯，該附圖示出了沒(méi)有限制特性的實(shí)施方式。在圖中:
[0064].如上所述，圖1示出了民用航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力如何根據(jù)外部溫度的變化；
[0065].圖2示出了一種用于調(diào)節(jié)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的系統(tǒng)，在特定的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置；
[0066].圖3是示出由圖2的調(diào)節(jié)裝置實(shí)施的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法的主要步驟的流程圖；以及
[0067].圖4示出了根據(jù)本發(fā)明適用于調(diào)節(jié)設(shè)定值的表格示例。

【具體實(shí)施方式】
[0068]圖2是用于調(diào)節(jié)推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的系統(tǒng)I的框圖。
[0069]在所述的示例中，推力被調(diào)節(jié)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是一種雙軸渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有混合在一起的兩種氣流，具有可變截面的排氣噴嘴并推進(jìn)飛行器。例如，它可以是由斯奈克瑪開(kāi)發(fā)的M88發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0070]自然地，本發(fā)明應(yīng)用于任何其他類型的飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0071]在飛行器起飛的階段，更特別地注意相對(duì)于被稱為“全速后燃燒”推力或FTPC推力的參考最大推力降低(即降級(jí))渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0072]不過(guò)，涉及飛行階段的這種假設(shè)不是限制性的，并且本發(fā)明在飛行器的其他飛行階段中也應(yīng)用于調(diào)節(jié)和降低渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，如特別地在巡航階段中。
[0073]應(yīng)該注意的是，可以利用用于自動(dòng)檢測(cè)飛行器飛行的當(dāng)前階段的機(jī)構(gòu)，以僅在預(yù)定階段(如，僅在起飛階段)激活推力降級(jí)。這種機(jī)構(gòu)本身是已知的，因此不在本文更詳細(xì)地描述。
[0074]在一種變型中，在檢測(cè)來(lái)自飛行員的特定命令(例如，將飛行器的控制桿放置在預(yù)定位置)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的推力降級(jí)可被激活(或停止)。
[0075]根據(jù)本發(fā)明在一個(gè)特定實(shí)施例中，在該示例中用于調(diào)節(jié)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的系統(tǒng)I結(jié)合有全權(quán)數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制(FADEC)裝置2以及用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值的裝置3，所述至少一個(gè)參數(shù)影響渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0076]在一種變型實(shí)施例中，本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置3被結(jié)合在FADEC 2中。
[0077]以已知方式，可通過(guò)特別地作用在兩個(gè)參數(shù)上而調(diào)節(jié)具有可變截面噴嘴的雙軸旁路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，即:
[0078].渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，其對(duì)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的速度具有影響，以及其取決于在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃燒室內(nèi)燃料的流速；以及
[0079].壓氣機(jī)的喘振余量，其直接地取決于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的截面。
[0080]在本發(fā)明的含義中，這些參數(shù)構(gòu)成對(duì)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力具有影響的參數(shù)。
[0081]以已知的方式，以最大“全速后燃燒”速度的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力由FADEC 2調(diào)節(jié):它在不同時(shí)刻t作用以傳遞涉及上述參數(shù)的設(shè)定值到渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各種調(diào)節(jié)器循環(huán)，所述參數(shù)在該示例中分別寫(xiě)作XN2CS(t)和PRS2CS(t)。在以下描述中，這些設(shè)定值基于本身已知的預(yù)定調(diào)節(jié)關(guān)系由FADEC提供。由FADEC提供的用于在最大速度下調(diào)節(jié)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的設(shè)定值被稱為是“標(biāo)稱的”的。
