一种航空发动机防止低压转速超转的控制方法及装置与流程

1.本技术属于发动机控制技术领域，具体涉及一种航空发动机防止低压转速超转的控制方法及装置。


背景技术：

2.在某型航空发动机使用过程中,偶有出现由于喷口控制异常(瞬时喷口开至机械最大)、风扇可调静子叶片角度控制异常(由全开瞬时打至全关)等原因,导致发动机出现低压转速超转的异常情况。
3.一般情况下，为了保证控制参数能够适用于航空发动机全包线范围内使用，控制系统参数设置的都比较保守，防止出现过大的超调，导致发动机出现工作不稳定的风险。但当发动机工作在较高状态出现异常情况时(喷口瞬时放大、风扇可调静子叶片角度瞬时偏关)，由于控制系统处置过于保守，不能及时降低发动机的主燃油流量，容易导致发动机出现低压转速超转。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题之一，本技术提供了一种航空发动机防止低压转速超转的控制方法及装置，进而能够既保证全包线范围内发动机能够稳定工作，不出现过大的超调；又能保证在出现异常情况时，快速的降低主燃油流量，保证发动机不出现超转。
5.本技术第一方面提供了一种航空发动机防止低压转速超转的控制方法，主要包括：
6.步骤s1、实时获取低压转速测量值；
7.步骤s2、若所述低压转速测量值超过设定值，则进行主燃油流量修正，所述设定值为在控制计划给定值的基础上上浮指定值后形成，所述主燃油流量修正包括：
8.基于静子叶片角度相对于给定值的偏关程度执行降低所述主燃油流量的第一修正，以及基于发动机喷口相对于给定值的偏开程度执行降低所述主燃油流量的第二修正。
9.优选的是，步骤s2中，执行降低所述主燃油流量的第一修正包括：
10.步骤s21、确定当前时刻测量的静子叶片角度相对于静子叶片角度给定值的第一角度差值，按每一度角度差值对应的燃油降低百分比计算所述第一角度差值对应的第一燃油降低百分比；
11.步骤s22、确定由控制系统计算的当前时刻的供油量；
12.步骤s23、在当前时刻的供油量的基础上，按所述第一燃油降低百分比计算当前时刻修正后的供油量。
13.优选的是，步骤s22中，控制系统计算的当前时刻的供油量为前一时刻的供油量减去设定油量后形成的，所述设定油量为基于实际转速与给定转速差值计算出来的当前时刻主燃油降低量。
14.优选的是，步骤s2中，执行降低所述主燃油流量的第二修正包括：
15.步骤s24、确定发动机的喷口控制方式，所述喷口控制方式包括按面积控制或者按涡轮落压比控制；
16.步骤s25、当所述喷口控制方式为按面积控制时，确定当前时刻的喷口面积相比于喷口面积给定值的第二放大百分比，按每一放大百分比对应的燃油降低百分比计算所述第二放大百分比对应的第二燃油降低百分比，当所述喷口控制方式为按落压比控制时，确定当前时刻的涡轮落压比相比于涡轮落压比给定值的第三放大百分比，按每一放大百分比对应的燃油降低百分比计算所述第三放大百分比对应的第三燃油降低百分比；
17.步骤s26、基于所述第二燃油降低百分比或者第三燃油降低百分比，在当前时刻的供油量基础上，修正所述供油量。
18.本技术第二方面提供了一种航空发动机防止低压转速超转的控制装置，主要包括：
19.低压转速获取模块，用于实时获取低压转速测量值；
20.主燃油流量修正模块，用于当所述低压转速测量值超过设定值，则进行主燃油流量修正，所述设定值为在控制计划给定值的基础上上浮指定值后形成，所述主燃油流量修正模块包括：
21.第一修正单元，用于基于静子叶片角度相对于给定值的偏关程度执行降低所述主燃油流量的第一修正，以及第二修正单元，用于基于发动机喷口相对于给定值的偏开程度执行降低所述主燃油流量的第二修正。
22.优选的是，所述第一修正单元包括：
23.第一燃油降低百分比计算子单元，用于确定当前时刻测量的静子叶片角度相对于静子叶片角度给定值的第一角度差值，按每一度角度差值对应的燃油降低百分比计算所述第一角度差值对应的第一燃油降低百分比；
24.控制系统给定燃油获取子单元，用于确定由控制系统计算的当前时刻的供油量；
25.第一修正子单元，用于在当前时刻的供油量的基础上，按所述第一燃油降低百分比计算当前时刻修正后的供油量。
26.优选的是，所述控制系统给定燃油获取子单元中，控制系统计算的当前时刻的供油量为前一时刻的供油量减去设定油量后形成的，所述设定油量为基于实际转速与给定转速差值计算出来的当前时刻主燃油降低量。
27.优选的是，所述第二修正单元包括：
28.喷口控制方式确定子单元，用于确定发动机的喷口控制方式，所述喷口控制方式包括按面积控制或者按涡轮落压比控制；
29.第二第三燃油降低百分比计算子单元，用于当所述喷口控制方式为按面积控制时，确定当前时刻的喷口面积相比于喷口面积给定值的第二放大百分比，按每一放大百分比对应的燃油降低百分比计算所述第二放大百分比对应的第二燃油降低百分比，当所述喷口控制方式为按落压比控制时，确定当前时刻的涡轮落压比相比于涡轮落压比给定值的第三放大百分比，按每一放大百分比对应的燃油降低百分比计算所述第三放大百分比对应的第三燃油降低百分比；
30.第二修正子单元，用于基于所述第二燃油降低百分比或者第三燃油降低百分比，在当前时刻的供油量基础上，修正所述供油量。
31.本技术的关键点在于合理的设置逐步加大降低主燃油量的量值，以防止出现由于主燃油流量降低过多导致的发动机参数摆动，或者由于降低过少导致出现超转等不稳定情况。
