專利名稱：以主動間隙控制補(bǔ)償葉片尖端間隙惡化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于補(bǔ)償燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化(deterioration)的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)，例如推力、燃料消耗率(SFC)和排氣溫度(EGT)裕度很強(qiáng)地取決于渦輪機(jī)葉片尖端和圍繞渦輪機(jī)葉片的靜態(tài)密封件或罩之間的間隙。在發(fā)動機(jī)的壽命期間，這些間隙趨向于作為葉片摩擦、氧化和腐蝕的結(jié)果而增加，因此導(dǎo)致發(fā)動機(jī)性能的惡化。很希望地是補(bǔ)償此惡化。
已熟知飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的發(fā)動機(jī)效率惡化和燃料消耗率的增加的主要因素是在渦輪機(jī)葉片尖端和圍繞的靜態(tài)密封件或罩之間的間隙的逐漸增加。尖端間隙惡化增加了渦輪機(jī)的工作流體越過渦輪機(jī)內(nèi)的單個轉(zhuǎn)子級以及越過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)壓縮機(jī)級的泄漏的量。這樣的泄漏降低了總發(fā)動機(jī)效率，因此提高了總?cè)剂舷穆省?br> 此增加直接地涉及自發(fā)動機(jī)第一次投入使用后或在進(jìn)行發(fā)動機(jī)維護(hù)以使尖端間隙返回到或接近初始規(guī)格后的發(fā)動機(jī)使用的累積。這典型地涉及替換或整修密封件和/或葉片尖端，這是耗費(fèi)時間的且昂貴的過程。在剛安裝后，葉片尖端間隙最小且密封有效性最大。葉片尖端間隙和密封有效性當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行了不斷增加的循環(huán)數(shù)后惡化。
改進(jìn)葉片尖端密封件的磨損壽命和有效性的一個方法是“主動間隙控制”。主動間隙控制調(diào)整了來自發(fā)動機(jī)風(fēng)扇和/或壓縮機(jī)的冷空氣流，該空氣流噴射在高壓渦輪機(jī)殼體上以在某些運(yùn)行情況下，即在穩(wěn)定狀態(tài)、高海拔巡航條件下相對于高壓渦輪機(jī)葉片尖端縮小殼體。冷卻空氣可以流動到或噴射在其他用于支承圍繞葉片尖端的罩或密封件的靜態(tài)結(jié)構(gòu)上。調(diào)整的冷卻空氣流在預(yù)先選擇的發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件下使用，且設(shè)計(jì)為允許發(fā)動機(jī)對于其運(yùn)行循環(huán)的大多數(shù)以最小密封間隙運(yùn)行，同時降低或消除密封件和葉片尖端之間的干涉或磨蝕，該干涉和磨蝕可能在瞬態(tài)情況中發(fā)生，例如起飛、減速等。
裝配有主動間隙控制的發(fā)動機(jī)仍受到與累積發(fā)動機(jī)使用有關(guān)的葉片尖端間隙惡化。已知了測量運(yùn)行葉片尖端間隙和通過機(jī)械或熱方式來修改間隙的嘗試。也已知通過僅響應(yīng)于累積的發(fā)動機(jī)使用參數(shù)的漸增的外部冷卻空氣流增加來周期性恢復(fù)葉片尖端間隙。這樣的方法在美國專利No.4,856,272中披露。此方法建立了在定期檢修之間的預(yù)先確定的發(fā)動機(jī)使用間隔時在發(fā)動機(jī)主動間隙控制系統(tǒng)內(nèi)的增加的改變。此增加和使用間隔從對多個類似地構(gòu)造的發(fā)動機(jī)的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)預(yù)先確定，從而允許對特定的發(fā)動機(jī)的調(diào)整唯一地基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行的累積的小時或循環(huán)完成。
很希望在密封件和/或葉片尖端替換或整修之間能在飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)維持或恢復(fù)盡可能多的優(yōu)化葉片尖端間隙。也很希望精確地且自動地補(bǔ)償葉片尖端間隙因磨損而增加導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)性能的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
補(bǔ)償在飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的葉片尖端和圍繞的罩之間的葉片尖端間隙惡化的方法包括基于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的分別在固定個數(shù)的運(yùn)行發(fā)動機(jī)飛行循環(huán)內(nèi)平均的至少一個或多個移動平均確定一個或多個變量，基于變量計(jì)算葉片尖端間隙惡化，和基于一個或多個變量調(diào)節(jié)熱控制空氣的流速以反對葉片尖端間隙惡化。發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以從包括如下項(xiàng)的組內(nèi)選擇發(fā)動機(jī)循環(huán)的運(yùn)行數(shù)、起飛和巡航排氣溫度、巡航渦輪機(jī)效率、起飛和巡航最大渦輪機(jī)速度和巡航燃料流。
方法可以進(jìn)一步包括確定葉片尖端封閉的量以反對葉片尖端間隙惡化，和當(dāng)量滿足對于調(diào)節(jié)熱控制空氣的流速的漸增標(biāo)準(zhǔn)時調(diào)節(jié)熱控制空氣的流速。變量可以包括發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的移動平均和相應(yīng)的基線之間的差異。方法可以進(jìn)一步包括從將百分比與變量相聯(lián)系的百分比函數(shù)確定變量的因?yàn)樵谌~片尖端和罩之間的徑向葉片尖端間隙的百分比，且然后從將分量惡化與百分比相聯(lián)系的分量惡化函數(shù)確定分量惡化。


本發(fā)明的前述方面和其他特征在如下的結(jié)合附圖的描述中解釋，各圖為圖1是圖示了飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)主動間隙控制系統(tǒng)的示意性截面圖，主動間隙控制系統(tǒng)使用了基于發(fā)動機(jī)性能參數(shù)的移動平均的葉片尖端間隙惡化補(bǔ)償方法；圖2是圖示了在圖1中圖示的主動間隙控制系統(tǒng)內(nèi)使用的葉片間隙控制設(shè)備的截面圖；圖3是圖示了用于為在圖1中圖示的主動間隙控制系統(tǒng)內(nèi)使用的葉片尖端間隙惡化補(bǔ)償方法確定葉片尖端惡化DT的方法的流程圖；圖4是一般地圖示了補(bǔ)償圖1中圖示的惡化的葉片尖端間隙封閉的分量和發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的移動平均之間的關(guān)系的圖；圖5是圖示了補(bǔ)償圖1中圖示的惡化的葉片尖端間隙封閉的分量和發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的移動平均之間的另一個典型關(guān)系的圖；圖6是圖示了補(bǔ)償圖4中圖示的惡化的葉片尖端間隙封閉的分量和發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的移動平均之間的典型關(guān)系的兩步流程圖；圖7是圖示了補(bǔ)償圖1中圖示的惡化的葉片尖端間隙封閉的典型分量和典型發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的移動平均之間的另一個典型關(guān)系的一組流程圖；圖8是圖示了葉片尖端間隙和在圖2中圖示的惡化的放大的截面圖；圖9是圖示了在圖8中圖示的主動間隙控制流動模型中使用的葉片尖端惡化項(xiàng)的預(yù)先確定的或計(jì)算的上邊界和下邊界的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1的截面圖中示意性地圖示了包括主動間隙控制系統(tǒng)12的飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的典型的實(shí)施例。主動間隙控制系統(tǒng)12包括用于補(bǔ)償葉片尖端間隙惡化DT的方法，葉片尖端間隙惡化DT圖示為圖9中的發(fā)動機(jī)循環(huán)的函數(shù)，方法基于發(fā)動機(jī)性能參數(shù)P的函數(shù)F或多個函數(shù)的一個或多個移動平均MAVG。發(fā)動機(jī)10以串流關(guān)系具有包括風(fēng)扇14的風(fēng)扇部分13、增壓器或低壓壓縮機(jī)(LPC)16、高壓壓縮機(jī)(HPC)18、燃燒部分20、高壓渦輪機(jī)(HPT)22和低壓渦輪機(jī)(LPT)24。繞發(fā)動機(jī)中心線8布置的高壓軸26驅(qū)動地將HPT 22連接到HPC18，且低壓軸28驅(qū)動地將LPT24連接到LPC 16和風(fēng)扇14。HPT22包括具有安裝在其外圍的渦輪機(jī)葉片34的HPT轉(zhuǎn)子30。
在圖2中圖示了通過前部和后部殼體鉤68和70接附到HPT 22的徑向外殼體66的定子組件64。定子組件64包括由前部和后部罩鉤74和76安裝到環(huán)形分段罩支承件80上的環(huán)形分段定子罩72。罩72圍繞了轉(zhuǎn)子30的渦輪機(jī)葉片34且?guī)椭档屠@葉片34的徑向外葉片尖端82的流動泄漏。主動間隙控制系統(tǒng)12用于最小化在葉片尖端82和罩72之間的徑向葉片尖端間隙CL，特別是在如圖8中圖示的發(fā)動機(jī)10的巡航運(yùn)行期間。
