用于控制飞行器的发动机的操作的方法和系统技术方案

本公开涉及用于控制飞行器的发动机的操作的方法和系统。获得与被联接到所述发动机的螺旋桨的推力极限值相关的第一发动机功率极限值。将第一发动机功率极限值和与发动机的机械极限值相关的第二发动机功率极限值进行比较以及和与发动机的热极限值相关的第三发动机功率极限值进行比较。将最大发动机功率极限值设置为所述第一、第二和第三功率极限值中的最小值。

Method and system for controlling operation of aircraft engine

The present disclosure relates to a method and system for controlling the operation of an engine of an aircraft. The first engine power limit value related to the thrust limit value of the propeller connected to the engine is obtained. Comparing the first engine power limit value with the second engine power limit value related to the engine mechanical limit value and the third engine power limit value related to the engine thermal limit value. The maximum engine power limit value is set to the minimum of the first, second and third power limit values.

【技术实现步骤摘要】
用于控制飞行器的发动机的操作的方法和系统
本公开总体上涉及发动机控制，且更特别地涉及限制飞行器发动机的功率。
技术介绍
螺旋桨驱动的飞行器的动力装置包括两个不同的部件：发动机和螺旋桨。对于最大发动机输出功率的控制和限制被设计成观察与发动机相关的极限值，例如机械水平的额定值以及热相关或涡轮温度相关的极限值。螺旋桨系统被设计成通过调节螺旋桨状态（例如螺旋桨叶片桨距）来吸收由发动机提供的扭矩，并将该扭矩转换成飞行器的推力。然而，当调节发动机输出功率生成时，发动机输出功率生成不考虑任何螺旋桨相关的约束。由此，存在改进的空间。
技术实现思路
另一方面，提供了用于控制飞行器的发动机的操作的方法。获得与被联接到发动机的螺旋桨的推力极限值相关的第一发动机功率极限值。将第一发动机功率极限值和与发动机的机械极限值相关的第二发动机功率极限值进行比较以及和与发动机的热极限值相关的第三发动机功率极限值进行比较。将最大发动机功率极限值设置为所述第一、第二和第三发动机功率极限值中的最小值。在一些实施例中，所述方法还包括：将发动机功率极限值应用到发动机。在一些实施例中，获得第一发动机功率极限值包括：从螺旋桨控制系统获得推力极限值。在一些实施例中，获得第一发动机功率极限值包括：获得发动机在操作中时的发动机输出功率；并基于发动机输出功率和至少一个飞行器外部条件来确定第一发动机功率极限值。在一些实施例中，所述至少一个飞行器外部条件包括前向空速、操作高度和环境温度中的至少一者。在一些实施例中，所述方法还包括：接收至少一个螺旋桨操作条件，其中确定所述第一发动机功率极限值是基于发动机输出功率、所述至少一个飞行器外部条件以及所述至少一个螺旋桨操作条件来进行的。在一些实施例中，所述至少一个螺旋桨操作条件包括螺旋桨旋转速度、螺旋桨叶片桨距角以及螺旋桨叶片效率中的至少一者。在一些实施例中，获得发动机输出功率包括：在发动机控制系统处从螺旋桨控制系统获得发动机输出功率，其中由所述发动机控制系统来执行所述确定、比较以及设置。在一些实施例中，所述方法还包括：基于至少一个飞行器外部条件来从查找表确定第二和第三发动机功率极限值中的至少一者。在一些实施例中，确定第二和第三发动机功率极限值中的至少一者包括：基于至少一个飞行器外部条件的改变来动态地确定第三功率极限值。在一些实施例中，所述方法还包括：获得更新的第一发动机功率极限值；将所述更新的第一发动机功率极限值与所述第二和第三发动机功率极限值进行比较；以及将最大发动机功率极限值设置为更新的第一发动机功率极限值、第二发动机功率极限值和第三发动机功率极限值中的最小值。在另一方面中，提供了用于控制飞行器的发动机的操作的系统。所述系统包括处理单元和非瞬态计算机可读存储器。