校准气体涡轮引擎的方法技术

本发明专利技术提供了一种校准气体涡轮引擎的方法，具体而言，一种校准具有推进式风扇（23）和引擎核心（11）的气体涡轮引擎（10）的方法（600），该方法（600）包括：测量（602）由该引擎（10）产生的总推力（110）；测量（604）由引擎核心（11）产生的推力（108）；测量第一引擎性能参数和第二引擎性能参数；基于总推力（110）和引擎核心推力（108），确定（606）由推进式风扇（23）产生的推力（106）；提供将风扇推力（106）与第一引擎性能参数相关联的第一功率设置参数（102）；并且提供将引擎核心推力（108）与第二引擎性能参数相关联的第二功率设置参数（104）。

Method of calibrating gas turbine engine

【技术实现步骤摘要】
校准气体涡轮引擎的方法
本公开涉及校准气体涡轮引擎的方法、校准引擎核心和风扇的方法，以及用于测量由气体涡轮引擎的引擎核心产生的推力的装置。
技术介绍
气体涡轮飞行器引擎包括布置在进气口下游的推进式风扇。该风扇由风扇壳体围绕，并且通常生成两股单独的气流。第一气流由引擎的核心接收，第二气流在旁路管道中接收。该核心包括一个或多个压缩机、燃烧器和一个或多个涡轮。旁路管道围绕核心限定。在使用中，核心气流被压缩机压缩、与燃料混合并在燃烧器中燃烧。燃烧产物通过涡轮级膨胀，并通过核心喷嘴排出。涡轮通过一个或多个互连轴驱动压缩机级和推进式风扇。通常，虽然一些推力由燃烧产物通过核心喷嘴的排放提供，但是由引擎产生的大部分推力由推进式风扇通过旁路管道提供。在一些示例中，核心可提供引擎的总推力的5％至10％。通过增加旁路比率(通过旁路管道的空气质量流量与通过核心的空气质量流量的比率)，可提高气体涡轮的推进效率。旁路比率与风扇的尺寸相关，风扇的尺寸又受风扇的旋转速度的限制，因为高速旋转的大风扇可能经历风扇不希望有的变形和其他影响。如果风扇由减速齿轮箱驱动，则该风扇能够以比来自涡轮的轴更慢的速度驱动。这使得风扇能够增大尺寸，有利于增加旁路管道比率。在飞行中，不可能直接测量气体涡轮引擎产生的推力。因此，在进入维修之前，校准气体涡轮引擎以提供可测量参数(诸如芯轴中的一个芯轴的旋转速度)与已知推力输出之间的相关性。基于这一点，可确定推力由引擎产生。通常，将引擎作为单个部件校准。因此，当引擎的一部分需要维修、大修或更换或修理时，整个引擎必须停止使用，并运回维护地点。
技术实现思路
根据第一方面，提供了校准具有推进式风扇和引擎核心的气体涡轮引擎的方法，该方法包括：测量由引擎产生的总推力；测量由该引擎核心产生的推力；测量第一引擎性能参数和第二引擎性能参数；基于总推力和引擎核心推力，确定由推进式风扇产生的推力；提供将风扇推力与第一引擎性能参数相关联的第一功率设置参数；并且提供将引擎核心推力与第二引擎性能参数相关联的第二功率设置参数。该方法提供风扇和引擎核心的单独校准，而不是将引擎作为一个整体进行校准。因此，在使用时，可分别计算由引擎核心产生的推力和由风扇产生的推力。这使得任何风扇都能够与任何兼容的引擎核心一起使用(也称为混合)。可实现混合，而不必将标准校正结合到功率设置参数中，以考虑由不同兼容部件产生的不同推力水平的变化(例如，由于制造差异或不同的磨损)。因此，该方法提供了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎具有混合部件的能力，同时仍然实现高效率。测量引擎核心推力可包括：测量核心喷嘴的入口处的温度和压力；并且基于测量的温度和压力确定所产生的引擎核心推力。可通过包括核心喷嘴的试验台测量温度和压力。核心喷嘴，称为从喷嘴，具有校准特性，允许根据测量参数确定核心推力。从喷嘴是试验台的一部分，而不是输送的引擎的一部分。从喷嘴可用于校准许多引擎。试验台还可包括：短舱，该短舱被布置成接收引擎核心和推进式风扇。短舱可至少部分地限定围绕短舱和引擎核心的旁路管道。短舱也是从部件。试验台可被布置成支撑气体涡轮引擎，并且可包括用于测量由引擎产生的总推力的负荷传感器。测量总推力和引擎核心推力可包括：在输出水平下操作引擎；允许引擎的操作稳定；确定在该输出水平下的第一设置参数和第二功率设置参数；以及改变输出水平并且重复允许引擎的操作稳定和确定在该输出水平下的第一设置参数和第二功率设置参数的步骤。该方法可包括将第一功率设置参数输出到与风扇相关联的第一数据卡；以及将第二功率设置参数输出到与引擎核心相关联的第二数据卡。