[发明专利]一种航空发动机加速控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空发动机加速控制装置及方法，用来控制航空发动机的加速过程的燃料量，属于航空发动机控制和保护技术领域。

背景技术

航空发动机是一种把热能转换为机械功的复杂旋转式动力机械，而它在运行过程中的加速性能是衡量一款发动机性能是否先进的重要的性能指标，也是飞机高机动性的保障。然而，航空发动机的加速过程并非越短越好，因为如果航空发动机加速过程过于剧烈，燃料量在瞬态可能过大，导致航空发动机压气机喘振和涡轮超温，给航空发动机造成寿命损伤，甚至发生事故。

另一方面，如果燃料量供应过于缓慢，虽然能够保证航空发动机加速过程的可靠稳定，但是会导致加速时间过长，牺牲了航空发动机的性能。因此最佳的航空发动机加速过程应该是燃料量的变化沿着航空发动机安全可靠允许下的最大边界进行变化，这样加速时间最短，航空发动机又安全可靠。

因此，本发明的目的是为了提供一种航空发动机加速控制装置及方法，它可以保证航空发动机以允许的最大燃料量变化，从一个状态快速的加速到另一个状态，同时又保证不会造成压气机喘振和涡轮超温

发明内容

为了实现上述目地，本发明提出了一种航空发动机加速控制装置及方法，其特征在于包括以下步骤：

航空发动机通过测量系统实时获取航空发动机的热力性能参数；然后根据热力性能参数计算出当前压气机不喘振下允许的最大燃料量WFC，和当前涡轮不超温下允许的最大燃料量WFT；然后通过最小值选择器得到加速允许最大燃料量WFACCR；然后与主控制回路计算燃料量WFM通过最大值选择器得到计算加速度燃料量WFACC；然后与燃料量最大值FSRMAX和最小值FSRMIN限制比较得到最终输出燃料量WF。

进一步地，压气机不喘振下允许的最大燃料量WFC为压气机压比CPR和航空发动机转速SPD的二维插值，插值表通过航空发动机试验得到，插值方法可以是线性或非线性。

进一步地，涡轮不超温下允许的最大燃料量WFT为涡轮排气温度TT和航空发动机转速SPD的二维插值，插值表通过航空发动机试验得到，插值方法可以是线性或非线性。

进一步地，主控制回路计算燃料量WFM为根据航空发动机推力目标，经过控制器计算出的燃料量，其中控制器可以是经典的PI控制器，也可以是基于现代控制理论的各类鲁棒控制器。

进一步地，燃料量大值FSRMAX为航空发动机燃油阀允许通过的最大燃料量。

进一步地，燃料量最小值FSRMIN为航空发动机在不同转速SPD下对应的熄火边界，可以通过一个转速SPD与燃料量最小值FSRMIN插值表来实现，插值方式可以是线性或非线性。

进一步地，如果为双转子航空发动机，上述热力性能参数取核心机的压比、排气温度和转速。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①通过对压气机不喘振下允许的最大燃料量WFC，和当前涡轮不超温下允许的最大燃料量进行最小值选择，使得最终的燃料量既不会导致压气机喘振，也不会导致涡轮超温，同时又保证燃料量在加速过程中尽可能的大，加速性比传统控制方法更好；②与主控制回路计算燃料量WFM通过最大值选择器，保证主控制回路在加速过程中能够退出，然后又能够在加速完成进入稳态控制后，切换回主回路，而且切换过程能够保持平缓过渡，不会出现燃料量阶跃变化；③算法简单，整个控制框架对涡扇发动机和涡轴发动机都适用，易于工程实现。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种航空发动机加速控制装置及方法方块图；

图2是基于本发明的航空发动机加速控制装置示意图；

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一