用于控制从飞行器的加压气流中提取气流的可控阀的单元制造技术

一种用于调节与涡轮发动机(1)的热交换组件(10)相关联的热参数(T

A unit of a control valve used to control the extraction of air from the pressurized air flow of an aircraft

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制从飞行器的加压气流中提取气流的可控阀的单元
技术介绍
本专利技术涉及用于航空燃气涡轮发动机的涡轮发动机的一般领域。更具体地，它涉及对飞行器的排气系统的供应温度的调节。飞行器，例如飞机，包括其中布置有驾驶舱和客舱的机身，以及至少一个涡轮发动机。这种涡轮发动机包括发动机和风机，在该发动机和风机处可以进行排气。这种排气是通过称为排出系统的系统进行的，该系统包括多个阀和热交换器。这些阀允许从发动机中循环的各种空气流中排气，特别是从发动机的至少一个压气机级的加压空气流中排出的高压高温空气流，以及例如，在冷空气流循环的次流路中，从风机的下游排出的冷风机空气流。高压空气流和风机空气流可以被输送到热交换器，以允许降低热交换器出口处高压空气流的温度，从而调节发送到飞机系统的空气的温度。排出的空气的另一部分可用于为飞机的除冰系统供气。通过监控一个或几个空气流排气阀的打开来获得这种调节。可以通过选择一个或几个要监控的阀来调节空气流的温度，例如，通过监控用于排出风机空气流的阀的打开或关闭来调节。还可为LPTACC(低压涡轮机活动间隙控制)系统排出空气流，以调节一方面涡轮机转子的可动叶片的尖端与另一方面围绕叶片的外壳的涡轮机环之间的间隙。涡轮机叶片的尖端与围绕它们的环之间存在的间隙，取决于旋转部件，例如，圆盘和形成涡轮机转子的叶片与固定部件，例如，外壳之间的尺寸变化的差异，该外壳包括其所包括的涡轮机环。一些尺寸变化与叶片、圆盘和壳体的温度变化有关，而其它则与施加在涡轮机转子上的离心力的机械作用有关。然而，为了提高涡轮机的性能，期望尽可能地减小间隙。在速度增加期间，例如，在航空发动机的涡轮发动机中从地面空转速度过渡到起飞速度期间，施加在涡轮机转子上的离心力趋于使涡轮机环的叶片尖端先于涡轮机环在与速度增加相关的温度增加的影响下有时间膨胀，这会产生接触风险。为了调节间隙，已知的是使用主动控制系统，该主动控制系统利用在涡轮机环的外表面上的例如，在压气机处和/或在涡轮发动机的风机的下游排出的空气流的排放。送到涡轮机环外表面的新鲜空气具有冷却后者的作用，因此限制了其热膨胀，从而有可能使间隙最小化，反之，热空气会促进涡轮机环的热膨胀，从而增加间隙，例如可以避免叶片尖端和环之间的接触。使用控制单元执行调节，该控制单元作用于位置调节阀，基于间隙设定点和基于实际叶片尖端间隙的估算值，控制导向涡轮机环的空气的流量和/或温度。还可为涡轮风机发动机的流道内核心室冷却系统排出空气流。该系统包括：阀，该阀从风机的出口处的空气流排出冷却空气；以及冷却歧管，以确保对位于主流路和次流路之间的涡轮发动机的核心壳体中的控制构件和附件进行冷却。通常，经由带有可变进气截面的截止阀，由风机空气阀的缩写FAV表示，从风机下游的次流中排出供应交换器的冷空气。控制该阀的闸板的角度位置，例如由一个或两个枢转阀瓣形成的闸板，其允许调节用于交换器的由FAV排出的冷空气流量，从而允许调节在交换器出口处输送到飞机的空气的热，对于称为排气系统的调节系统，温度通常由“温度排气”表述。在所考虑的示例中，FAV系统由两个阀瓣的系统组成，该两个阀瓣机械地连接至气缸，从而允许打开或关闭这些阀瓣。气缸由扭矩马达供应空气，该扭矩马达对供应室加压，该扭矩马达由称为调节的“肌肉”压力的压力提供。然而，使用这种FAV阀进行的调节造成由阀本身引起的问题，特别是在这种FAV系统不具有允许知道阀瓣位置的阀瓣位置反馈的情况下。另一方面，与制造有关的离差和与环境条件有关的离差会在定律中产生明显的可变性，该可变性与发送到扭矩马达的控制电流与阀瓣的位置有关。因此，阀瓣控制电流与截止阀阀瓣位置之间的关系具有明显的可变性，如图1所示，图1给出了基于控制电流表示阀瓣位置的图。在图1中的曲线图上，对于具有对应于横坐标B以毫安为单位的电流值，阀瓣可以根据定律的变化而关闭或打开，如阀的左特性和曲线图的右特性所示。换句话说，要发送的用于要关闭的截止阀的阀瓣的控制电流的值可以从对应于横坐标B的值变化为或移位到对应于点C的横坐标的值。实际上，如图1所示，在阀的最左特性中用于关闭阀的电流(BmA)对应于在最右特性中阀瓣打开的值。因此，监控要发送的控制电流的问题直接来自此特征。实际上，任何具有积分器的校正器都将被迫承受无无效的电流范围。例如，在控制器经历的具有如图1左图所示特性的阀的情况下，从对应于最大电流的控制电流开始，也就是说该最大电流具有与横坐标C的值对应的电流值，从而使调节器处于控制饱和状态，则根据控制定律将截止阀关闭。如果需要打开截止阀来调节排放系统的空气温度，则控制设备必须达到具有与横坐标B相对应的值的电流，以开始观察阀的运动。校正器的增益无法适应阀的位置，因为该位置是未知的，这会导致非常缓慢地越过截止阀的无效区。这意味着调节的响应时间非常慢。在现有技术中推荐用于此类监控的调节器通常是PID型，即比例积分导数型校正器。从文件FR2978123可以了解到一种用于具有FAV截止阀控制的排气系统的排气管理系统。本文中描述的系统具有由探头提供的温度信息的特殊管理，但没有任何调节。具有用于控制FAV的线性二次型调节器，包括致动器的控制设备或控制器也是已知的。控制器将位置控制信号发送到致动器，但不考虑基于FAV阀瓣位置的信号控制定律的可变性。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述缺点，特别是将要输送的控制电流连接到可控阀的阀瓣位置的控制定律的可变性，控制定律的可变性产生无效控制范围，通过提供用于调节排出流的温度的控制单元，使得可以补偿可控阀的控制定律的控制电流的无效范围。本专利技术的一个目的是提出一种用于调节与涡轮发动机的热交换组件相关联的热参数的系统，该系统包括：–用于测量或估算所述热参数的至少一个装置，–由至少部分地电动控制系统控制的阀，该阀包括闸板，例如，该闸板由至少一个阀瓣形成，所述闸板被配置为在所述热交换组件中改变流体通过的流量，以便影响所述热参数，以及–调节器，所述调节器包括比较器，该比较器被配置为确定由所述装置测量或估算的热参数的值与设定点之间的差有关的误差信号的正号或负号。根据本专利技术的一般特征，调节器还包括：–开关，其联接到比较器的输出端，并配置为基于误差信号的正号或负号，向阀控制系统输送最大控制电流或最小控制电流，最大控制电流使得可以在限定阀的完全关闭状态的第一位置切换所述阀的闸板，并且最小控制电流使得可以在限定阀的完全打开状态的第二位置切换所述阀的闸板，以及–移相器，其被配置为对误差信号应用相位超前，根据阀控制系统的时间常数的估算确定该相位超前。阀控制系统可以是电动气动系统，如文件FR2774357中所述。因此，控制系统可以是阀的扭矩马达，该扭矩马达致动气缸，从而可以改变其中闸板由至少两个阀瓣形成的情况中的阀瓣的位置。控制系统和阀可以集成在同一块中。因此，调节系统的调节器被配置为在全有或全无模式下运行。具有相位超前的全有或全无型调节器的使用为飞行器的排气系统提供了理想的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节与涡轮发动机(1)的热交换组件(10)相关联的热参数(T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170811 FR 17576541.一种用于调节与涡轮发动机(1)的热交换组件(10)相关联的热参数(TM)的系统，其包括：
–用于测量或估算所述热参数(TM)的至少一个装置(21)，
–由至少部分地电动控制系统(35)控制的阀(15)，该阀(15)包括闸板，该闸板例如，由至少一个阀瓣形成，所述闸板被配置为在所述热交换组件(10)中改变流体通过的流量，以便影响所述热参数(TM)，以及
–调节器(22)，所述调节器(22)包括比较器(32)，该比较器被配置为确定由所述装置(21)测量或估算的热参数(TM)的值和设定点(TC)之间的差值(ε)有关的误差信号(ε)的正号或负号，
其特征在于，调节器(22)还包括：
–开关(33)，其联接到比较器(32)的输出端，并配置为基于误差信号(ε)的正号或负号，向阀(15)控制系统(35)输送最大控制电流(Max)或最小控制电流(Min)，最大控制电流(Max)使得可以在限定阀(15)的完全关闭状态的第一位置切换所述阀(15)的闸板，并且最小控制电流(Min)使得可以在限定阀(15)的完全打开状态的第二位置切换所述阀(15)的闸板，
–移相器(24)，其被配置为对误差信号(ε)应用相位超前，从阀(15)控制系统(35)的时间常数(τ)的估算确定该相位超前。