第一数据卡和第二数据卡可被布置成联接到组装引擎的引擎控制单元。使用保存功率设置参数的数据卡能够使引擎部件混合。每个核心和风扇都有自己的数据卡。通过将与特定部件相关联的数据卡联接到引擎控制单元，可向引擎提供正确的功率设置参数。根据第二方面，提供了校准气体涡轮引擎的引擎核心和风扇的方法，该方法包括：测量由引擎产生的总推力；测量通过联接到引擎核心的喷嘴的空气流量，以确定仅由核心产生的推力；以及基于总推力和引擎核心推力来确定风扇产生的推力。该方法提供风扇和引擎核心的单独校准，而不是将引擎作为一个整体进行校准。因此，在使用时，可分别计算由引擎核心产生的推力和由风扇产生的推力。这使得任何风扇都能够与任何兼容的引擎核心一起使用(也称为混合)。可实现混合，而不必将标准校正结合到功率设置参数中，以考虑由不同兼容部件产生的不同推力水平的变化(例如，由于制造差异或不同的磨损)。因此，该方法提供了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎具有混合部件的能力，同时仍然实现高效率。在第一方面或第二方面中，引擎核心可包括涡轮、压缩机、将涡轮连接到压缩机的芯轴以及齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比芯轴更低的旋转速度来驱动风扇。该风扇包括多个风扇叶片。根据第三方面，提供了用于测量由气体涡轮引擎的引擎核心产生的推力的装置，该装置包括：喷嘴，该喷嘴被布置成附接到引擎核心的排气端；喷嘴中的压力传感器，该压力传感器被布置成测量喷嘴入口处的总压力；以及喷嘴中的温度传感器，该温度传感器被布置成测量喷嘴入口处的温度，其中该喷嘴包括具有校准的流量函数特性的从喷嘴。该装置实现了风扇和引擎核心的单独校准，而不是将引擎作为一个整体进行校准。因此，在使用时，可分别计算由引擎核心产生的推力和由风扇产生的推力。这使得任何风扇都能够与任何兼容的引擎核心一起使用(也称为混合)。可实现混合，而不必将标准校正结合到功率设置参数中，以考虑由不同兼容部件产生的不同推力水平的变化(例如，由于制造差异或不同的磨损)。因此，该方法提供了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎具有混合部件的能力，同时仍然实现高效率。该装置还可包括被布置成接收引擎核心和推进式风扇的短舱，其中该短舱至少部分地限定围绕引擎核心的旁路管道；用于安装短舱的支撑件；以及联接到支撑件的负荷传感器，以测量由引擎产生的总推力。根据另一方面，提供了校准气体涡轮引擎的引擎核心的方法，其中该引擎核心包括涡轮、燃烧设备、压缩机和将涡轮连接到压缩机的芯轴，该芯轴被布置成驱动气体涡轮引擎的推进式风扇，该方法包括：在芯轴上提供电阻负载，该电阻负载被布置成复制推进式风扇的负载；驱动引擎核心；测量引擎核心的性能参数；测量由该引擎核心产生的推力；并且确定该引擎核心的额定功率数据，提供性能参数和推力之间的相关性。风扇和风扇壳体可被制造成具有足够的公差，使得仅校准引擎核心允许在使用中精确地确定整个引擎产生的推力，从而允许有效地使用引擎。由于仅需要引擎核心进行校准过程，校准方法(也称为传递)不需要组装整个引擎，因此简化了校准过程。此外，每个引擎核心能够以可预测的方式与任何风扇和风扇壳体一起使用，而不是仅能够以可预测的方式与用其校准的风扇和风扇壳体一起使用。这使得能够混合引擎模块(诸如核心模块、风扇模块和风扇壳体模块)。如果单独制造和校准风扇、风扇壳体和引擎核心，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种校准具有推进式风扇（23）和引擎核心（11）的气体涡轮引擎（10）的方法（600），所述方法（600）包括：/n测量（602）由所述引擎（10）产生的总推力（110）；/n测量（604）由所述引擎核心（11）产生的推力（108）；/n测量第一引擎性能参数和第二引擎性能参数；/n基于所述总推力（110）和所述引擎核心推力（108），确定（606）由所述推进式风扇（23）产生的推力（106）；/n提供将所述风扇推力（106）与所述第一引擎性能参数相关联的第一功率设置参数（102）；并且/n提供将所述引擎核心推力（108）与所述第二引擎性能参数相关联的第二功率设置参数（104）。/n

