本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的超速保護(hù)。

背景技術(shù)：

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，軸的過(guò)大的旋轉(zhuǎn)速度可能具有嚴(yán)重的后果，特別是和尤其是，導(dǎo)致安裝在軸上的轉(zhuǎn)子盤(pán)損壞。此外，這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常配備有超速保護(hù)設(shè)備，超速保護(hù)設(shè)備接收表示發(fā)動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度的信息，并且當(dāng)例如該旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)或者當(dāng)作為該速度的函數(shù)的加速度超過(guò)閾值時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)的切斷、調(diào)節(jié)或限制。

超速安全功能可由電子超速保護(hù)單元確保，電子超速保護(hù)單元控制伺服閥或者配置為切斷/調(diào)節(jié)/限制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)或防止發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入超速的任何其他元件。

該電子單元通常與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)隔離并通過(guò)飛機(jī)的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)。

這種類(lèi)型的方案的問(wèn)題是超速安全功能由與調(diào)節(jié)功能相同的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)，因此涉及ECU共有的模式，意味著一個(gè)的故障可導(dǎo)致另一個(gè)的故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出如下方案，該方案提供超速安全功能和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的獨(dú)立性的良好折衷，但不存在使供應(yīng)復(fù)雜化的任何需要。

為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提出一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的超速保護(hù)設(shè)備，所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，所述保護(hù)設(shè)備包括：

電壓源，配置為根據(jù)負(fù)的或正的極化來(lái)輸送電壓；

邏輯控制設(shè)備，串聯(lián)連接到電壓源，所述邏輯控制設(shè)備配置為根據(jù)輸送的電壓的極化打開(kāi)或關(guān)閉供應(yīng)系統(tǒng)；

第一電子單元，串聯(lián)連接到電壓源和邏輯控制設(shè)備，所述第一電子單元包括：

第一速度傳感器，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度輸送第一離散電控制信號(hào)；

常閉型第一開(kāi)關(guān)，由所述第一離散電控制信號(hào)控制；

第二電子單元，串聯(lián)連接到電壓源和邏輯控制設(shè)備，所述第二電子單元包括：

第二速度傳感器，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度輸送第二離散電控制信號(hào)；

常閉型第二開(kāi)關(guān)，由所述第二離散電控制信號(hào)控制；

常閉型第一開(kāi)關(guān)和常閉型第二開(kāi)關(guān)具有允許電流經(jīng)過(guò)的‘閉合’狀態(tài)和不允許電流經(jīng)過(guò)的‘打開(kāi)’狀態(tài)；

邏輯控制設(shè)備布置在第一電子單元和第二電子單元兩者之間；

只有電壓具有預(yù)定的極化的情況下，常閉型第一開(kāi)關(guān)和常閉型第二開(kāi)關(guān)才分別對(duì)第一離散電控制信號(hào)和第二離散電控制信號(hào)敏感，對(duì)于該預(yù)定的極化，第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)根據(jù)所述離散電控制信號(hào)允許第一電子單元和第二電子單元隔離或連接電壓源的邏輯控制設(shè)備。

有利地，通過(guò)單獨(dú)地或以其技術(shù)上可能的組合的任何關(guān)聯(lián)實(shí)施的以下可選的特征，完成本發(fā)明：

●第一速度傳感器和第二速度傳感器配置為測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的速度并輸送具有如下?tīng)顟B(tài)的離散電控制信號(hào)：用于發(fā)動(dòng)機(jī)的速度V發(fā)動(dòng)機(jī)的高狀態(tài)，例如V閾值1≤V發(fā)動(dòng)機(jī)<V閾值2，其中V閾值1是航空發(fā)動(dòng)機(jī)超速特性的第一閾值，V閾值2是航空發(fā)動(dòng)機(jī)超速特性的第二閾值；用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度的低狀態(tài)，例如0≤V發(fā)動(dòng)機(jī)<V閾值1和例如V發(fā)動(dòng)機(jī)≥V閾值2，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出故障時(shí)；

●只要第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)從‘打開(kāi)’狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到‘閉合’狀態(tài)同時(shí)邏輯控制設(shè)備開(kāi)啟，則第一電子單元和第二電子單元使邏輯控制設(shè)備與電壓源隔離，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的狀態(tài)的改變導(dǎo)致伺服閥的關(guān)閉。

●第一速度傳感器和第二速度傳感器配置為提供來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的電能，以為所述保護(hù)設(shè)備自動(dòng)供能(autoalimenter)。

●第一速度傳感器和第二速度傳感器是感應(yīng)式的，例如具有發(fā)音輪，或者是交流發(fā)電機(jī)繞組式的，或者是用于測(cè)量速度的有源電傳感器。

●所述設(shè)備包括與電壓源平行地安裝的極化器，所述極化器配置為極化來(lái)自電壓源的電壓。

●第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)由晶體管構(gòu)成，所述晶體管優(yōu)選地是達(dá)靈頓或雙極型晶體管。

本發(fā)明存在許多優(yōu)點(diǎn)。

■兩個(gè)獨(dú)立的外殼上的兩個(gè)獨(dú)立的功能共享單一架構(gòu)；

■在超速安全功能和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間存在完全的隔離；

■可使用來(lái)自飛機(jī)或超速安全功能和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的控制系統(tǒng)的不同的供應(yīng)源；