在工業(yè)中已熟知，小的渦輪機(jī)葉片尖端間隙CL提供了更低的運(yùn)行燃料消耗率(SFC)且因此很大程度上節(jié)約燃料。為以最小量的時間延遲來更有效地控制葉片尖端間隙CL和熱控制(取決于運(yùn)行情況的冷卻或加熱)空氣流，提供了前部和后部熱控制環(huán)84和86。前部和后部熱控制環(huán)84和86與外部殼體66聯(lián)合且可以與各殼體制成整體(如在圖2中圖示)，以螺栓或其他地緊固到殼體，或機(jī)械地從殼體分離但與殼體密封接合。熱控制環(huán)提供了熱控制質(zhì)量以更有效地徑向向內(nèi)移動定子罩72(如果設(shè)計(jì)為如此則向外移動定子罩72)，以調(diào)節(jié)葉片尖端間隙CL。噴射管60將熱控制空氣36(冷卻空氣)沖擊在前部和后部熱控制環(huán)84和86上，且如果期望則將熱控制空氣36沖擊在外殼體66上，以導(dǎo)致定子罩72徑向向內(nèi)移動來收緊或最小化葉片尖端間隙CL。
參考圖1和圖2，壓縮的風(fēng)扇空氣供給32可以用作用于熱控制空氣36的源，熱控制空氣36通過軸向空氣供給管42供給到一般地在40處示出的渦輪機(jī)葉片尖端間隙控制設(shè)備。到軸向空氣供給管42的空氣供給入口19位于布置在風(fēng)扇14下游的風(fēng)扇旁通道15內(nèi)的出口導(dǎo)向輪葉17下游。布置在空氣供給管42內(nèi)的空氣閥44控制流過它的熱控制空氣36的總量。熱控制空氣36在此處圖示的主動間隙控制系統(tǒng)12的典型實(shí)施例內(nèi)是冷卻空氣。冷卻空氣可控制地從圍繞增壓器或低壓壓縮機(jī)(LPC)16的風(fēng)扇旁通道15流動通過軸向空氣供給管42到渦輪機(jī)葉片尖端間隙控制設(shè)備40的分配歧管50。
空氣閥44和被沖擊用于控制渦輪機(jī)葉片尖端間隙CL(在圖2中圖示)的熱控制空氣36的量由控制器48控制?？刂破?8是數(shù)字電子發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)常稱為全權(quán)限數(shù)字電子控制(FADEC)，且控制器48如果期望則控制沖擊到前部和后部熱控制環(huán)84和86上的熱控制空氣36的量和溫度，且因此控制渦輪機(jī)葉片尖端間隙CL。歧管50包括環(huán)形集管54，它將冷卻空氣分配到多個增壓區(qū)56，增壓區(qū)56又將冷卻空氣分配到多個噴射管60，如在圖2中圖示。
算法或數(shù)學(xué)計(jì)算的主動間隙控制流動模型在后文中稱為ACC流動模型92，它用于控制渦輪機(jī)葉片尖端間隙CL且在控制器48內(nèi)存儲且運(yùn)行。ACC流動模型92基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)和發(fā)動機(jī)的各種零件的物理特性?？刂破?8基于計(jì)算ACC流動模型92發(fā)送閥位置信號到空氣閥44，以控制熱控制空氣36的總量?？諝忾y44根據(jù)閥位置信號漸增地打開。ACC流動模型92至少部分地基于葉片尖端惡化DT的計(jì)算的量。徑向葉片尖端間隙CL包括當(dāng)發(fā)動機(jī)使用過增加的時間量和循環(huán)后葉片尖端惡化DT的增加量，如圖9中圖示。在此處圖示的典型的實(shí)施例中，ACC流動模型92包括添加的惡化項(xiàng)，以考慮到葉片尖端惡化DT的量。在FADEC中運(yùn)行間隙模型程序CLM作為ACC流動模型92的部分，以確定葉片尖端惡化DT的量。如在圖3的流程圖中圖示，在發(fā)動機(jī)啟動后間隙模型程序CLM在FADEC后臺運(yùn)行。
計(jì)算的渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DT由渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL反對。計(jì)算的渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DT通過DT與表示為F(MAVG(I))的MAVG(I)的函數(shù)F的關(guān)系曲線分別基于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)的一個或多個移動平均MAVG(I)，如圖4中圖示。I代表對于被使用的不同的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P的個數(shù)的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)，例如如果5個不同的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)被使用，則I＝1至5。
渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL和計(jì)算的渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DT可以分別基于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)的一個或多個移動平均MAVG(I)的一個或多個函數(shù)F(I)。移動平均是在一個周期內(nèi)的平均，該周期是運(yùn)行發(fā)動機(jī)飛行循環(huán)NC的固定個數(shù)。在此提出的典型的方法使用50個發(fā)動機(jī)循環(huán)周期，如在圖3中圖示。熱控制空氣36的流速被調(diào)節(jié)為實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL以反對葉片尖端間隙惡化DT。尖端間隙惡化DT由在控制器48內(nèi)存儲和運(yùn)行的間隙惡化補(bǔ)償模型94確定，如在圖1中指示。
發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以包括發(fā)動機(jī)循環(huán)運(yùn)行數(shù)、起飛和巡航排氣溫度EGT、巡航渦輪機(jī)效率、起飛和巡航最大渦輪機(jī)速度N、巡航燃料流等。方法可以使用一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P的移動平均MAVG與一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的各自的基線B之間的差異D?；€B可以從預(yù)存在的值基于經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)或分析技術(shù)選擇，或如在此處圖示的方法中基于在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間測量的或確定的值選擇。移動平均在此圖示為最初50個發(fā)動機(jī)循環(huán)周期內(nèi)的平均。在此基線也是移動平均，它是在最初50個發(fā)動機(jī)循環(huán)周期內(nèi)的平均，如在圖3中圖示。
計(jì)算的尖端間隙惡化DT因此可以基于在此被稱為一個或多個變量V，一個或多個變量V包括一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P的一個或多個移動平均，和/或一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P的移動平均MAVG與一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的各自的基線B之間差異D，或二者的組合。V(I)可以是發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)，例如發(fā)動機(jī)循環(huán)總數(shù)。因此V(I)＝D(I)或MAV(I)或P(I)，I＝1至N，其中N是在方法中用于確定計(jì)算的尖端間隙惡化DT的發(fā)動機(jī)參數(shù)P的個數(shù)，如在圖5中圖示。如果一個V(I)是P(I)，例如發(fā)動機(jī)循環(huán)，則使用基于一個或多個移動平均MAVG或移動平均MAVG與發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P的一個或多個的各自的基線B之間的差異D的至少一個其他的V(I)。
在此圖示的用于計(jì)算葉片尖端間隙惡化DT的典型的方法使用了在FADEC內(nèi)存儲和運(yùn)行的計(jì)算的合成發(fā)動機(jī)葉片尖端間隙惡化DTC模型。在FADEC內(nèi)運(yùn)行間隙模型程序CLM作為ACC流動模型92的部分，以確定葉片尖端惡化DT的量，例如計(jì)算的合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DTC。合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DTC由分量惡化DCL(I)組成，其中I代表不同的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)，如圖(7)中的DCL(1)至DCL(7)所圖示?？偟幕蚝铣傻臏u輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DTC首先通過確定所有分量惡化DCL(I)且然后通過將所有分量惡化DCL(I)加和來計(jì)算。對于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)的每個，存在不同的分量惡化DCL(I)。
圖7中圖示了發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P以及循環(huán)的一個或多個的移動平均的數(shù)個特定的變量V。變量V的一個是發(fā)動機(jī)循環(huán)，剩余變量V是發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P的一個或多個的移動平均與一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的各自的基線B之間的差異D。圖7中圖示的差異D是對于起飛和巡航排氣溫度DTEGT和DCEGT、巡航渦輪機(jī)效率DTEFF、起飛和巡航最大渦輪機(jī)速度DTN和DCN以及巡航燃料流DWF的移動平均與其相應(yīng)的基線B之間的差異。
分量惡化DCL(I)分別基于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)的至少一個或多個移動平均。在此圖示的典型的方法示出了分量惡化DCL(I)基于數(shù)個變量V(I)，數(shù)個變量V(I)又基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)的一個或多個的移動平均。變量V(I)的一個是發(fā)動機(jī)循環(huán)的移動平均，且剩余變量V(I)是發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)的一個或多個的移動平均與一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的各自的基線之間的差異D(I)。差異D(I)是基線B(I)與起飛和巡航排氣溫度DTEGT和DCEGT、巡航渦輪機(jī)效率DTEFF、起飛和巡航最大渦輪機(jī)速度DTN和DCN以及巡航燃料流DWF的各自的移動平均MAVG(I)之間的差異。
在此圖示的典型的方法使用了由存儲在FADEC內(nèi)的主動間隙控制流動模型ACC流動模型92執(zhí)行的兩步過程，以確定分量惡化DCL(I)。在圖6中圖示為步驟1的第一步是確定因?yàn)槿~片尖端82和罩72之間的徑向葉片尖端間隙CL的變量V(I)的百分比％V(I)。在控制器48或FADEC內(nèi)存儲為變量V(I)的函數(shù)的百分比函數(shù)％F(I)用于確定百分比％V(I)。存在許多已知的方法以在FADEC內(nèi)存儲函數(shù)，在此圖示的一個是表。使用查表方法或方案來基于各自的變量V(I)確定百分比函數(shù)％F(I)的值。查表方法通常存儲作為變量的函數(shù)的值且使用多種插值方案來確定對于給定輸入值，例如V(I)的輸出值，例如％V(I)。
在圖6中圖示為步驟2的第二步是確定分量惡化DCL(I)，DCL(I)作為在步驟1中確定的百分比％V(I)的分量惡化函數(shù)FDCL(I)存儲。分量惡化DCL(I)存儲在控制器48或FADEC內(nèi)。存在許多已知的方法來在FADEC內(nèi)存儲函數(shù)，在此圖示的一個是表，且使用查表方法或方案來基于對各變量V(I)的百分比函數(shù)％V(I)的值確定分量惡化DCL(I)的值。查表方法通常存儲作為變量的函數(shù)的值且使用多種插值方案來確定對于給定輸入值，例如％V(I)的輸出值，例如DCL(I)。分量惡化DCL(I)然后被加和以計(jì)算合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DCL。
在分量惡化DCL(I)被加和以計(jì)算合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DCL前，置信或加權(quán)因數(shù)CF(I)可以應(yīng)用于分量惡化DCL(I)。對于K個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)P(I)使用置信或加權(quán)因數(shù)CF(I)，合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DCL＝(CF(1)*DCL(1)+CF(2)*DCL(2)+...+CF(K)*DCL(K))/(CF(1)+CF(2)+...+CF(K))。移動平均是在預(yù)先確定的發(fā)動機(jī)循環(huán)個數(shù)NC或移動平均周期內(nèi)的平均，使得不改變渦輪機(jī)葉片尖端基線間隙CLB，直到至少預(yù)先確定的發(fā)動機(jī)循環(huán)個數(shù)NC后。渦輪機(jī)葉片尖端間隙基線是典型地基于零件圖尺寸的組件名義冷間隙。
具有算法或表格形式的函數(shù)F(I)，例如在圖7中的函數(shù)F(1)至函數(shù)F(7)存儲在控制器48內(nèi)，由其可以確定分量葉片尖端間隙惡化DCL(I)。在此圖示的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)是高壓渦輪機(jī)效率HPTEFF、燃料流WF、起飛和巡航排氣溫度EGT、起飛和巡航最大N2(高壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度)輸入以確定。在起飛期間測量且記錄起飛發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)值，而在穩(wěn)定巡航情況下，例如在飛行循環(huán)期間達(dá)到巡航高度后大約10分鐘記錄巡航發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)值，如在圖3中所指示。
