用于监控飞行器涡轮发动机的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于监控飞行器涡轮发动机的方法和设备。该设备包括用于确定表征涡轮发动机热机械状态(ET)的值的装置、用于将这一值与至少一个阈值(S1，S2)比较的装置、和显示装置，该显示装置根据所述比较，在飞行器驾驶舱中显示至少一个涉及涡轮发动机运行的提示(I1至I3)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于监控飞行器尤其是运输飞机的涡轮发动机的辅助方法和设备。本专利技术涉及能导致飞行器涡轮发动机类型的发动机上的转子锁定或其他机械退化的差异热膨胀情况的检测和程序处理，同时涉及用于关闭和重燃此类涡轮发动机的程序的改进。
技术介绍
众所周知，在一些操作状态下，由于定子和转子元件之间的差异膨胀，涡轮发动机例如涡喷发动机或者涡轮螺旋桨发动机的停工能导致涡轮机械锁定。这种现象被称为“芯锁定(core lock)”或者“转子锁定(rotor lock)”。这一锁定使重启发动机变得不可能在飞行过程中，在突然关闭但也在地上的情况下，以及在着陆后或者出于节省燃料目的早早关闭的情况下，有时以减少的发动机数量执行滑行。除“芯锁定”效应之外，本专利技术还关注针对热机械疲劳效应的防护。当受到密集且频繁的热循环，发动机构件的金属部分实际经受可能导致发动机构件的金属结构中裂纹的热机械类型应力。开始于例如压缩机或涡轮盘中的裂纹能传播并导致其破坏。这些元件的高速旋转，以及它们的大尺寸，能在其破坏时导致对推进系统、对飞行器或对环境的显著损害，因为此时产生的能量水平非常高。如果没有采取发动机关闭保护措施，即在关闭前让发动机维持在怠速速度等待几分钟，那么发动机关闭阶段意味着显著暴露于热机械疲劳现象。在通过突然关闭使发动机停止的情况下，例如由空气动力学扭曲、临时燃料停供导致的或者在机组人员指令下而发生的，用于冷却涡轮机械部件的空气在发动机中不再充足地流动。如果飞行器航行速度低，则“风车旋转(Windmilling) ”发动机驱动(在穿过发动机的空气速度的作用下因“风车”效应而导致的发动机旋转)发动机驱动太低或者缺失。于是，在发动机转子、定子和壳体之间的差异膨胀和收缩使得这些部件能产生机械接触并且能使重启风车旋转发动机成为不可能，或者甚至在起动器的协助下也不可能。差异热膨胀和收缩能在径向/纵向上有影响。如果没有接触和旋转的不可能性，那么重启在没有怠速等待足够长时段的情况下关闭的发动机能导致在转动部件端部的振动或者摩擦，例如由所谓“转子弯曲(rotor bow)”现象产生，在该现象中支承压缩机级和涡轮的轴以及由定子和壳体组成的固定结构在其两端之间弯曲。在过度“转子弯曲”和与压缩机叶片接触的情况下的启动能在后者上引起裂纹。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述缺点。它涉及能为飞行器机组人员提供一些帮助以监控所述飞行器的至少一个涡轮发动机的方法，这通过如下方式实现允许特别地检测和提示如下这样的状态，在这些状态期间涡喷发动机或涡轮螺旋桨发动机的停工能导致该发动机热机械锁定，阻止它的重启，或在更小的程度上，导致启动时的困难和可能的损坏，如果启动在关闭后的特定时间窗口中进行的话。为此目的，根据本专利技术，所述方法显著之处在于下面连续操作被自动反复地执行a)测量至少一个与飞行器上的涡轮发动机相关的参数(优选为温度);b)通过如此测量的参数，确定表征涡轮发动机热机械状态的值；c)将如此确定的热机械状态的值与至少一个阈值进行比较；和d)至少提供显示装置，该显示装置能够根据在步骤c)执行的比较，在飞行器驾驶舱的显示屏上显示至少一个涉及涡轮发动机运行的提示，所述提示包含至少一个下面的提示-与涡轮发动机损坏风险有关的提示；-与涡轮发动机锁定风险有关的提示；和-与操作程序有关的提示；因此，得益于本专利技术，可以确定并在飞行器驾驶舱的显示屏上显示有关涡轮发动机运行的信息，更精确地，如下所述，与涡轮发动机损坏风险有关的信息(取决于当前情况，在涡轮发动机关闭的情况下或在涡轮发动机重启的情况下)和/或与操作程序有关的信息，从而通知飞行员将要执行的动作。因此，通过观察被显示的信息，机组人员的成员能快速解译涡轮发动机状态，这使他/她能做出合适的决定。此外，由于提示被不断更新，他/她能获得表征当前情况的信息。在第一优选实施例中，作为参数，至少一个温度(尤其是一个涡轮气体排放温度)被测量，该温度然后被用于步骤b)以通过计算方法来确定表征涡轮发动机热机械状态的值。有利的，所述计算方法在预先步骤中确定，尤其运用计算、测试和/或仿真来确定。作为涡轮气体排放温度，EGT( “废气温度”)温度或TGT( “涡轮气体温度”)温度可以被考虑。在本专利技术的范围内，涡轮发动机热机械状态表征涡轮发动机的至少一个元件的膨胀(或几个元件之间的差异膨胀)，该膨胀取决于涡轮发动机内存在的热状态，其中这一膨胀能导致不希望的接触或摩擦和可能的机械锁定。此外，在特定的实施例中，当前的涡轮发动机速度被监控，并且一旦该当前速度高于怠速速度，步骤b)至d)将被执行。除此之外，有利的，在步骤C)，所述热机械状态的值可被与多个不同阈值比较，并且所显示的提示取决于所有这些比较的结果。本专利技术既适用于地面上的飞行器(例如在机场滑行时或者在维护情况下的发动机测试过程中)，又适用于飞行中的飞行器。本专利技术的目的是为机组人员提供驾驶舱提示。根据飞行器的操作阶段(在地面上或在飞行中)，如下文所述，给出不同提示。在第一实施例中，对于处在地面阶段中且涡轮发动机在运行的飞行器，在步骤d)，有利地显示如下这样的提示，其提示了在涡轮发动机关闭情况下所涉及的风险(取决于计算的热机械状态)。在这一情况下，如果涡轮发动机发生关闭(无论是否为希望的)，提示被显示，该提示提供涉及可能的涡轮发动机重启的信息。特别地，这一提示能有利的包含推荐的重启前最短等待时段。因此，对于地面上的应用，考虑在驾驶舱内使用提示器，该提示器允许通知机组人员在涡轮发动机关闭情况下所涉及的风险。这个提示器在地面上显示，并能够在使得机械应力能被避免的情况下受到管理。特别地，在滑行阶段，在飞行结束后紧接着进行的发动机关闭需要程序方面的预防措施，因为在这一时间发动机的热机械状态仍然高。在这一应用中，通过关闭一个或几个涡轮发动机而不导致任何损坏，本专利技术使飞行员能够优化在地面上滑行阶段发动机的使用。这实现了 -在这一阶段中燃料消耗的优化以及因此的费用节省；和-涡轮发动机组成元件上的热机械应力下降，这使得涡轮或压缩机盘的寿命延长，从而使得能够利用相关的经济优势。此外，在第二实施例中，对于处于飞行阶段且刚发生了被监控的涡轮发动机关闭(无论是否为希望的)的飞行器，在步骤d)中，有利地显示提供涉及该涡轮发动机可能的重启的信息的提示。优选的，所述提示包含用于重启风车旋转中的涡轮发动机的最优飞行器速度。因此，对于飞行阶段的应用，考虑在驾驶舱内使用提示器，该提示器在希望或不希望的涡轮发动机关闭的情况下，使得能够提示用于在最优状态下重启的操作驾驶程序。本专利技术还涉及用于监控包括至少一个涡轮的至少一个飞行器涡轮发动机的自动辅助设备。根据本专利技术，所述设备的显著之处在于其包括-用于在飞行器上测量至少一个涉及涡轮发动机的参数(尤其是温度)的第一装置；-用于通过如此测量的参数来确定表征涡轮发动机的热机械状态的值的第二装置；-用于将如此确定的热机械状态的值与至少一个阈值进行比较的第三装置；和-显示装置，该显示装置能够根据由所述第三装置执行的比较，在飞行器驾驶舱的显示屏上显示涉及涡轮发动机运行的提示，所述提示包含至少一个下面的提示·与涡轮发动机损坏风险有关的提示；·与润轮发动机锁定风险有关的提不；和·与操作程序有关的提示。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于监控飞行器的包括至少一台涡轮的至少一台涡轮发动机的辅助方法，在该方法中：a)在飞行器上测量至少一个涉及涡轮发动机的温度；该方法的特征在于，自动并反复执行下面连续的操作：b)在如此测量的温度的帮助下，确定表征涡轮发动机的热机械状态的值，所述热机械状态表征取决于热状态的涡轮发动机的至少一个元件的膨胀；c)将如此确定的热机械状态的值与至少一个阈值(S1至S3)进行比较；和d)至少提供显示装置(7)，该显示装置根据在步骤c)执行的比较，在飞行器驾驶舱的显示屏(9)上显示至少一个涉及涡轮发动机运行的提示(I？1至I5)，所述提示包含至少一个下面的提示：？与涡轮发动机损坏风险有关的提示；？与涡轮发动机锁定风险有关的提示；和？与操作程序有关的提示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·热居，M·比恩费尔德，
申请(专利权)人：空中客车运营简化股份公司，空中巴士公司，
类型：发明
国别省市：