2.根据权利要求1所述的调节系统，其中，移相器(24)包括分流器(26)，该分流器(26)被配置为提供误差信号(ε)的时间导数，在给定时刻应用于误差信号(ε)的相位超前通过将时间常数(τ)乘以该时刻的时间导数来计算。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的调节系统，其中，移相器(24)包括放大器(28)，所述放大器(28)被配置为向所述阀(15)控制系统(35)的时间常数(τ)应用小于或等于1的正调节增益(G)。


4.根据权利要求3所述的调节系统，其中，调节增益(G)包括在0.4至0.6之间。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的调节系统，其中，阀(15)控制系统(35)包括由电动机致动的阀构件，以及由阀构件控制并能够致动阀(15)的打开和关闭的气动控制装置。


6.一种飞行器的涡轮发动机(1)，其特征在于，其包括根据权利要求1至5中的任一项所述的用于调节热参数(TM)的系统。


7.根据权利要求6所述的涡轮发动机(1)，其中，供应所述调节系统的所述热交换组件(10)的流体是在涡轮发动机(1)的风机(2)下游排出的空气，并且旨在冷却热交换组件(10)。


8.根据权利要求7所述的涡轮发动机(1)，其中，所述调节系统的热交换组件(10)包括：
–第一管道(12)，该第一管道(12)排出涡轮发动机的压气级(5)下游的第一加压空气流，
–第二管道(13)，该第二管道(13)排出由所述风机(2)下游排出的空气形成的第二空气流，第二排出的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德里克·德杰拉西，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：法国;FR