用于生成旨在注入渦輪的燃燒室的燃料流的控制的方法和設備的制造方法
【專利說明】用于生成旨在注入滿輪的燃燒室的燃料流的控制的方法和 設備
【背景技術】
[0001] 本發(fā)明設及滿輪引擎的一般領域，且它W優(yōu)選的方式適用于航空領域。
[0002] 本發(fā)明更具體地設及調(diào)節(jié)飛行器的滿輪引擎的燃料流速，例如在啟動飛行器的階 段期間。
[0003] 在已知方式中，滿輪噴氣機的燃料流速通過生成適當?shù)娜剂狭魉倜顏碚{(diào)節(jié)，用 于確保注入到滿輪噴氣機的燃燒室的大燃料流速不超過特定限制（下限或上限），滿輪噴 氣機的故障可能超出該限制，諸如例如滿輪噴氣機的壓縮機的關閉或浪涌。
[0004] 運樣的調(diào)節(jié)常規(guī)上使用在關系的基礎上（或更確切地在預確立的關系的網(wǎng)絡的 基礎上）生成的燃料流速命令來開環(huán)地執(zhí)行，從而針對滿輪噴氣機的壓縮機（例如，雙軸 (two-spool)滿輪噴氣機的高壓壓縮機）的各種不同降低的（標準化的）速度值來給予注 入到燃燒室的燃料流速。 陽〇化]一般而言，兩個不同的預確立的關系網(wǎng)群被納入考慮：
[0006] 用于確保燃燒室中的點火并至少根據(jù)壓縮機的記為X化的降低的速度來提供記 為WMCmd的燃料流速命令的第一關系網(wǎng)群，換言之：
[0007]WFCmd=f狂Nr) ;W及
[0008] 指定用于管理滿輪噴氣機起轉(zhuǎn)階段直至其達到空轉(zhuǎn)速度的燃料流速的第二關系 網(wǎng)群，也稱為C/P限制（指的是注入到燃燒室的燃料的流速C除W燃燒室的出口處測量到 的靜態(tài)壓力P的比率）。在已知方式中，一個運樣的限制可尤其寫成W下形式：
[0010] 起轉(zhuǎn)WF是燃料流速，PS是燃燒室中的靜態(tài)壓力，T是在高壓壓縮機的入口處的總 溫度，X化是高壓軸的降低的速度，且PT是風扇入口處的總壓力。
[0011] 布置運些各關系網(wǎng)W考慮滿輪噴氣機的各具體特征W及它對各參數(shù)的敏感度，諸 如例如：外部溫度，飛行域，等等。
[0012] 當前設計的滿輪噴氣機呈現(xiàn)了不斷提升的性能，并且它們的組件（壓縮機、滿輪， 等等）針對高速操作來優(yōu)化，而有損于低速，并且尤其是在啟動階段期間。
[0013] 運導致現(xiàn)代滿輪噴氣機對外部條件非常敏感（例如，滿輪噴氣機的熱狀態(tài)、外部 溫度、計量燃料的準確度、注入的燃料的類型、外部溫度、噴氣機的老化，等等），并且運還導 致滿輪噴氣機之間的行為的廣泛分散。
[0014] 在開環(huán)調(diào)節(jié)期間納入考慮的滿輪噴氣機的可操作性限制因而遭受從一個滿輪噴 氣機到另一滿輪噴氣機的很大的可變性程度的損害，運是難W預測的。
[0015] 此外，運些滿輪噴氣機對多個參數(shù)的非常大的敏感度使得調(diào)整上述命令關系很費 力（如果不是不可能的話）。
[0016] 應當觀察到，對于具有相對于壓縮機中的階段數(shù)而言高的壓縮比的高壓壓縮機的 滿輪噴氣機，運一非常大的敏感度還導致浪涌限制和停滯限制之間存在的相對窄的區(qū)間 (corridor)。
[0017] 因此，存在對用于調(diào)節(jié)滿輪引擎的燃料的流速的機制的需求，該機制對啟動階段 而言是高效且適當?shù)模摍C制考慮由當今設計的滿輪引擎所施加的上述約束。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明具體地通過提出一種生成要被注入用于推進飛行器的滿輪引擎的燃燒室 的燃料流速的命令的方法來滿足運一需求，該方法在啟動滿輪引擎的階段期間使用，并且 該方法包括：