【技术特征摘要】
20181102 GB 1817939.01.一种校准具有推进式风扇（23）和引擎核心（11）的气体涡轮引擎（10）的方法（600），所述方法（600）包括：
测量（602）由所述引擎（10）产生的总推力（110）；
测量（604）由所述引擎核心（11）产生的推力（108）；
测量第一引擎性能参数和第二引擎性能参数；
基于所述总推力（110）和所述引擎核心推力（108），确定（606）由所述推进式风扇（23）产生的推力（106）；
提供将所述风扇推力（106）与所述第一引擎性能参数相关联的第一功率设置参数（102）；并且
提供将所述引擎核心推力（108）与所述第二引擎性能参数相关联的第二功率设置参数（104）。


2.根据权利要求1所述的方法（600），其中测量（604）所述引擎核心推力（108）包括：
测量（604a）核心喷嘴（56）的入口（66）处的温度和压力；并且
基于所述测量的温度和压力确定（604b）所产生的所述引擎核心推力（108）。


3.根据权利要求2所述的方法（600），其中所述温度和压力由包括所述核心喷嘴（56）的试验台（50）测量。


4.根据权利要求3所述的方法（600），其中所述试验台（50）还包括：被布置成接收所述引擎核心（11）和所述推进式风扇（23）的短舱（21），其中所述短舱（21）至少部分地限定围绕所述引擎核心（11）的旁路管道（22）。


5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法（600），其中所述试验台（50）被布置成支撑所述气体涡轮引擎（10），并且包括用于测量由所述引擎（10）产生的所述总推力（110）的负荷传感器（72）。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法（800），其中：
所述第一功率设置参数（102）将所述第一引擎性能参数与所述风扇推力（106）相互关联，以获得所述第一引擎性能参数的值的范围；并且
所述第二功率设置参数（104）将所述第二引擎性能参数与所述引擎核心推力（108）相互关联，以获得所述第二引擎性能参数的值的范围。


7.根据权利要求6所述的方法（600），其中测量（602）所述总推力（110）和所述引擎核心推力（108）包括：
在输出水平下操作（610）所述引擎（10）；
允许（612）所述引擎（10）的所述操作稳定；
确定（601）在所述输出水平下的所述第一功率设置参数和所述第二功率设置参数；并且
改变（614）所述输出水平并且重复以下步骤：允许所述引擎的所述操作稳定（612）并且确定（601）在所述输出水平下的所述第一功率设置参数和所述第二功率设置参数。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法（600），其中所述第一引擎性能参数包括选自以下的参数：
由所述引擎核心（11）的涡轮（17,19）驱动并且被布置成直接驱动所述风扇（23）的旋转的轴（26,27）的旋转速度；
由所述引擎核心（11）的涡轮（17,19）驱动并且被布置成通过齿轮箱（30）驱动所述风扇（23）的旋转的轴（26）的旋转速度；
由所述引擎核心（11）的涡轮（17,19）驱动并且被布置成驱动所述引擎核心（11）的压缩机（14,15）的轴（26,27）的旋转速度；
旁路管道中的空气压力；或者
所述风扇的扭矩测量。

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ威尔逊，W雷诺史密斯，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB