调节用于旋转机翼飞行器的带有三个发动机的动力设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种动力设备(1)，该动力设备包括两个发动机组(10、20)以及主动力传递齿轮箱(2)。每个发动机组(10、20)均机械地驱动所述主齿轮箱(2)，以使得飞行器(30)的主旋翼(31)以转动频率NR转动。将包括两个主发动机(11、12)的第一发动机组(10)调节在针对所述转动频率NR的第一设定点NR*上，同时将包括副发动机(21)的第二发动机组(20)调节在针对动力的第二设定点W2*上。确定针对动力的第二设定点W2*，以使得每个副发动机(21)仅仅在所述飞行器(30)飞行所需的飞行动力Wvol大于来自每个主发动机(11、12)的主最大动力WMax1之和时操作。

【技术实现步骤摘要】

本申请要求2015年6月23日提交的法国专利申请第FR1501300号的权益，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。本专利技术处于对具有多个发动机的旋转机翼飞行器提供动力的
，并且更具体地处于调节此种动力设备的
本专利技术提供一种调节用于旋转机翼飞行器的动力设备的方法，以及还提供一种动力设备和设有此种动力设备的旋转机翼飞行器。本专利技术具体地意图用于调节具有三个发动机的动力设备。
技术介绍
用于旋转机翼飞行器的动力设备通常包括一个或两个发动机以及主动力传递齿轮箱。每个发动机均机械地驱动主齿轮箱，以使得该主齿轮箱的至少一个主输出轴转动。该主输出轴限制成随着旋转机翼飞行器的至少一个主旋翼转动，从而为飞行器提供升力并且还可能提供推进力。该主齿轮箱通常还具有副输出轴，以例如用于经由辅助齿轮箱驱动一个或两个推进螺旋桨的尾部旋翼转动，以及还驱动发电机和/或液压系统转动。诸副输出轴的各转动频率通常不同于主输出轴的转动频率。应观察到的是，术语“发动机”用于意指驱动器单元，该驱动器单元机械地驱动所述主齿轮箱，并且因此有助于为该旋转机翼飞行器提供升力和/或推进力。作为示例，这些发动机可以是涡轮轴发动机。现在通常做法是在旋转机翼飞行器上使用带有两个发动机的动力设备，每个发动机均由专用的计算机所控制。这些发动机通常是符合调节规则而操作的相同涡轮轴发动机。例如，比例调节能用于使得系统能与该系统的待调节的当前数值和设定点数值之间的差值成比例地调节。此种调节通常是有效的。然而，比例调节无论如何都无法到达设定点数值，并且总是存在当前数值和设定点之间的差值。然而，可通过减小差值来接近该设定点，但该系统则通常变得不稳定。施加于飞行器的带有两个发动机的动力设备的此种比例调节使得该动力设备的两个发动机能既在转动频率方面又在所输送的动力方面自然地平衡。然而，此种比例调节无法使得飞行器的主旋翼的转动频率精确地且有效地稳定。然后，可增加预测该动力设备所要输送的动力的计算，以改进该飞行器的主旋翼的转动频率的此种比例调节的有效性。此种动力预测计算在文献FR3000466中在具有可变转动频率的主旋翼的具体内容中有具体描述。为了改进比例调节，可引入附加的校正，该校正使得追踪设定点中的误差能被消除。此种校正与对当前数值和设定点之间的差值的一段时间的积分成比例，即该校正与持续地测得的所有差值之和成比例。因此，这称为比例积分调节。还存在比例积分微分调节，该比例积分微分调节包括与差值的微分成比例的附加校正。此种校正使得另外考虑差值中既在方向上又在幅度上的变化成为可能。比例积分调节频繁地用在带有一对发动机的飞行器，因此可精确地控制主旋翼的转动频率以及还有飞行器的性能。操作则在动力设备的两个发动机之间得以平衡，因此可具体地用于确保磨损在这些发动机上并且也在连接于主齿轮箱的机械入口连接件上是对称的。然而，此种比例积分调节要求两个发动机的计算机之间的复杂连接，以确保每个发动机均输送相等的动力。具体地说，此种比例积分调节要求在两个计算机之间使用平衡环路。此外，这些计算机须具有相对较高的性能，以使得此种调节是可能的。例如，这些计算机可以是全权限数字发动机控制(FADEC)的类型。这些计算机通常也通常是双通道计算机，即计算机之间的以及还有计算机和发动机之间的连接是双重的，以使得那些连接是安全的，并且因此使得动力设备的操作是安全的。此外，旋转机翼飞行器的尺寸趋于增大，从而对于来自动力设备的动力的需要也增大。因此，此种飞行器的动力设备设有至少三个发动机，以能够输送充足的动力。带有三个发动机的旋转机翼飞行器如今主要装配有三个相同的发动机，因此可具体地确保该动力设备在一个发动机发生故障的事件中反应地响应，并且还简化发动机的安装和集成。当这些发动机具有相同的用于转动构件的驱动特征时，则这些发动机被称为是“相同的”。