航空发动机故障监测系统及其控制方法技术方案

本公开涉及一种航空发动机故障监测系统及其控制方法。其中，航空发动机故障监测系统包括：发动机本体；和一个或多个激光定位雷达，设置在发动机本体周围，其被配置为检测异物的尺寸参数、位置参数和运动参数。通过在发动机本体的周围设置激光定位雷达，激光定位雷达能够准确地检测异物的尺寸参数、位置参数和运动参数，大幅减少人工监视参数判故的疏忽和误判，提高发动机故障检测准确度。提高发动机故障检测准确度。提高发动机故障检测准确度。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机故障监测系统及其控制方法


[0001]本公开涉及一种航空发动机故障监测系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
[0003]航空发动机(包含涡扇发动机、涡轴发动机和涡桨发动机等)中的气流按照轴向流动方向，将依次经过对气流压缩的压气机部件、对气流进行加热的燃烧室、驱动压气机的涡轮部件以及将高温高压气流加速喷出的喷管。
[0004]在发动机运行过程中，发动机进口吸入鸟/砂石/冰雹等外来物会进入发动机后与高速旋转的叶轮机械碰撞，可能导致叶片断裂、摩擦起火等安全事故，在发动机试验中，非预期的外物吸入需严格避免。
[0005]目前，对航空发动机运转试验过程中外物吸入、结构失效及喘振监测故障的判断都主要以人工检查振动传感器为主，只能检测出振动故障，而无法在检测的过程中确定故障原因或者避免故障的发生。

技术实现思路

[0006]本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种航空发动机故障监测系统及其控制方法，能够提高发动机故障检测准确度。
[0007]本公开的一些实施例提供了一种航空发动机故障监测系统，包括：发动机本体；和一个或多个激光定位雷达，设置在发动机本体周围，其被配置为检测异物的尺寸参数、位置参数和运动参数。
[0008]在一些实施例中，异物包括进气异物、附件飞溅异物和排气飞溅异物。
[0009]在一些实施例中，多个激光定位雷达分布在发动机本体周围的不同方位，以达到多余度检测。
[0010]在一些实施例中，激光定位雷达包括第一激光探头和第二激光探头，第一激光探头被配置为检测记录异物相对于第一激光探头的角向坐标α1和β1，第二激光探头被配置为检测记录异物相对于第二激光探头的角向坐标α2和β2。
[0011]在一些实施例中，还包括设置在发动机本体周围的一个或多个声波采集器，其被配置为收集发动机本体的声波信号。
[0012]在一些实施例中，多个声波采集器分布在发动机本体周围的不同方位，以达到多余度检测。
[0013]在一些实施例中，至少一个声波采集器设置在发动机本体的发动机轴线60
°
角方位。
[0014]在一些实施例中，还包括数字控制器和上位机，上位机被配置为接收激光定位雷达和声波采集器的信号并进行数据处理，数字控制器被配置为根据上位机处理得到的数据控制发动机本体的供油和可调作动机构，以实现发动机速度控制和停车操作。
[0015]本公开的一些实施例提供了一种控制方法，应用于控制前述航空发动机故障监测系统，包括：
[0016]激光定位雷达在内涵进气区内检测到异物时，若异物的直径大于第一预设直径或者其速度大于第一预设速度时，控制发动机本体停车，否则控制发动机本体降低转速至慢车；
[0017]激光定位雷达在外涵进气区内检测到异物时，若异物的直径大于第二预设直径或者其速度大于第二预设速度时，控制发动机本体停车，否则控制发动机本体降低转速至慢车；
[0018]激光定位雷达在附件区内检测到异物时，若异物的直径大于第三预设直径或者其速度大于第三预设速度时，控制发动机本体停车，否则控制发动机本体降低转速至慢车；
[0019]激光定位雷达在内涵排气区内检测到异物时，若异物的直径大于第四预设直径且其速度大于第四预设速度时，控制发动机本体停车，否则控制发动机本体降低转速至慢车；和/或
[0020]激光定位雷达在外涵排气区内检测到异物时，若异物的直径大于第五预设直径且其速度大于第五预设速度时，控制发动机本体停车，否则控制发动机本体降低转速至慢车。
[0021]本公开的一些实施例提供了一种控制方法，应用于控制前述航空发动机故障监测系统，包括：
[0022]若声波采集器采集的声波强度介于第一预设强度值和第二预设强度值之间时，控制发动机本体停车；和
[0023]若声波采集器采集的声波强度超过第二预设强度值时，控制发动机本体停车。
[0024]本公开通过在发动机本体的周围设置激光定位雷达，激光定位雷达能够准确地检测异物的尺寸参数、位置参数和运动参数，大幅减少人工监视参数判故的疏忽和误判，提高发动机故障检测准确度。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是根据本公开航空发动机故障监测系统的一些实施例的立体结构示意图；
[0027]图2是各转速下航空发动机声波频域强度特性图；
[0028]图3是航空发动机在正常工作状态下声波频域强度特性图；
[0029]图4是航空发动机声波强度限制图；
[0030]图5是航空发动机声波信号强度总量特征图；
[0031]图6是声波传感器布置角度位置对声波强度影响的示意图。
[0032]附图标记说明
[0033]1、激光定位雷达；2、声波采集器；3、数字控制器；4、上位机；5、发动机附件；6、进气异物；7、附件飞溅异物；8、排气飞溅异物；10、发动机本体。
具体实施方式
[0034]现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0035]本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0036]在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
[0037]本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0038]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机故障监测系统，其特征在于，包括：发动机本体(10)；和一个或多个激光定位雷达(1)，设置在所述发动机本体(10)周围，其被配置为检测异物的尺寸参数、位置参数和运动参数。2.根据权利要求1所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，所述异物包括进气异物(6)、附件飞溅异物(7)和排气飞溅异物(8)。3.根据权利要求1所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，多个所述激光定位雷达(1)分布在所述发动机本体(10)周围的不同方位，以达到多余度检测。4.根据权利要求1所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，所述激光定位雷达(1)包括第一激光探头和第二激光探头，所述第一激光探头被配置为检测记录异物相对于所述第一激光探头的角向坐标α1和β1，所述第二激光探头被配置为检测记录异物相对于所述第二激光探头的角向坐标α2和β2。5.根据权利要求1～4任一所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，还包括设置在所述发动机本体(10)周围的一个或多个声波采集器(2)，其被配置为收集所述发动机本体(10)的声波信号。6.根据权利要求5所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，多个所述声波采集器(2)分布在所述发动机本体(10)周围的不同方位，以达到多余度检测。7.根据权利要求5所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，至少一个所述声波采集器(2)设置在所述发动机本体(10)的发动机轴线60
°
角方位。8.根据权利要求5所述的航空发动机故障监测系统，其特征在于，还包括数字控制器(3)和上位机(4)，所述上位机(4)被配置为接收所述激光定位雷达(1)和所述声波采集器(2)的信号并进行数据处理，所述数字控制器(3)被配置为根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明峰，陆思达，张柯楠，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：