所述存储器上存储有能够被所述处理单元执行的程序指令，以用于：获得与被联接到所述发动机的螺旋桨的推力极限值相关的第一发动机功率极限值；将第一发动机功率极限值与第二发动机功率极限值进行比较并且与第三发动机功率极限值进行比较，第二发动机功率极限值与发动机的机械极限值相关，第三发动机功率极限值与发动机的热极限值相关；以及将最大发动机功率极限值设置为第一、第二和第三发动机功率极限值中的最小值。在一些实施例中，所述方法还包括：将发动机功率极限值应用到发动机。在一些实施例中，获得第一发动机功率极限值包括：从螺旋桨控制系统获得推力极限值。在一些实施例中，获得所述第一发动机功率极限值包括：获得发动机在操作中时的发动机输出功率；以及基于所述发动机输出功率和至少一个飞行器外部条件来确定所述第一发动机功率极限值。在一些实施例中，所述至少一个飞行器外部条件包括前向空速、操作高度和环境温度中的至少一者。在一些实施例中，所述程序指令还可被所述处理单元执行以用于接收至少一个螺旋桨操作条件，其中确定所述第一发动机功率极限值是基于所述发动机输出功率、所述至少一个飞行器外部条件以及所述至少一个螺旋桨操作条件来实现的。在一些实施例中，所述至少一个螺旋桨操作条件包括螺旋桨旋转速度、螺旋桨叶片桨距角以及螺旋桨叶片效率中的至少一者。在一些实施例中，获得发动机输出功率包括：在发动机控制系统处从螺旋桨控制系统获得发动机输出功率，其中由所述发动机控制系统来执行所述确定、比较以及设置。在一些实施例中，程序指令还可被处理单元执行，以基于至少一个飞行器外部条件来从查找表确定第二和第三发动机功率极限值中的至少一者。在一些实施例中，确定所述第二和第三发动机功率极限值中的至少一者包括：基于所述至少一个飞行器外部条件的改变来动态地确定所述第三发动机功率极限值。在一些实施例中，所述程序指令还可被所述处理单元执行，以用于：获得发动机的更新的第一发动机功率极限值；将所述更新的第一发动机功率极限值与所述第二和第三发动机功率极限值进行比较；以及将最大发动机功率极限值设置为更新的第一发动机功率极限值、第二发动机功率极限值和第三发动机功率极限值中的最小值。附图说明现在参照附图，在附图中：图1是螺旋桨驱动的飞行器的示例动力装置的示意性截面图；图2A-2B是示例动力装置控制系统的框图；图3是示例推力极限值曲线的图形图示；图4是示例机械极限值、热极限值以及推力极限值的图解；图5是示例发动机输出功率控制器的信号图示；图6是根据一个实施例的示例计算系统的示意图，所述计算系统用于实施图5的发动机输出功率控制器；以及图7是示出根据一个实施例的示例方法的流程图，所述方法用于控制发动机输出功率。将注意到，在所有附图中，相似的特征由相似的附图标记示出。具体实施方式参照图1，示出了用于优选地被提供用于在亚音速飞行中使用的类型的飞行器的动力装置100，所述动力装置总体上包括发动机110和螺旋桨120。在某些实施例中，发动机110总体上包括彼此串联流动连通的风扇、压缩机部分、燃烧器以及涡轮部分，环境空气被推动通过所述风扇，所述压缩机部分用于对空气进行加压，被压缩的空气在所述燃烧器中与燃料混合并被点燃以用于产生热燃气体的环流，所述涡轮部分用于从所述燃烧气体提取能量。涡轮部分致使所述螺旋桨120旋转，且所述螺旋桨120的旋转产生沿给定方向推动飞行器的推力。发动机110操作的控制取决于多种因素，包括发动机110的机械极限值和热极限值。例如，发动机110的某些元件额定设置成在某个温度范围内操作，且如果所述发动机的温度接近所述范围的上限，可约束所述发动机的操作。类似地，发动机110具有将发动机110约束至最大发动机输出功率的多种机械极限值。另外，螺旋桨120对发动机110的操作施加附加的约束，即，这样的极限值，若超过所述极限值则由螺旋桨120产生的推力有可能对螺旋桨120自身造成损伤。本公开提供用于控制发动机110的操作的方法和系统，并且同时考虑到与由螺旋桨120施加的推力极限值相关的发动机功率极限值。更特别地，用于将发动机输出功率限制为与发动机110的机械极限值相关的发动机功率极限值、与发动机110的热极限值相关的发动机功率极限值、以及与螺旋桨120的推力极限值相关的发动机功率极限值之中的最小值的机制确保了，发动机110在有可能通过产生超过螺旋桨120可承受的推力水平的推力而对发动机110自身、或对螺旋桨120造成机械损伤或热损伤的水平下不操作。参照图2A，动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制飞行器的发动机的操作的方法，所述方法包括：获得与被联接到所述发动机的螺旋桨的推力极限值相关的第一发动机功率极限值；将所述第一发动机功率极限值与第二发动机功率极限值比较并且与第三发动机功率极限值比较，所述第二发动机功率极限值与所述发动机的机械极限值相关，所述第三发动机功率极限值与所述发动机的热极限值相关；以及将最大发动机功率极限值设置为所述第一、第二和第三发动机功率极限值中的最小值。

