一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法、系统和控制方法与流程

本发明属于涡轮轴发动机，具体涉及一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法、系统和控制方法。

背景技术：

1、舰载直升机在舰面停留时会受到强风、舰船颠簸的影响，容易发生倾倒。特别是在直升机起动和地面慢车过程中，旋翼会持续转动，此时直升机还会受到旋翼升力作用，该作用力加剧了机身的不稳定性，更加容易增大直升机倾倒几率；因此，舰载直升机在到达地面慢车状态之前，一般采用旋翼刹车装置禁锢旋翼，达到地面慢车状态后再松开刹车装置；相较于正常起动，刹车起动的发动机输出轴和直升机传动系统所受扭矩大大增加，如果扭矩超过限制阀值，可能损坏发动机和传动系统，飞行员一般通过燃气发生器转速与刹车起动扭矩的关系，决断松开刹车装置的时机，但是该种方式危险性较大，因此，需在台架完成刹车起动验证试验。

2、为保证试验安全，现有技术中在台架刹车起动试验前一般采取类比分析(与已完成了刹车起动试验的发动机类比气动力、轴强度等)和逐级试验法(分别在30％ng、40％ng、50％ng···地面慢车转速松开刹车装置)；但是，类比分析误差较大，逐级试验法耗费较多试验资源，且依旧存在一定未知风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，以解决上述背景技术中提出现有的航载直升机在刹车起动试验过程中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，包括基于航载直升机正常起动和正常停车条件下的试验数据对刹车起动中的刹车扭矩进行计算，所述方法包括：

3、构建正常起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴起动转速变化率的关系式一；

4、构建正常停车试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴停车转速变化率的关系式二；

5、基于刹车起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系，结合所述关系式一和关系式二，得到所述刹车起动试验条件下，动力涡轮轴刹车扭矩的计算公式。

6、优选的，所述关系式一构成为所述动力涡轮轴起动转速变化率同作用于所述动力涡轮轴的驱动力矩、动力涡轮轴阻力矩以及水力测功器第一力矩的等式。

7、优选的，所述关系式二构成为所述涡轮动力轴停车转速变化率同作用于所述动力涡轮轴的阻力矩和水力测功器第二力矩的等式。

8、优选的，所述动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系构成为作用于所述动力涡轮轴刹车扭矩和驱动力矩的平衡关系。

9、优选的，所述基于刹车起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系，结合所述关系式一和关系式二，得到所述刹车起动试验条件下，动力涡轮轴刹车扭矩的计算公式包括：

10、基于所述关系式一，得到通过所述动力轴起动转速变化率计算所述驱动力矩的表达式一；

11、基于所述关系式二，得到通过所述动力轴停车转速变化率计算所述阻力矩的表达式二；

12、基于所述表达式一和表达式二，得到通过所述动力轴起动转速变化率和第二转动转速变化率计算所述驱动力矩的表达式三；

13、基于所述驱动力矩和刹车扭矩的平衡关系，通过所述表达式三计算所述刹车扭矩。

14、优选的，所述方法还包括基于所述动力涡轮轴的刹车扭矩和传动系统的传动比对输出轴的扭矩进行计算。

15、一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的控制方法，基于上述方法所获取的刹车扭矩的计算值，对应设置刹车起动时，动力涡轮轴刹车扭矩的保护值

16、优选的，所述保护值为所述计算值的40％-60％。

17、优选的，所述控制方法还包括当所述涡轮动力轴的扭矩达到所述保护值时，数控系统控制涡轮轴发动机停车。

18、一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算系统，基于航载直升机正常起动和正常停车条件下的试验数据对刹车起动中的刹车扭矩进行计算，所述系统包括：

19、关系式一构建模块，其配置为构建正常起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴起动转速变化率的关系式一；

20、关系式二构建模块，其配置为构建正常停车试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴停车转速变化率的关系式二；

21、刹车扭矩计算模块，其配置为基于刹车起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系，结合所述关系式一和关系式二，得到所述刹车起动试验条件下，动力涡轮轴刹车扭矩的计算公式。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、本申请通过构建正常起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴起动转速变化率的关系式一和构建正常停车试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴停车转速变化率的关系式二；并基于刹车起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系，结合所述关系式一和关系式二，从而得到动力涡轮轴刹车扭矩的计算公式，计算误差小且安全性高。

技术特征：

1.一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，其特征在于：基于航载直升机正常起动和正常停车条件下的试验数据对刹车起动中的刹车扭矩进行计算，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，其特征在于：所述关系式一构成为所述动力涡轮轴起动转速变化率同作用于所述动力涡轮轴的驱动力矩、动力涡轮轴阻力矩以及水力测功器第一力矩的等式。

3.根据权利要求2所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，其特征在于：所述关系式二构成为所述涡轮动力轴停车转速变化率同作用于所述动力涡轮轴的阻力矩和水力测功器第二力矩的等式。

4.根据权利要求3所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，其特征在于：所述动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系构成为作用于所述动力涡轮轴刹车扭矩和驱动力矩的平衡关系。

5.根据权利要求4所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，其特征在于：所述基于刹车起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩的平衡关系，结合所述关系式一和关系式二，得到所述刹车起动试验条件下，动力涡轮轴刹车扭矩的计算公式包括：

6.根据权利要求1或5所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，其特征在于：所述方法还包括基于所述动力涡轮轴的刹车扭矩和传动系统的传动比对输出轴的扭矩进行计算。

7.一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的控制方法，其特征在于：基于权利要求1-6中任一项所述的方法所获取的刹车扭矩的计算值，对应设置刹车起动时，动力涡轮轴刹车扭矩的保护值。

8.根据权利要求7所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的控制方法，其特征在于：所述保护值为所述计算值的40％-60％。

9.根据权利要求所述的一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括当所述涡轮动力轴的扭矩达到所述保护值时，数控系统控制涡轮轴发动机停车。

10.一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算系统，其特征在于：基于航载直升机正常起动和正常停车条件下的试验数据对刹车起动中的刹车扭矩进行计算，所述系统包括：

技术总结
本发明公开了一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法、系统和控制方法，属于涡轮轴发动机技术领域，该一种燃气涡轮轴发动机刹车起动扭矩的计算方法，包括构建正常起动试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴起动转速变化率的关系式一；构建正常停车试验条件下，动力涡轮轴所受扭矩和动力涡轮轴停车转速变化率的关系式二。通过构建关系式的方式，从而得到动力涡轮轴刹车扭矩的计算公式，计算误差小且安全性高。

技术研发人员：邹黎,皮星,王旭,陈岗,张波,朱明勇
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14