相反，当发动机具有不同的驱动特征、即发动机对于输出轴产生不同的最大动力和/或不等的最大扭矩和/或不同的最大转动频率时，这些发动机被称为“不等同的”。因此，两个不等同的发动机可例如分别对应于以每分钟数万转驱动输出轴的发动机和以每分钟不到一万转驱动输出轴的发动机。对于具有三个相同发动机的动力设备而言，三个相同的发动机通常被相同地调节，且每个发动机均输送相等的动力。然而，施加于三个相同发动机的调节可以是不同的，例如两个发动机可被认为是主发动机，而第三发动机被认为是副发动机。取决于动力设备上的负荷和需求，副发动机则输送附加于由两个主发动机所输送动力的动力。由副发动机输送的动力则通常与由每个主发动机输送的动力不同。此外可能的是，在带有三个发动机的动力设备上使用不等同的发动机，以例如满足安全需求或者实际上缓解来自能在市场上获得的发动机的动力的缺乏。对于此种带有三个发动机的动力设备而言，三个发动机的调节会变得甚至更加复杂，具体地在发动机之间分配动力以及调节主旋翼的转动频率方面。在两种情况中，即不管动力设备的发动机是相同的还是不等同的，动力设备的主发动机和每个副发动机之间的动力分配会是有问题的并且难以优化。具体地说，文献FR2998542、FR2998543以及FR3008957是已知的，这些文献描述了一种用于旋转机翼飞行器的动力设备，该动力设备具有两个相同的主发动机和副发动机。文献FR2998542描述了一种输送恒定的副动力的副发动机，该副发动机在诸如下降、起飞或悬停之类的某些特定飞行状况下进行操作。相反，文献FR2998543描述了这样一种副发动机，该副发动机输送的副动力与由每个主发动机输送的主动力成比例，其中比例系数小于或等于0.5。根据文献FR3008957，将主发动机调节在针对飞行器的主旋翼的转动频率的第一设定点上，而将副发动机调节在针对副发动机的动力的第二设定点上。此外，也将主发动机调节在针对预测动力的第三设定点上，以使得联合地作用的主发动机和副发动机能输送主旋翼所需的用于飞行器飞行的动力。因此，飞行器的动力设备的定尺寸是复杂的，且与所选定的构造无关。在技术背景中，文献US4479619是已知的，该文献提出一种用于带有三个发动机的直升飞机的动力传递系统。该方案还提出使三个发动机中的一个脱开的替代方案。申请人的超级黄蜂(SuperFrelon)直升飞机也具有三个相同的涡轮轴发动机。文献US3963372提出了一种用于在带有三个发动机的直升飞机中管理动力以及控制这些发动机的方案。为了缓解发动机被设计成尺寸过大的问题，过去已设想了一种用于带有两个发动机的飞行器的动力设备，该动力设备所具有的这些发动机具有不等同的最大动力。这应用于文献WO2012/059671，该文献提出具有不等同的最大动力的两个发动机。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是优化新颖构造的动力设备的调节。具体地说，本专利技术可持续地并且根据飞行器的动力需求、而根据主发动机上的负荷来管理动力在动力设备的主发动机和每个副发动机之间的分配。因此，本专利技术提供一种调节用于旋转机翼飞行器的具有至少三个发动机的动力设备的方法。此种调节用于飞行器的动力设备的方法用于具有第一发动机组、第二发动机组以及主动力传递齿轮箱的动力设备，两个发动机组机械地驱动主齿轮箱以使得主齿轮箱的主输出轴转动。该主输出轴被限制为与飞行器的主旋翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节旋转机翼飞行器(30)的动力设备(1)的方法，所述动力设备(1)包括第一发动机组(10)、第二发动机组(20)以及主动力传递齿轮箱(2)，所述两个发动机组(10、20)机械地驱动所述主齿轮箱(2)以转动所述主齿轮箱(2)的主输出轴(3)，且所述主输出轴(3)限制成与所述飞行器(30)的具有转动频率NR的主旋翼(31)一起转动，且所述第一发动机组(10)具有至少两个主发动机(11、12)，所述第二发动机组(20)具有至少一个副发动机(21)，每个主发动机(11、12)能够输送主最大动力WMax1，每个副发动机(21)能够输送副最大动力WMax2，所述方法包括以下步骤：确定针对所述主旋翼(31)的转动频率NR的第一设定点NR*；将每个主发动机(11、12)的操作调节在针对所述转动频率NR的第一设定点NR*上；确定所述飞行器(30)飞行所需的飞行动力Wvol，所述飞行动力Wvol由所述动力设备(1)输送；确定针对由所述第二发动机组(20)输送的动力的第二设定点W2*，以使得每个副发动机(21)仅仅在所述飞行动力Wvol大于每个主发动机(11、12)的所述主最大动力WMax1之和时操作；以及将每个副发动机(21)的操作调节在针对动力的第二设定点W2*上。...