32.本技术可以根据实测的可调静子叶片角度和喷口面积与给定值的偏离程度，逐步加大降低主燃油量值(偏离程度越大，主燃油流量的降低越多)，保证异常情况下发动机低压转子转速不会出现超转，提高发动机的任务完成率，降低事故症候的发生概率，提高用户使用感受。
附图说明
33.图1为本技术航空发动机防止低压转速超转的控制方法的一优选实施例的流程图。
具体实施方式
34.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
35.本技术第一方面提供了一种航空发动机防止低压转速超转的控制方法，如图1所示，主要包括：
36.步骤s1、实时获取低压转速测量值；
37.步骤s2、若所述低压转速测量值超过设定值，则进行主燃油流量修正，所述设定值为在控制计划给定值的基础上上浮指定值后形成，所述主燃油流量修正包括：
38.基于静子叶片角度相对于给定值的偏关程度执行降低所述主燃油流量的第一修正，以及基于发动机喷口相对于给定值的偏开程度执行降低所述主燃油流量的第二修正。
39.需要说明的是，本技术是实时对主燃油流量进行修正，每一计算周期获取依次低压转速测量值，当满足条件后修正该周期的主燃油流量，当低压转子转速实测值小于等于设定值后，不再执行修正过程。步骤s2中，指定值可以根据低压转速的摆动量给定。
40.另外对本技术的调节原理进行说明。
41.1、针对风扇可调静子叶片角度α1对主燃油流量的修正原理
42.根据风扇部件特性可知，当风扇可调静子叶片角度α1偏关后，风扇的空气流量w2和风扇压比π
fan
均会减小，会导致风扇所需功l
fan
降低，见公式(1)。此时，低压涡轮功率维持不变，导致低压转速上升，控制系统通过降低主燃油流量保证低压转速不变。因此，当风扇可调静子叶片角度α1出现异常偏关时，可以通过提前降低主燃油流量，避免低压转速出现超转。
给定值每放大1％，控制系统在计算的供油量w
f_α1当前时刻
基础上，进一步降低δw
f_a8
；
60.当发动机喷口按实测π
t
进行控制时，按当前时刻的π
t
实测值相对π
t
给定值每放大1％，控制系统在计算的供油量w
f_α1当前时刻
的基础上，进一步降低δw
f_πt
；
[0061][0062]
其中：
[0063][0064]
其中，δw
f_πt
为涡轮落压比π
t
每放大1％，保证低压转速不变的情况下，发动机主燃油流量需要降低的百分比值；δw
f_a8
为喷口面积a8每放大1％，保证低压转速不变的情况下，发动机主燃油流量需要降低的百分比值。
[0065]
本技术第二方面提供了一种与上述方法对应的航空发动机防止低压转速超转的控制装置，主要包括：
[0066]
低压转速获取模块，用于实时获取低压转速测量值；
[0067]
主燃油流量修正模块，用于当所述低压转速测量值超过设定值，则进行主燃油流量修正，所述设定值为在控制计划给定值的基础上上浮指定值后形成，所述主燃油流量修正模块包括：
[0068]
第一修正单元，用于基于静子叶片角度相对于给定值的偏关程度执行降低所述主燃油流量的第一修正，以及第二修正单元，用于基于发动机喷口相对于给定值的偏开程度执行降低所述主燃油流量的第二修正。
[0069]
在一些可选实施方式中，所述第一修正单元包括：
[0070]
第一燃油降低百分比计算子单元，用于确定当前时刻测量的静子叶片角度相对于静子叶片角度给定值的第一角度差值，按每一度角度差值对应的燃油降低百分比计算所述第一角度差值对应的第一燃油降低百分比；
[0071]
控制系统给定燃油获取子单元，用于确定由控制系统计算的当前时刻的供油量；
[0072]
第一修正子单元，用于在当前时刻的供油量的基础上，按所述第一燃油降低百分比计算当前时刻修正后的供油量。
[0073]
在一些可选实施方式中，所述控制系统给定燃油获取子单元中，控制系统计算的当前时刻的供油量为前一时刻的供油量减去设定油量后形成的，所述设定油量为基于实际转速与给定转速差值计算出来的当前时刻主燃油降低量。
[0074]
在一些可选实施方式中，所述第二修正单元包括：
[0075]
喷口控制方式确定子单元，用于确定发动机的喷口控制方式，所述喷口控制方式包括按面积控制或者按涡轮落压比控制；
[0076]
第二第三燃油降低百分比计算子单元，用于当所述喷口控制方式为按面积控制
时，确定当前时刻的喷口面积相比于喷口面积给定值的第二放大百分比，按每一放大百分比对应的燃油降低百分比计算所述第二放大百分比对应的第二燃油降低百分比，当所述喷口控制方式为按落压比控制时，确定当前时刻的涡轮落压比相比于涡轮落压比给定值的第三放大百分比，按每一放大百分比对应的燃油降低百分比计算所述第三放大百分比对应的第三燃油降低百分比；
[0077]
第二修正子单元，用于基于所述第二燃油降低百分比或者第三燃油降低百分比，在当前时刻的供油量基础上，修正所述供油量。
[0078]
本技术可以根据实测的可调静子叶片角度和喷口面积与给定值的偏离程度，逐步加大降低主燃油量值(偏离程度越大，主燃油流量的降低越多)，保证异常情况下发动机低压转子转速不会出现超转，提高发动机的任务完成率，降低事故症候的发生概率，提高用户使用感受。
[0079]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。