【技术特征摘要】
2017.02.08 US 15/4271621.一种用于控制飞行器的发动机的操作的方法，所述方法包括：获得与被联接到所述发动机的螺旋桨的推力极限值相关的第一发动机功率极限值；将所述第一发动机功率极限值与第二发动机功率极限值比较并且与第三发动机功率极限值比较，所述第二发动机功率极限值与所述发动机的机械极限值相关，所述第三发动机功率极限值与所述发动机的热极限值相关；以及将最大发动机功率极限值设置为所述第一、第二和第三发动机功率极限值中的最小值。2.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述第一发动机功率极限值包括：从螺旋桨控制系统接收所述第一发动机功率极限值。3.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述第一发动机功率极限值包括：获得所述发动机在操作中时的发动机输出功率；以及基于所述发动机输出功率和至少一个飞行器外部条件来确定所述第一发动机功率极限值。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述至少一个飞行器外部条件包括前向空速、操作高度以及环境温度中的至少一者。5.根据权利要求3所述的方法，还包括：接收至少一个螺旋桨操作条件，其中确定所述第一发动机功率极限值是基于所述发动机输出功率、所述至少一个飞行器外部条件以及所述至少一个螺旋桨操作条件来实现的。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个螺旋桨操作条件包括螺旋桨旋转速度、螺旋桨叶片桨距角以及螺旋桨叶片效率中的至少一者。7.根据权利要求3所述的方法，其中获得所述发动机输出功率包括在发动机控制系统处从螺旋桨控制系统接收发动机输出功率，其中由所述发动机控制系统来执行所述确定、比较以及设置。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于至少一个飞行器外部条件来从查找表确定第二和第三发动机功率极限值中的至少一者。9.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述第二和第三功率极限值中的至少一者包括：基于所述至少一个飞行器外部条件的改变来动态地确定所述第三功率极限值。10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：获得更新的第一发动机功率极限值；将所述更新的第一发动机功率极限值与所述第二和第三发动机功率极限值进行比较；以及将最大发动机功率极限值设置为所述更新的第一发动机功率极限值、所述第二发动机功率极限值和所述第三发动机功率极限值中的最小值。11.一种用于控制飞行器的发动机的操作的系统，所述系统包括：处理单元；以及非瞬态计算机可读存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：C里斯奥，M拉布雷奎，
申请(专利权)人：普拉特惠特尼加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA