用于根据发动机健康的失速裕度调节的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于根据发动机健康的失速裕度调节的方法和系统。具体而言，本文描述了一种与包括压缩机(124)的燃气涡轮发动机(100)通信的失速裕度调节(SMM)控制系统(180)。SMM控制系统(180)构造成：确定压缩机(124)的失速裕度(304)，使用确定的失速裕度(304)来操作燃气涡轮发动机(100)，评估压缩机(124)的健康，且基于压缩机(124)的评估的健康更改失速裕度(304)。

Method and system for adjusting stall margin in accordance with engine health

The present invention relates to methods and systems for adjusting stall margin in accordance with engine health. In particular, this paper describes a stall margin adjustment (SMM) control system (180) that is in communication with a gas turbine engine (100) including a compressor (124). SMM control system (180) configured to determine: (124) the compressor stall margin (304), used to determine the stall margin (304) to the operation of the gas turbine engine (100), (124) the health assessment of the compressor, and the compressor (124) based on the assessment of health changes stall margin (304).

【技术实现步骤摘要】
用于根据发动机健康的失速裕度调节的方法和系统关于联邦赞助研发的声明此专利技术在联邦航空局(FAA)授予的合同号DTWAFA-10-C-00046下利用政府支持实现。美国政府可具有此专利技术中的某些权利。
本公开的领域大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言涉及用于基于发动机健康更改压缩机失速裕度(stallmargin)的方法和系统。
技术介绍
在至少一些已知的发动机系统中，压缩机指定和操作成甚至在“最坏情况”条件下避免压缩机失速。发动机操作瞬态和潜在发动机退化“构成”操作条件，甚至对于新发动机，其增加所谓的“失速裕度”或可操作性裕度以避免压缩机失速。然而，在较大失速裕度下操作导致降低的发动机性能，但安全性和稳定性必定优先于性能。此外，实际压缩机可操作性裕度可与发动机的设计或预期的可操作性不同，这是由于设计假设中和/或操作条件的变化中的不准确和/或制造公差。因此，将有利的是具有能够根据发动机的实际状态变更失速裕度以及相应的操作条件的系统，以便在不牺牲稳定性的情况下改进性能和/或在不牺牲性能的情况下改进稳定性或在翼时间。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种基于包括压缩机的燃气涡轮发动机的健康调节压缩机的压缩机失速裕度的方法。该方法包括确定压缩机的失速裕度，以及使用确定的失速裕度来操作燃气涡轮发动机。该方法还包括评估压缩机的健康，以及基于压缩机的评估的健康更改失速裕度。在另一个方面，提供了一种燃气涡轮发动机，其包括核心发动机(包括多级压缩机)，以及与核心发动机通信的失速裕度调节(SMM)控制系统。SMM控制系统包括与存储器通信的处理器。处理器程序化以确定压缩机的失速裕度，且在失速裕度下操作压缩机。处理器进一步程序化以评估压缩机的健康，且基于压缩机的评估的健康更改失速裕度。在还有另一个方面，提供了一种与包括压缩机的燃气涡轮发动机通信的失速裕度调节(SMM)控制系统。SMM控制系统包括与存储器通信的处理器。处理器程序化以确定压缩机的失速裕度，且在失速裕度下操作压缩机。处理器进一步程序化以评估压缩机的健康，且基于压缩机的评估的健康更改失速裕度。技术方案1.一种基于包括压缩机的燃气涡轮发动机的健康调节所述压缩机的压缩机失速裕度的方法，所述方法包括：确定所述压缩机的失速裕度；使用所述确定的失速裕度来操作所述燃气涡轮发动机；评估所述压缩机的健康；以及基于所述压缩机的评估的健康更改所述失速裕度。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，所述评估所述压缩机的健康包括使用压缩机主动稳定性裕度(CASM)传感器来估计所述压缩机的健康。技术方案3.根据技术方案1所述的方法，其中，所述评估所述压缩机的健康包括使用所述压缩机的入口和出口处的压力传感器和温度传感器中的至少一者来估计所述压缩机的健康。技术方案4.根据技术方案1所述的方法，其中，所述评估所述压缩机的健康包括使用健康模型和参数估计算法来估计所述压缩机的健康。技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中，所述更改所述失速裕度包括使用所述燃气涡轮发动机的可变几何结构来更改所述失速裕度，其中所述可变几何结构包括瞬态放出阀(TBV)、调节的涡轮冷却(MTC)阀、可变定子导叶(VSV)以及压缩机入口导向导叶(CIGV)中的至少一者。技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其中，基于所述压缩机的评估的健康更改所述失速裕度包括增加所述压缩机的失速裕度。技术方案7.根据技术方案6所述的方法，其中，增加所述压缩机的失速裕度包括使用所述增加的失速裕度来操作所述燃气涡轮发动机。技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其中，所述燃气涡轮发动机包括马力获取(HPX)管理系统，且其中所述更改所述失速裕度包括使用所述HPX管理系统增加所述失速裕度。技术方案9.一种燃气涡轮发动机，包括：核心发动机，其包括多级压缩机；和与所述核心发动机通信的失速裕度调节(SMM)控制系统，所述SMM控制系统包括与存储器通信的处理器，所述处理器程序化以：确定所述压缩机的失速裕度；使用所述确定的失速裕度来操作所述燃气涡轮发动机；评估所述压缩机的健康；且基于所述压缩机的评估的健康更改所述失速裕度。技术方案10.根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述处理器进一步程序化以使用健康模型和参数估计算法来估计所述压缩机的健康。技术方案11.根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述压缩机的入口和出口处的压力传感器和温度传感器中的至少一者来估计所述压缩机的健康。技术方案12.根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括压缩机主动稳定性裕度(CASM)传感器，其中所述处理器进一步程序化以使用所述CASM传感器来估计所述压缩机的健康。技术方案13.根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述燃气涡轮发动机的可变几何结构来更改所述失速裕度，其中所述可变几何结构包括瞬态放出阀(TBV)、调节的涡轮冷却(MTC)阀、可变定子导叶(VSV)以及压缩机入口导向导叶(CIGV)中的至少一者。技术方案14.根据技术方案13所述的燃气涡轮发动机，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述可变几何结构来增加所述压缩机的失速裕度。技术方案15.根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其中，所述处理器进一步程序化以使用增加的失速裕度来操作所述燃气涡轮发动机。技术方案16.根据技术方案9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括马力获取(HPX)管理系统，且其中所述处理器进一步程序化以使用所述HPX管理系统来增加所述失速裕度。技术方案17.一种与包括压缩机的燃气涡轮发动机通信的失速裕度调节(SMM)控制系统，所述SMM控制系统包括与存储器通信的处理器，所述处理器程序化以：确定所述压缩机的失速裕度；使用所述确定的失速裕度来操作所述燃气涡轮发动机；评估所述压缩机的健康；且基于所述压缩机的评估的健康更改所述失速裕度。技术方案18.根据技术方案17所述的SMM控制系统，其中，所述处理器进一步程序化以使用健康模型和参数估计算法来估计所述压缩机的健康。技术方案19.根据技术方案17所述的SMM控制系统，其中，所述SMM控制系统还包括压缩机主动稳定性裕度(CASM)传感器，其中所述处理器进一步程序化以使用所述CASM传感器来估计所述压缩机的健康。技术方案20.根据技术方案17所述的SMM控制系统，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述压缩机的入口和出口处的压力传感器和温度传感器中的至少一者来估计所述压缩机的健康。技术方案21.根据技术方案17所述的SMM控制系统，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述燃气涡轮发动机的可变几何结构来更改所述失速裕度，其中所述可变几何结构包括瞬态放出阀(TBV)、调节的涡轮冷却(MTC)阀、可变定子导叶(VSV)以及压缩机入口导向导叶(CIGV)中的至少一者。技术方案22.根据技术方案21所述的SMM控制系统，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述可变几何结构来增加所述压缩机的失速裕度。技术方案23.根据技术方案22所述的SMM控制系统，其中，所述处理器进一步程序化以使用所述增加的失速裕度来操作所述燃气涡轮发动机。技术方案24.根据技术方案19所述的SMM控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机(100)，包括：核心发动机(116)，其包括多级压缩机(124)；和与所述核心发动机(116)通信的失速裕度调节(SMM)控制系统(180)，所述SMM控制系统(118)包括与存储器(404)通信的处理器(402)，所述处理器(402)程序化以：确定所述压缩机(124)的失速裕度(304)；使用所述确定的失速裕度(304)来操作所述燃气涡轮发动机(100)；评估所述压缩机(124)的健康；且基于所述压缩机(124)的评估的健康更改所述失速裕度(304)。

【技术特征摘要】
2015.12.22 US 14/9782361.一种燃气涡轮发动机(100)，包括：核心发动机(116)，其包括多级压缩机(124)；和与所述核心发动机(116)通信的失速裕度调节(SMM)控制系统(180)，所述SMM控制系统(118)包括与存储器(404)通信的处理器(402)，所述处理器(402)程序化以：确定所述压缩机(124)的失速裕度(304)；使用所述确定的失速裕度(304)来操作所述燃气涡轮发动机(100)；评估所述压缩机(124)的健康；且基于所述压缩机(124)的评估的健康更改所述失速裕度(304)。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机(100)，其特征在于，所述处理器(402)进一步程序化以使用健康模型(414)和参数估计算法(415)来估计所述压缩机(124)的健康。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机(100)，其特征在于，所述处理器(402)进一步程序化以使用所述压缩机(124)的入口(123)和出口(125)处的压力传感器和温度传感器(406)中的至少一者来估计所述压缩机(124)的健康。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机(100)，其特征在于，所述燃气涡轮发动机(100)还包括压缩机主动稳定性裕度(CASM)传感器(406)，其中所述处理器(402)进一步程序化以使用所述CASM传感器(406)来估计所述压缩机(124)的健康。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机(100)，其特征在于，所述处理器(402)进一步程序化以使用所述燃气涡轮发动机(100)的可变几何结构(502)来增加所述失速裕度(304)，其中所述可变几何结构(502)包括瞬态放出阀(TBV)(504)、调节的涡轮冷却(MTC)阀(506)、可变定子导叶(...

【专利技术属性】
技术研发人员：S阿迪巴特拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US