[0082]本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)在時(shí)刻t由FADEC 2傳遞的“全速后燃燒”設(shè)定值XN2CS(t)和PRS2CS(t)，借助于被寫(xiě)作AXN2(t)和APRS2(t)以及由調(diào)節(jié)裝置3確定的遞減值，提出了在飛行器起飛階段中降級(jí)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。為了簡(jiǎn)化符號(hào)，在以下描述中，涉及時(shí)間的依賴性(時(shí)刻t)可從變量乂吧〔3(丨)、？1?2〔3(0、Δ XN2 (t)和APRS2(t)省略。
[0083]根據(jù)本發(fā)明基于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的操作變量的當(dāng)前值(即，基于代表這些操作變量的當(dāng)前狀態(tài)的真實(shí)值)，有利地確定遞減值ΛΧΝ2和APRS2。
[0084]在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，使用以下的操作變量:被寫(xiě)作T2的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，被寫(xiě)作P大氣的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的環(huán)境大氣壓力。使用本身已知的以及已經(jīng)在飛行器中出現(xiàn)的溫度和壓力傳感器4測(cè)量這些操作變量的當(dāng)前值。
[0085]此外，在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，由調(diào)節(jié)裝置3所確定的遞減值也取決于除操作變量T2和P大氣以外的因素，即:
[0086].被寫(xiě)作CurMACH的飛行器當(dāng)前速度，從使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的原理由飛行器的位置傳感器4特定地實(shí)施的測(cè)量中重構(gòu)；以及
[0087].由飛行器的飛行員傳遞的信息特別地涉及:
[0088].在起飛階段中由飛行器滑過(guò)的跑道的可用長(zhǎng)度(寫(xiě)作L);以及
[0089].飛行器的負(fù)載結(jié)構(gòu)(寫(xiě)作CH)(如其空重量，有效負(fù)載重量等)。
[0090]在這個(gè)示例中，調(diào)節(jié)裝置3提出了計(jì)算機(jī)的硬件架構(gòu)。
[0091]特別地，它包括處理器3A、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 3B, ROM 3C和非易失性閃存3D。
[0092]調(diào)節(jié)裝置3也具有用于與飛行器的傳感器4(溫度傳感器、壓力傳感器、位置傳感器等)溝通的通信設(shè)備3E，用于與飛行器的飛行員溝通并特別地用于使飛行員能夠提供關(guān)于跑道的可用長(zhǎng)度以及飛行器負(fù)載的信息的接口設(shè)備3F，以及用于與FADEC 2溝通的通信設(shè)備3G。例如，通信設(shè)備3E和3G結(jié)合有使各種電子實(shí)體彼此通信的傳統(tǒng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線。
[0093]經(jīng)由接口 3F被提供給飛行員的信息被存儲(chǔ)在非易失性存閃存3D內(nèi)。
[0094]ROM 3C構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)介質(zhì)，該數(shù)據(jù)介質(zhì)由處理器3可讀取以及存儲(chǔ)根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括參考圖3和4用于實(shí)施如下所述的本發(fā)明調(diào)節(jié)方法的步驟的指令。
[0095]圖3示出了在飛行器的起飛階段由調(diào)節(jié)裝置3實(shí)施的主要步驟，以調(diào)節(jié)由FADEC2在時(shí)刻t傳遞的標(biāo)稱設(shè)定值XN2CS (t)和PRS2CS (t)，用于相對(duì)于FTPC速度降低渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力的目的。
[0096]在本文中假設(shè)的是，由FADEC 2評(píng)估的設(shè)定值XN2CS和PRS2CS經(jīng)由通信設(shè)備3F傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置3 (步驟E10)。
[0097]為了調(diào)節(jié)這些值，調(diào)節(jié)裝置3聚合了各種類型的數(shù)據(jù)。
[0098]因此，經(jīng)由其通信設(shè)備3E，它獲得了由傳感器4測(cè)量的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度T2的當(dāng)前值以及環(huán)境大氣壓力P大氣的當(dāng)前值(步驟E20)。
[0099]調(diào)節(jié)裝置3也獲得了傳感器4的測(cè)量值，該測(cè)量值使得它能夠重構(gòu)飛行器的當(dāng)前速度 CurMACH (步驟 E30)。
[0100]最后，它也查詢了其非易失性存儲(chǔ)器3D以獲得由飛行員提供的額外信息，該額外信息特別地涉及對(duì)于飛行器起飛可用的跑道長(zhǎng)度以及飛行器的起飛負(fù)載CH(步驟E40)。
[0101]應(yīng)該注意到的是，步驟E20、E30和E40可以同樣很好地同時(shí)地或相反連續(xù)地實(shí)施。
[0102]然后調(diào)節(jié)器裝置3使用以這種方式聚集的數(shù)據(jù)來(lái)確定用于應(yīng)用到由FADEC2傳遞的標(biāo)稱設(shè)定值XN2CS和PRS2CS的遞減值。
[0103]更準(zhǔn)確地，使用這些數(shù)據(jù)，裝置3查詢了被存儲(chǔ)在非易失性閃存3D內(nèi)的預(yù)先建立的表格T,以及它從該表格提取對(duì)于潤(rùn)輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和對(duì)于壓氣機(jī)的喘振余量的遞減值，所述值與所述數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