[0019] 根據(jù)至少一個預確立的關系來生成燃料流速命令的開環(huán)生成步驟；W及
[0020] 監(jiān)視滿輪引擎的從W下各項選擇的至少一個操作參數(shù)的閉環(huán)監(jiān)視步驟：
[0021] 滿輪引擎的壓縮機的加速度；W及
[0022] 滿輪引擎的滿輪的出口處的溫度；
[0023] 運一監(jiān)視步驟包括通過使用與操作參數(shù)相關聯(lián)并適用于遞送用于校正開環(huán)生成 的燃料流速命令的信號W將操作參數(shù)維持在所確定的值范圍中的至少一個校正器網(wǎng)絡將 該參數(shù)維持在所確定的值范圍中。
[0024] 相應地，本發(fā)明還提供一種用于生成要被注入到用于推進飛行器的滿輪引擎的燃 燒室的燃料流速的命令的設備，該設備包括在啟動滿輪引擎的階段期間激活的裝置，且該 裝置包括：
[00巧]根據(jù)至少一個預確立的關系來開環(huán)生成燃料流速命令的生成器模塊；W及 [00%] 閉環(huán)監(jiān)視滿輪引擎的從W下各項選擇的至少一個操作參數(shù)的監(jiān)視模塊：
[0027] 滿輪引擎的壓縮機的加速度；W及
[0028] 滿輪引擎的滿輪的出口處的溫度；
[0029] 監(jiān)視模塊適用于將操作參數(shù)維持在所確定的值范圍中，并且監(jiān)視模塊包括至少一 個校正器網(wǎng)絡W及校正裝置，該至少一個校正器網(wǎng)絡與該參數(shù)相關聯(lián)并適用于遞送用于校 正開環(huán)生成的燃料流速命令的校正信號W使得能夠?qū)⒉僮鲄?shù)維持在所確定的值范圍中， 該校正裝置在適當?shù)那闆r下被激活用于通過使用校正器網(wǎng)絡遞送的校正信號來校正由生 成器模塊生成的燃料流速命令。
[0030] 本發(fā)明還提出了引入對要被注入到滿輪引擎的燃燒室的燃料流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)，從 而使得滿輪引擎的某些合適地選擇的操作參數(shù)能夠被包含在所確定的值范圍內(nèi)，W將滿輪 引擎保持在可操作狀況內(nèi)。
[0031] 運樣的操作參數(shù)通常是滿輪引擎的壓縮機的加速度和滿輪引擎的滿輪的出口處 的溫度。
[0032] 本發(fā)明因而定義圍繞常規(guī)上在開環(huán)中使用的調(diào)節(jié)關系的控制區(qū)間（或W等效的 方式，經(jīng)授權的值范圍）：只要滿輪引擎的操作參數(shù)繼續(xù)具有包含在該區(qū)間內(nèi)的當前值，貝U 燃料流速就通過在用于燃料流速的開環(huán)調(diào)節(jié)的常規(guī)控制關系的基礎上生成的命令來調(diào)節(jié)。 相反，一旦操作參數(shù)中的任一者的當前值離開或可能離開該區(qū)間，就根據(jù)本發(fā)明來實現(xiàn)控 制環(huán)路W校正（即，調(diào)整）根據(jù)運樣的常規(guī)開環(huán)控制關系確立的燃料流速，使得在必要時， 操作參數(shù)的運些值被返回并維持在控制區(qū)間內(nèi)。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，所使用的燃料流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)因而不是全權調(diào)節(jié)環(huán)路：它只在滿輪 引擎的某些操作參數(shù)越過或?qū)⒁竭^從滿輪引擎的可操作性限制導出的預確立的設定點 值時才進行操作。
