[发明专利]一种航空发动机磁轴承控制系统及方法

说明书

本发明涉及航空发动机技术领域，公开了一种航空发动机磁轴承控制系统及方法，航空发动机磁轴承控制系统结构简单，具有较好的经济性、可实现性和可靠性，尤其适用于多电航空发动机磁轴承控制。通过磁轴承控制单元将信号采集单元传递的磁轴承位置信息和FADEC控制器传输的信号进行综合运算，依据计算结果向磁轴承控制驱动单元发送相应的控制信号；磁轴承控制单元输出的控制信号作用于磁轴承控制驱动单元，磁轴承控制驱动单元同时输出控制电流至磁轴承，从而及时根据发动机状态进行磁轴承的适应性调节，可以在不增加磁轴承系统架构的条件下，仅通过控制算法就可以快速实现可广泛应用在航空发动机磁轴承控制中，解决磁轴承在航空发动机适用性难题。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，公开了一种航空发动机磁轴承控制系统及方法。

背景技术

具备磁轴承支撑发动机转子系统，尤其是多电发动机，因其取消了传统机械轴承，可以大幅提升发动机效率。但是磁轴承的可靠控制直接决定了发动机运转稳定性，从而影响航空发动机机动性能、可靠性等。

在飞机大机动条件下，发动机的姿态剧烈变化，必然导致磁轴承的支撑力在各个方向的变化；发动机的磁轴承过载加速度较大，尤其战斗机最大超过10倍重力加速度且变化速率快；磁轴承周围环境温度高变化速率快。在这种极端苛刻条件下，磁轴承的控制系统的响应必须迅速，且在发动机状态变化时能够及时根据设定控制策略，响应发动机的各种剧烈变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航空发动机磁轴承控制系统及方法，航空发动机磁轴承控制系统结构简单，具有较好的经济性、可实现性和可靠性，尤其适用于多电航空发动机磁轴承控制；磁轴承控制方法运用航空发动机状态数据及发动机磁轴承位置信息进行磁轴承状态调整，在不增加磁轴承系统架构的条件下，仅通过控制算法就可以快速实现。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种航空发动机磁轴承控制系统，包括：

FADEC控制器，用于将收集的发动机参数并进行预处理，以此识别发动机状态，并将预处理数据及识别到的发动机状态传递至磁轴承控制单元；

信号采集单元，用于磁轴承的位置信息，并传递至磁轴承控制单元；

磁轴承控制单元，用于根据收集到的预处理数据、发动机状态以及磁轴承的位置信息进行计算，并依据计算结果向磁轴承控制驱动单元发送相应的控制信号；

磁轴承控制驱动单元，用于根据收集到的控制信号，输出控制电流至磁轴承。

进一步地，FADEC控制器进行预处理的参数包括发动机转速、温度、燃油流量。

进一步地，信号采集单元包括用于采集磁轴承位置信息的位移传感器。

为实现上述技术效果，本发明还提供了一种航空发动机磁轴承控制方法，包括如下步骤：

收集发动机参数并进行预处理，根据预处理数据识别发动机状态，并收集磁轴承的位置信息；

根据预处理数据、发动机状态以及磁轴承的位置信息，向磁轴承驱动机构发送相应的控制信号。

进一步地，磁轴承控制单元的控制信号包括加速磁轴承控制信号、减速磁轴承控制信号和稳态磁轴承控制信号。

进一步地，发动机参数包括转速、温度、燃油流量，通过计算获取燃油流量变化值、转速变化值和温度变化值，确定发动机状态，发动机状态包括稳态、加速状态、减速状态。

进一步地，发动机状态识别方法包括：

当N2g－N2≤a，或N1max－N1≤b，或Tt5max－Tt5≤c，或WFB－WFBmin≤d，或WFBmax－WFB≤d，且持续时间大于t，识别为稳态；