在此圖示的方法的典型實(shí)施例根據(jù)閥位置信號漸增地打開空氣閥44，使得通過漸增地增加渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL來反對計(jì)算的渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DT，渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL的漸增增加在此圖示為0.005英寸的增量，如在圖9中圖示?？諝忾y44漸增地打開，因此增加了漸增地流動的熱控制空氣36的總量且漸增地增加了渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL的量。在渦輪機(jī)葉片尖端封閉TCL內(nèi)增加的典型的增量在此圖示為0.005英寸。
如果計(jì)算的渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化DT分別在預(yù)先確定的或計(jì)算的上邊界UB和下邊界LB內(nèi)，則在此圖示的方法的典型實(shí)施例僅打開空氣閥44，這如在此圖示的典型實(shí)施例內(nèi)可以基于如在圖9內(nèi)圖示的發(fā)動機(jī)循環(huán)的運(yùn)行數(shù)。
雖然在此已描述了被認(rèn)為是優(yōu)選的和典型的本發(fā)明的實(shí)施例，但以此處的教示本發(fā)明的其他修改將變得對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯見，因此希望在附帶的權(quán)利要求書中保護(hù)所有這些落入本發(fā)明的實(shí)際精神和范圍內(nèi)的修改。因此，希望通過美國專利保護(hù)的是在如下的權(quán)利要求書中限定和區(qū)分的本發(fā)明。
術(shù)語列表08.發(fā)動機(jī)中心線10.飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)12.主動間隙控制系統(tǒng)13.風(fēng)扇部分14.風(fēng)扇15.風(fēng)扇旁通道16.增壓器或低壓壓縮機(jī)(LPC)17.出口導(dǎo)向輪葉18.高壓壓縮機(jī)(HPC)19.空氣供給入口20.燃燒部分22.高壓渦輪機(jī)(HPT)24.低壓渦輪機(jī)(LPT)26.高壓軸28.低壓軸30.HPT轉(zhuǎn)子32.風(fēng)扇空氣供給34.渦輪機(jī)葉片36.熱控制空氣40.渦輪機(jī)葉片尖端間隙控制設(shè)備42.空氣供給管44.空氣閥48.控制器50.分配歧管54.集管56.增壓區(qū)60.噴射管64.定子組件66.外部殼體68.前部殼體鉤70.后部殼體鉤
72.罩74.前部罩鉤76.后部罩鉤80.罩支承件82.葉片尖端84.前部熱控制環(huán)86.后部熱控制環(huán)92.ACC流動模型94.間隙惡化補(bǔ)償模型CL-葉片尖端間隙DT-葉片尖端間隙惡化B-基線D-差異F-函數(shù)P-參數(shù)V-變量NC-飛行循環(huán)/發(fā)動機(jī)循環(huán)UB-上邊界LB-下邊界CLB-尖端基線間隙CLM-間隙模型程序EGT-排氣溫度SFC-燃料消耗率TCL-渦輪機(jī)葉片尖端封閉
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)償在飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的葉片尖端(82)和圍繞的罩(72)之間的葉片尖端間隙惡化(DT)的方法，該方法包括基于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的分別在固定個數(shù)的運(yùn)行發(fā)動機(jī)飛行循環(huán)內(nèi)平均的至少一個或多個移動平均確定一個或多個變量(V)，基于變量(V)計(jì)算葉片尖端間隙惡化(DT)，和基于該一個或多個變量調(diào)節(jié)熱控制空氣(36)的流速以反對葉片尖端間隙惡化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從包括如下項(xiàng)的組中選擇的一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)發(fā)動機(jī)循環(huán)的運(yùn)行數(shù)、起飛和巡航排氣溫度(EGT)、巡航渦輪機(jī)效率、起飛和巡航最大渦輪機(jī)速度和巡航燃料流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括確定葉片尖端封閉的量以反對葉片尖端間隙惡化，和當(dāng)量滿足對于調(diào)節(jié)熱控制空氣(36)的流速的漸增標(biāo)準(zhǔn)時調(diào)節(jié)熱控制空氣(36)的流速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中變量包括一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的一個或多個移動平均分別與一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的一個或多個基線之間的差異。