[0104]在本文本使用術(shù)語(yǔ)“表格”以覆蓋具有能使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并交叉引用的兩個(gè)或多個(gè)維度的任何類型的數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0105]在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，表格T被預(yù)先建立用于每個(gè)飛行階段(例如用于起飛階段的表格，用于巡航階段的另一表格)。表格T被預(yù)先建立用于特定類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及在該示例中用于與使其推力被調(diào)節(jié)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，如果使其推力被調(diào)節(jié)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是由斯奈克瑪公司開(kāi)發(fā)的M88發(fā)動(dòng)機(jī)，然后使用了對(duì)于M88型發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)預(yù)先建立的表格T。
[0106]在一個(gè)變型中，可以設(shè)想建立一個(gè)單獨(dú)地取決于其推力被調(diào)節(jié)的特定渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的表格。
[0107]這種表格T的一個(gè)示例在圖4中示出用于起飛階段。
[0108]在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，表格T將由調(diào)節(jié)裝置3聚集的各種操作數(shù)據(jù)值(換句話說(shuō)，用于操作變量T2和P大氣，以及用于飛行器速度的各種值，以及各種飛行器負(fù)載結(jié)構(gòu)和起飛跑道長(zhǎng)度)與被應(yīng)用到標(biāo)稱設(shè)定值XN2CS(T)和PRS2CS(T)的相應(yīng)遞減值的陣列相關(guān)聯(lián)，以限制渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0109]對(duì)這些遞減值進(jìn)行選擇，以確保渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一直產(chǎn)生足夠的推力，以在滑過(guò)可用的跑道長(zhǎng)度L時(shí)使飛行器能夠起飛，同時(shí)不利用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的完全潛在推力。與以FTPC最大速度起飛相比，用于建立表格T的該邏輯因此在聲音、以及在燃料消耗和潛在壽命方面提供了節(jié)省。
[0110]在表格T中列出的遞減值可在初步步驟中建立，例如基于使用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)數(shù)字模型所實(shí)施的模擬結(jié)果，該傳統(tǒng)數(shù)學(xué)數(shù)字模型用于重構(gòu)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)以及考慮由FADEC 2提供的調(diào)節(jié)關(guān)系。這些模型特定于每個(gè)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并通常由發(fā)動(dòng)機(jī)制造商提供。
[0111]因此，作為說(shuō)明，對(duì)于由斯奈克瑪開(kāi)發(fā)的M88發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的“陣風(fēng)(Rafale) ”類型飛行器，可以在該初步步驟中開(kāi)始通過(guò)使用“陣風(fēng)”類型飛行器的模型以計(jì)算在每個(gè)時(shí)刻所需的最小推力，從而使用飛行器可用的整個(gè)可用跑道長(zhǎng)度(如在跑道A上的2700米(m))使飛行器能夠起飛。該最小推力取決于大氣條件(大氣溫度和壓力)，跑道長(zhǎng)度以及飛行器的負(fù)載和速度。
[0112]此后,使用M88發(fā)動(dòng)機(jī)的模型,確定了對(duì)于低壓壓氣機(jī)速度和對(duì)于與該最小推力對(duì)應(yīng)的喘振余量的設(shè)定點(diǎn)值。該模型也可以用于獲得對(duì)應(yīng)于FTPC最大速度被調(diào)節(jié)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)速度的標(biāo)稱設(shè)定值以及對(duì)應(yīng)于FTPC最大速度被調(diào)節(jié)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的喘振余量的標(biāo)稱設(shè)定值。
[0113]此后，進(jìn)入表格T的遞減值從這些標(biāo)稱設(shè)定值和設(shè)定點(diǎn)推導(dǎo)出來(lái)。
[0114]在 Iv變型中，通過(guò)在潤(rùn)輪嗔氣發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)施的測(cè)試，在表格T中的值可以在實(shí)驗(yàn)上建立。
[0115]調(diào)節(jié)裝置3因此從表格T提取對(duì)于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)速度以及壓氣機(jī)的喘振余量的設(shè)定點(diǎn)的遞減值ΛΧΝ2和APRS2，該遞減值與在步驟E20、E30和E40中被聚集的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
[0116]應(yīng)該觀察到的是，當(dāng)在步驟E20、E30和E40中獲得的數(shù)據(jù)并不完全地對(duì)應(yīng)于表格T中提供的值時(shí)，調(diào)節(jié)裝置3從表格T中提取遞減值，所述遞減值對(duì)應(yīng)于在表格中提供的在步驟E20、E30和E40中獲得的值的兩側(cè)上最接近的值，然后再以這種方式提取的遞減值之間實(shí)施數(shù)值插值(如線性插值)。調(diào)節(jié)裝置3因此獲得對(duì)應(yīng)于在步驟E20，E30和E40中所獲得數(shù)據(jù)的遞減值。
[0117]作為說(shuō)明，參考圖4所示的表格給出了兩個(gè)示例。