[0034] 為此，本發(fā)明所提出的閉環(huán)調(diào)節(jié)有利地依賴于與被監(jiān)視的操作參數(shù)相關聯(lián)的校正 器網(wǎng)絡，并且更確切地在必要時依賴于運些校正器網(wǎng)絡遞送的校正信號，W用于使操作參 數(shù)能被維持在預期控制區(qū)間內(nèi)的目的。校正信號可被應用于開環(huán)生成的命令，使得W此方 式校正的命令用于將操作值維持在定義控制區(qū)間的值范圍內(nèi)。
[0035] 因此，本發(fā)明在調(diào)節(jié)注入到滿輪引擎的燃燒室的燃料流速的目的方面特別新穎， 它提出依賴于開環(huán)生成的主控制并且主控制在必要時通過閉環(huán)來調(diào)整，該閉環(huán)依賴于適用 于確保壓縮機的加速度和/或滿輪的出口處的溫度被包含在預定值范圍內(nèi)W保證滿輪引 擎的可操作性的校正器網(wǎng)絡。
[0036] 換言之，本發(fā)明相對容易實現(xiàn)。它不需要知曉操作溫度如何根據(jù)注入的燃料流速 而變化，而只需要針對運些操作參數(shù)定義的控制模板，即只需要要針對運些操作參數(shù)定義 的控制模板，即運些操作參數(shù)應當位于其中的值范圍，運進行起來特別簡單。
[0037] 因此，本發(fā)明可W非常容易地合并到基于燃料流速的開環(huán)調(diào)節(jié)的現(xiàn)有控制體系結(jié) 構中。
[003引本發(fā)明使得可能從W下優(yōu)點獲益：運些優(yōu)點得自燃料流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)（即，有效 性、更好的準確度），同時保證實現(xiàn)的簡單性和容易性。
[0039] 被本發(fā)明提出的閉環(huán)調(diào)節(jié)納入考慮的運些操作參數(shù)具體包括滿輪引擎的壓縮機 的加速度（例如，雙軸滿輪引擎中的高壓壓縮機）和滿輪引擎的滿輪出口處的溫度（也稱 為排氣溫度巧GT))。
[0040] 在已知方式中，運樣的操作參數(shù)已經(jīng)通過使用飛行器或滿輪引擎的傳感器來測 量，或者在變型中，它們是在來自運些從過去的測量的基礎上估算的，并且它們參與監(jiān)視和 控制滿輪引擎，如飛行器的全權數(shù)字引擎控制（FADEC)所執(zhí)行的。因此，不需要在飛行器上 或滿輪引擎上包括新傳感器就能實現(xiàn)本發(fā)明。
[0041] 監(jiān)視加速度使得可能有利地檢測滿輪引擎的停滯或浪涌。
[0042] 因而，在監(jiān)視步驟期間，通過使用兩個不同的校正器網(wǎng)絡，滿輪引擎的壓縮機的加 速度優(yōu)選地維持在最小加速度設定點值（W避免停滯的風險）和最大加速度設定點值（W 避免浪涌的風險）之間。
[0043] 監(jiān)視滿輪的出口處的溫度用于檢測具有需要中斷啟動的風險的滿輪引擎的行為。
[0044] 為了避免運樣的中斷，在監(jiān)視步驟期間，滿輪引擎的滿輪的出口處的溫度優(yōu)選地 被維持在低于最大溫度設定點值。
[0045] 自然地，本發(fā)明不限于上述操作參數(shù)，即，加速度和滿輪出口處的溫度，并且設想 監(jiān)視除上述參數(shù)之外的對滿輪引擎在啟動時的行為有影響的其他操作參數(shù)（諸如例如燃 燒室中的壓力）也是可能的。
[0046] 在一特定實現(xiàn)中，壓縮機的加速度和滿輪的出口處的溫度被監(jiān)視，并且監(jiān)視步驟 包括從由與壓縮機的加速度和滿輪的出口處的溫度相關