【技术实现步骤摘要】
本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种用于判断航空发动机失效的设计方法。
技术介绍
1、大涵道比涡扇发动机主要作为民用客机、运输机的动力，为了提升飞机安全性，一般情况下，发动机具有推力储备功能(apr)。在出现单发失效时，其余正常工作的发动机可以提升推力，以满足飞机具有最小的安全爬升速率的要求。
2、其中对发动机失效的判断尤为重要，具备推力储备功能的发动机，一般为双发飞机。国外检测单发失效主要依靠两台发动机控制系统(fadec)通过发动机接口组件(eiu)互相监测对方工作状态，一般为风扇转子转速(n1)。当对方发动机n1转速异常(过低或信号故障)时，即判断对方发动机失效，本台发动机自动触发推力储备状态。
3、相比于双发飞机，在四发飞机设计中，若采用同样相互监测n1进行发动机失效判，eiu传输的数据量将会增加较多。飞机方考虑eiu的数据处理能力，不允许采用通过eiu进行4发n1交换。同时，发动机控制系统对4发n1进行对比，判断是否有其余发动机失效，逻辑较为复杂，且容易出现误触发。
4、针对4发飞机，目前建立了基于控制系统故障检测的发动机失效模型，包括引起发动机降转的机载传感器控制回路故障、发动机工作参数超过限制值以及反推力装置异常展开等典型故障。受限于可监测参数，可诊断的故障有限、不全面，易造成漏判。在出现燃油供油、气动失稳、机械故障等因素造成的发动机异常降转时，不能有效的判断发动机失效。在使用中，需要飞行员人工辅助判断，并手动按压飞机座舱的推力储备功能开关，触发其余发动机推力储备。一方面，
5、因此如何自动准确判断对应发动机是否失效是一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种用于判断航空发动机失效的设计方法，以解决现有判断发动机状态时需要人工辅助判断并且飞行员工作量大的问题。
2、本申请的技术方案是：一种用于判断航空发动机失效的设计方法，包括：
3、将发动机失效状态设置为风扇转速异常降低和风扇转速加速缓慢两种表现形式，并对风扇转速异常降低和风扇转速加速缓慢两种表现形式分别设置不同的判据，建立航空发动机失效模型；
4、采集航空发动机工作过程中一定周期内的风扇工作状态参数，并获取不同周期下的风扇目标转速和风扇实际转速，计算同一周期内的风扇实际与目标转速差、风扇目标转速上升率和风扇实际转速上升率，而后调用判据并分别判断是否存在风扇转速异常降低或风扇转速加速缓慢的工况，若存在任一所述工况，即判定发动机失效。
5、优选地，进行风扇转速异常降低工况的判断时，设置发动机目标转速上升率异常判据，为10r/min/s；设置风扇实际与目标转速差判据设置有两个，分别为5％和10％，其中5％发动机稳态运转状态下的风扇实际转速差值，另一种为发动机非稳态运转状态下的风扇实际转速差值；
6、进行风扇转速加速缓慢工况的判断时，设置三种判据，分别为风扇实际转速上升率判据，设置为10r/min/s；风扇目标转速上升率判据，设置为10r/min/s；设置风扇实际与目标转速差判据，为10％。
7、优选地，所述风扇转速异常降低工况的判断方法为：
8、①满足以下条件时，记录为“稳态运转”无效：
9、n1targetdot＞10r/min/s；
10、②同时满足以下条件时，记录为“稳态运转”有效：
11、n1targetdot≤10r/min/s；
12、△n1＜5％；
13、其中：
14、n1target＝f(pla)……………………………………(1)
15、n1targetdot＝(n1target(n)-n1target(n-1))/k…………………………(2)
16、△n1＝|n1target-n1real|…………………………………(3)
17、③在“稳态运转”有效时，若满足以下条件，判断为“发动机失效”△n1＞10％；
18、式中，下角标n代表当前周期数据；下角标n-1代表上一周期数据；k为控制周期。
19、优选地，所述风扇转速加速缓慢工况的判断方法为：
20、同时满足以下条件时，判断为“发动机失效”：
21、n1targetdot≤10r/min/s
22、△n1＞10％
23、n1realdot＜10r/min/s
24、其中：n1realdot＝(n1real(n)-n1real(n-1))/k；
25、式中，下角标n代表当前周期数据；下角标n-1代表上一周期数据；k为控制周期。
26、优选地，所述风扇转速异常降低工况的判断持续10～20个控制周期。
27、优选地，所述风扇转速加速缓慢工况的判断持续30～50个控制周期。
28、本申请的用于判断航空发动机失效的设计方法，通过确定发动机失效的两种表现形式，为风扇转速异常降低、风扇转速加速缓慢，在获取一定周期内的发动机的风扇工作参数后，根据设置完成的判据对当前状态下的风扇目标转速、风扇实际转速以及对应的差值和上升率进行判断，当判断出风扇实际转速与风扇目标转速偏离且风扇实际转速无法达到风扇目标转速时，即可判断出发动机失效，不需要人工干预并且判断准确，有效解决了当前的判据检测不全面，需要人工辅助判断发动机失效，并手动触发推力储备的问题。提高了检测能力，减少了飞行员的工作量，提高了飞机安全性。
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1.一种用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于：进行风扇转速异常降低工况的判断时，设置发动机目标转速上升率异常判据，为10r/min/s；设置风扇实际与目标转速差判据设置有两个，分别为5％和10％，其中5％发动机稳态运转状态下的风扇实际转速差值，另一种为发动机非稳态运转状态下的风扇实际转速差值；
3.如权利要求2所述的用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于，所述风扇转速异常降低工况的判断方法为：
4.如权利要求2所述的用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于：所述风扇转速加速缓慢工况的判断方法为：
5.如权利要求3所述的用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于：所述风扇转速异常降低工况的判断持续10～20个控制周期。
6.如权利要求4所述的用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于：所述风扇转速加速缓慢工况的判断持续30～50个控制周期。
【技术特征摘要】
1.一种用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于判断航空发动机失效的设计方法，其特征在于：进行风扇转速异常降低工况的判断时，设置发动机目标转速上升率异常判据，为10r/min/s；设置风扇实际与目标转速差判据设置有两个，分别为5％和10％，其中5％发动机稳态运转状态下的风扇实际转速差值，另一种为发动机非稳态运转状态下的风扇实际转速差值；
3.如权利要求2所述的用于判断航空发动机失效的设计...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，齐晓雪，尹吉龙，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：
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