[0118]示例 I
[0119]假設(shè):
[0120]?鑒于飛行器的當(dāng)前高度，T2和P大氣代表等同于由標(biāo)準(zhǔn)大氣模型(特別地，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣(ISA))給出的溫度和壓力的溫度和壓力。換句話說(shuō)，T2和P大氣代表參考圖4的表格T內(nèi)“ISA”的大氣條件。
[0121].飛行器的結(jié)構(gòu)代表“輕”結(jié)構(gòu)。
[0122]?可用跑道長(zhǎng)度是2700米。
[0123].飛行器的當(dāng)前速度CurMACH估計(jì)在0.3馬赫。
[0124]在該示例中，調(diào)節(jié)裝置3從表格T中提取如下的遞減值:
[0125]Δ XN2 = -χ2 轉(zhuǎn) / 分鐘(rpm)
[0126]以及
[0127]APRS2 = +y2%
[0128]示例 2
[0129]假設(shè):
[0130].T2和P大氣代表相當(dāng)于ISA+15的大氣條件。
[0131].飛行器的結(jié)構(gòu)代表“輕”結(jié)構(gòu)。
[0132].可用的跑道長(zhǎng)度是2700米。
[0133].飛行器的當(dāng)前速度CurMACH估計(jì)在0.2馬赫。
[0134]在第二個(gè)示例中，調(diào)節(jié)裝置3從表格T中提取:
[0135].用于低壓壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的兩個(gè)遞減值，即-X3rpm和-X4rpm ;以及
[0136].用于低壓壓氣機(jī)的喘振余量的兩個(gè)遞減值,即+y3%和+y4%。
[0137]此后，基于對(duì)于在-x3和-x4之間的ΛΧΝ2和對(duì)于在+y3和+y4之間APRS2所實(shí)施的插值，這推導(dǎo)了被應(yīng)用到設(shè)定值的遞減值ΛΧΝ2和APRS2。調(diào)節(jié)裝置3然后應(yīng)用以這種方式從表格T中提取的遞減值Λ ΧΝ2和Λ PRS2到由FADEC 2提供的設(shè)定值XN2CS和PRS2CS (步驟 Ε60)。
[0138]特別地，在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，如下調(diào)節(jié)設(shè)定值:
[0139]XN2CS (調(diào)節(jié)后)=XN2CS+ Y X Δ ΧΝ2
[0140]PRS2CS (調(diào)節(jié)后)=PRS2CS+ Y ' X Δ PRS2
[0141]其中Y和Y’指代小于或等于I的加權(quán)因子。
[0142]加權(quán)因子Y和Y’可能等同或它們可能不同。
[0143]此外，這些加權(quán)因子可作為時(shí)間的函數(shù)而改變，例如，根據(jù)飛行階段之前的狀態(tài)。因此可以以漸進(jìn)方式停止推力降級(jí)，使得在起飛階段的最后，由FADEC 2傳遞的設(shè)定值不再被調(diào)節(jié)。
[0144]在一個(gè)變型實(shí)施方式中，如果調(diào)節(jié)裝置3檢測(cè)試圖受益于FTPC最大推力的飛行員命令或某種其他類型的預(yù)定事件(例如，飛行器控制桿的特定位置)表明標(biāo)稱推力是必需的(即，推力對(duì)應(yīng)于在調(diào)節(jié)前由FADEC 2傳遞的設(shè)定點(diǎn))，然后加權(quán)因子Y和(被設(shè)置為零，以停止降級(jí)。
[0145]調(diào)節(jié)裝置3然后傳遞被調(diào)節(jié)的設(shè)定值XN2CS (被調(diào)節(jié)的)和PRS2CS (被調(diào)節(jié)的)到渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)循環(huán)(步驟E70)。
[0146]然后以這種方式調(diào)節(jié)的設(shè)定值的基礎(chǔ)上實(shí)施渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)，使得與其FTPC最大推力相比,確實(shí)降低了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0147]在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，通過(guò)調(diào)節(jié)涉及渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定值以及涉及壓氣機(jī)的喘振余量的設(shè)定值，降級(jí)雙軸旁路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0148]在不最理想的變型實(shí)施方式中，可以設(shè)想僅調(diào)節(jié)這兩個(gè)值的一個(gè)。
[0149]在另一變型中，可以設(shè)想調(diào)節(jié)對(duì)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力具有影響的其他參數(shù)(除了以上提到的兩個(gè)參數(shù)或取代這兩個(gè)參數(shù)的一個(gè)或兩個(gè))，例如渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒混合物的富集度。表格T然后適于反映能使該燃燒混合物富集度跟據(jù)在步驟E20、E30和E40中聚集的數(shù)據(jù)被調(diào)節(jié)的遞減值。