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括通過計(jì)算合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化(DTC)來計(jì)算葉片尖端間隙惡化(DT)，包括來自變量(V(I))的相應(yīng)的變量的分量惡化(DCL(I))和將分量加和，以確定葉片尖端間隙惡化(DT)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括從將百分比(％V(I))與變量(V(I))相聯(lián)系的百分比函數(shù)(％F(I))確定變量(V(I))的因?yàn)樵谌~片尖端(82)和罩(72)之間的徑向葉片尖端間隙(CL)的百分比(％V(I))，且然后從將分量惡化(DCL(I))與百分比(％V(I))相聯(lián)系的分量惡化函數(shù)(FDCL(I))確定分量惡化(DCL(I))。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括確定葉片尖端封閉的量以反對葉片尖端間隙惡化，和當(dāng)量滿足對于調(diào)節(jié)熱控制空氣(36)的流速的漸增標(biāo)準(zhǔn)且葉片尖端間隙惡化在基于發(fā)動機(jī)循環(huán)的運(yùn)行數(shù)的預(yù)先確定的或計(jì)算的上邊界和下邊界內(nèi)時調(diào)節(jié)熱控制空氣(36)的流速。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中變量包括一個或多個移動平均的第一部分分別與一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的第一部分的相應(yīng)的基線之間的差異分別與一個或多個移動平均的第二部分的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括通過計(jì)算合成渦輪機(jī)葉片尖端間隙惡化(DTC)來計(jì)算葉片尖端間隙惡化(DT)，包括來自變量(V(I))的相應(yīng)的變量的分量惡化(DCL(I))和將分量加和，以確定葉片尖端間隙惡化(DT)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括從將百分比(％V(I))與變量(V(I))相聯(lián)系的百分比函數(shù)(％F(I))確定變量(V(I))的因?yàn)樵谌~片尖端(82)和罩(72)之間的徑向葉片尖端間隙(CL)的百分比(％V(I))，且然后從將分量惡化(DCL(I))與百分比(％V(I))相聯(lián)系的分量惡化函數(shù)(FDCL(I))確定分量惡化(DCL(I))。
全文摘要
補(bǔ)償在飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的葉片尖端(82)和圍繞的罩(72)之間的葉片尖端間隙惡化的方法，方法包括基于一個或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的分別在固定個數(shù)的運(yùn)行發(fā)動機(jī)飛行循環(huán)內(nèi)平均的至少一個或多個移動平均確定一個或多個變量(V)和基于一個或多個變量調(diào)節(jié)熱控制空氣(36)的流速以反對葉片尖端間隙惡化。發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以包括發(fā)動機(jī)循環(huán)的運(yùn)行數(shù)、起飛和巡航排氣溫度(EGT)裕度、巡航渦輪機(jī)效率、起飛和巡航最大渦輪機(jī)速度和巡航燃料流。變量的一些或全部可以是發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的移動平均分別與相應(yīng)的基線之間的差異，或變量可以全部是移動平均。流速可以漸增地調(diào)節(jié)。
文檔編號F01D11/24GK101078356SQ20071010457
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者W·L·赫倫, M·W·懷斯曼, J·M·維什瑙斯基, B·E·克拉普, R·G·馬魯茨克 申請人:通用電氣公司