【技术特征摘要】
2015.06.23 FR 15013001.一种调节旋转机翼飞行器(30)的动力设备(1)的方法，所述动力设备(1)包括第一发动机组(10)、第二发动机组(20)以及主动力传递齿轮箱(2)，所述两个发动机组(10、20)机械地驱动所述主齿轮箱(2)以转动所述主齿轮箱(2)的主输出轴(3)，且所述主输出轴(3)限制成与所述飞行器(30)的具有转动频率NR的主旋翼(31)一起转动，且所述第一发动机组(10)具有至少两个主发动机(11、12)，所述第二发动机组(20)具有至少一个副发动机(21)，每个主发动机(11、12)能够输送主最大动力WMax1，每个副发动机(21)能够输送副最大动力WMax2，所述方法包括以下步骤：确定针对所述主旋翼(31)的转动频率NR的第一设定点NR*；将每个主发动机(11、12)的操作调节在针对所述转动频率NR的第一设定点NR*上；确定所述飞行器(30)飞行所需的飞行动力Wvol，所述飞行动力Wvol由所述动力设备(1)输送；确定针对由所述第二发动机组(20)输送的动力的第二设定点W2*，以使得每个副发动机(21)仅仅在所述飞行动力Wvol大于每个主发动机(11、12)的所述主最大动力WMax1之和时操作；以及将每个副发动机(21)的操作调节在针对动力的第二设定点W2*上。2.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，所述方法包括以下步骤：确定飞行预测动力Ws*，所述飞行预测动力为所述飞行器(30)飞行所需并且将由所述第一发动机组(10)和所述第二发动机组(20)共同地输送；确定针对由所述第一发动机组(10)输送的动力的第三设定点W1*，以使得：Ws*＝W1*+W2*使用针对动力的所述第三设定点W1*，以使得所述第一发动机组(10)和所述第二发动机组(20)预测所述飞行器(30)的动力需求并且共同地输送所述飞行预测动力Ws*。3.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，其特征在于，所述第二设定点W2*等于：数值零，这是当来自每个主发动机(11、12)的主最大动力WMax1的第一总和大于或等于所述飞行动力Wvol时；所述飞行动力Wvol和所述主最大动力WMax1的第一总和之间的差值，这是当所述差值为正并且小于来自每个副发动机(21)的副最大动力WMax2的第二总和时；以及所述副最大动力WMax2的第二总和，这是当所述差值大于所述副最大动力WMax2的第二总和时。4.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，其特征在于，根据所述飞行器(30)的飞行阶段来确定所述飞行器(30)飞行所需的飞行动力Wvol。5.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，其特征在于，从所述飞行器(30)的性能曲线来确定所述飞行器(30)飞行所需的飞行动力Wvol。6.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，其特征在于，在至少一个主发动机(11、12)发生故障的事件中，将每个副发动机(21)的操作调节在针对所述主旋翼(31)的转动频率NR的第一设定点NR*上。7.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，其特征在于，在至少一个主发动机(11、12)发生故障的事件中，将每个副发动机(21)的操作调节在针对动力的第二设定点W2*上。8.如权利要求1所述的调节动力设备(1)的方法，其特征在于，在至少一个主发动机(11、12)发生故障的事件中，调节每个副发动机(21)的操作，以使得所述副发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·罗斯奥托，
申请(专利权)人：空客直升机，
类型：发明
国别省市：法国;FR