[0150]此外，在當(dāng)前所述的實(shí)施方式中，可以設(shè)想，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力相對(duì)于“全速后燃燒”最大推力被降低。在一個(gè)變型中，可以設(shè)想相對(duì)于本身小于FTPC推力的某種其他參考推力降低渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，例如相對(duì)于本身已知的中速后燃燒推力(intermediate post-combust1n thrust)、干全速推力(dry full throttle thrust)或干中速推力(dry intermediate thrust)。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)節(jié)至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值(XN2CS、PRS2CS)的方法，所述至少一個(gè)參數(shù)在飛行器的飛行階段影響推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所述方法包括: ?獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作變量(T2，P±n)的當(dāng)前值的步驟(Ε20)； ?從預(yù)先建立的表格(Τ)中提取用于所述至少一個(gè)參數(shù)的遞減值(ΛΧΝ2，APRS2)的步驟(Ε50)，所述至少一個(gè)參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的所述至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值相關(guān)聯(lián)；以及?通過(guò)將從所述表格中提取的遞減值應(yīng)用到所述設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)參數(shù)的所述設(shè)定值的步驟(Ε60)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)的所述至少一個(gè)操作變量選自: ?發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口處的溫度(Τ2);以及 ?發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口處的大氣壓力(Ρ大氣)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，以及所述至少一個(gè)參數(shù)選自: ?所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度； ?所述壓氣機(jī)的喘振余量；以及 ?所述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒混合物的富集度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在調(diào)節(jié)步驟(Ε60)中，調(diào)節(jié)所述壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定值(XN2CS)和喘振余量的設(shè)定值(PRS2CS)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一所述的方法，其中，從所述表格中提取的用于每個(gè)參數(shù)的遞減值還取決于所述飛行器的當(dāng)前速度(CurMACH)和/或負(fù)載(CH)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一所述的方法，其中，所述飛行階段是飛行器起飛的階段以及從每個(gè)參數(shù)的表格中提取的所述遞減值還取決于在所述起飛階段飛行器所滑過(guò)的跑道長(zhǎng)度(L)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6任一所述的方法，其中，在調(diào)節(jié)步驟(E60)中，應(yīng)用到所述設(shè)定值的遞減值由小于1的加權(quán)因子進(jìn)行加權(quán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述加權(quán)因子取決于所述飛行階段之前狀態(tài)。
9.一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由計(jì)算機(jī)實(shí)施所述程序時(shí)，該程序包括用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述方法的步驟的指令。
10.至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值(XN2CS，PRS2CS)的應(yīng)用，以調(diào)節(jié)在飛行階段推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所述至少一個(gè)參數(shù)影響所述推力并借助于根據(jù)權(quán)利要求1到8任一所述的方法予以調(diào)節(jié)。
11.一種用于調(diào)節(jié)至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)定值(XN2CS，PRS2CS)的裝置(3)，所述至少一個(gè)參數(shù)在飛行器的飛行階段影響推進(jìn)飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所述裝置包括: ?用于獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)操作變量的當(dāng)前值的設(shè)備(3E、3F)； ?一種預(yù)先建立的表格(T)，該預(yù)先建立的表格將發(fā)動(dòng)機(jī)的所述至少一個(gè)操作變量的各種值與對(duì)于已被建立的所述至少一個(gè)參數(shù)的遞減值相關(guān)聯(lián)，以在飛行階段相對(duì)于預(yù)定的參考推力降低所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的推力；?用于從所述預(yù)先建立的表格(T)中提取用于所述至少一個(gè)參數(shù)的遞減值(ΛΧΝ2，APRS2)的設(shè)備(3A)，所述至少一個(gè)參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的所述至少一個(gè)操作變量相關(guān)聯(lián)；以及?用于通過(guò)將從所述表格中提取的遞減值應(yīng)用到所述設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)參數(shù)的所述設(shè)定值的設(shè)備(3A)。
【文檔編號(hào)】F02C9/28GK104379909SQ201380032470
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】伊沙姆·貝爾格, 西爾維·克萊蒙特, 勞倫斯·加林 申請(qǐng)人:斯奈克瑪