■供應(yīng)獨(dú)立性免除了關(guān)于控制部件的供應(yīng)功能的耐火性要求；

■由于設(shè)備的操作能力與傳感器的正常運(yùn)行關(guān)聯(lián)，所以改善了故障檢測(cè)。

■設(shè)備的架構(gòu)維持單一致動(dòng)器以防止超速的開(kāi)始并確保操作安全要求，在每次啟動(dòng)之前測(cè)試致動(dòng)設(shè)備的能力，在故障的情況下結(jié)果是不會(huì)啟動(dòng)。

本發(fā)明還涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)第一方面的超速保護(hù)設(shè)備。

本發(fā)明還涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括根據(jù)第一方面的供應(yīng)設(shè)備。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面是純說(shuō)明性和非限制性的且必須針對(duì)附圖考慮的描述，本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將顯露出來(lái)，在附圖中：

-圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備；

-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備的開(kāi)關(guān)的實(shí)施例；

-圖3至5示出了根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備的操作。

在所有附圖中，相似的元件具有相同的參考標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的超速保護(hù)設(shè)備。

飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)包括例如可通過(guò)保護(hù)設(shè)備關(guān)閉或限制的燃料供應(yīng)線10。當(dāng)然，保護(hù)設(shè)備應(yīng)用于包括燃料供應(yīng)設(shè)備的任何旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

當(dāng)然，與本實(shí)施例相關(guān)地描述的發(fā)明可應(yīng)用于用于防止發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始超速(停止，減速等)的任何裝置。

保護(hù)設(shè)備包括電壓源S，電壓源S配置為根據(jù)負(fù)的或正的極化來(lái)輸送電壓V。因此，電壓源S配置為根據(jù)負(fù)的或正的極化來(lái)輸送具有絕對(duì)值|V|的振幅電壓。因此，電壓源輸送根據(jù)施加的極化、等于±V的供應(yīng)電壓。

保護(hù)設(shè)備包括極化器P，極化器P由源于從飛機(jī)發(fā)送的命令的控制信號(hào)CMD#P控制，或者通過(guò)由控制計(jì)算機(jī)(未示出)發(fā)送的命令，基于確保極化的觸發(fā)的特定算法控制(在此不詳細(xì)說(shuō)明)。

結(jié)果是燃料供應(yīng)線10可打開(kāi)或關(guān)閉，通過(guò)非限制性示例，保護(hù)設(shè)備包括邏輯控制設(shè)備，例如串聯(lián)連接到電壓源S的伺服閥ECA。根據(jù)由電壓源S輸送的電壓的極化控制伺服閥ECA。

如從本身已知的，該伺服閥ECA是雙穩(wěn)態(tài)的，因此包括兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)際上，人們認(rèn)為：只要電壓的極化改變以根據(jù)正的或負(fù)的電流供應(yīng)伺服閥ECA，則伺服閥從‘打開(kāi)’狀態(tài)(供應(yīng)線10打開(kāi))運(yùn)動(dòng)到‘關(guān)閉’狀態(tài)(供應(yīng)線10關(guān)閉)。

保護(hù)設(shè)備包括第一電子單元ECU#1，第一電子單元ECU#1串聯(lián)連接到電壓源S和伺服閥ECA，在圖中，第一電子單元ECU#1位于伺服閥的下游。

第一電子單元ECU#1包括：第一速度傳感器C1，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度輸送第一離散電控制信號(hào)CMD#1；常閉型第一開(kāi)關(guān)I1，由第一離散電控制信號(hào)CMD#1控制。

這里詳細(xì)說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“速度傳感器”意指用于通過(guò)物理信息/電信號(hào)轉(zhuǎn)換階段從物理信息例如速度確定控制信號(hào)的組件。

此外，保護(hù)設(shè)備包括第二電子單元ECU#2，第二電子單元ECU#2串聯(lián)連接到電壓源S和伺服閥ECA，在圖中，第二電子單元ECU#2位于伺服閥ECA的上游。

如將明顯的，伺服閥ECA布置為兩個(gè)部件均在第一電子單元ECU#1還有第二電子單元ECU#2之間。

第二電子單元ECU#2包括：第二速度傳感器C2，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度輸送第二離散電控制信號(hào)CMD#2；常閉型第二開(kāi)關(guān)I2，由第二離散電控制信號(hào)CMD#2控制。

人們認(rèn)為：常閉型開(kāi)關(guān)具有允許電流經(jīng)過(guò)的‘閉合’狀態(tài)和不允許電流經(jīng)過(guò)的‘打開(kāi)’狀態(tài)。

第一速度傳感器C1和第二速度傳感器C2配置為測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的速度并輸送呈現(xiàn)如下?tīng)顟B(tài)的離散電控制信號(hào)：

-用于發(fā)動(dòng)機(jī)的速度V發(fā)動(dòng)機(jī)的高狀態(tài)(‘1’)，例如V閾值1≤V發(fā)動(dòng)機(jī)<V閾值2，其中V閾值1是超速特性的第一閾值，V閾值2是超速特性的第二閾值；

-用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的速度的低狀態(tài)(‘0’)，例如0≤V發(fā)動(dòng)機(jī)<V閾值1和例如V發(fā)動(dòng)機(jī)≥V閾值2，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出故障時(shí)。

當(dāng)然，第二閾值高于第一閾值。

因此，對(duì)于已達(dá)到高于第一閾值(V閾值1)的速度的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，高狀態(tài)‘1’對(duì)應(yīng)于不存在故障或不存在超速，低狀態(tài)‘0’對(duì)應(yīng)于超速或故障。通常的第一閾值V閾值1是例如等于航空發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選的巡航速度的30％的航空發(fā)動(dòng)機(jī)速度。

然而，人們認(rèn)為：只要速度等于或大于通常包括在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航速度的110％和130％之間通常是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航速度的120％的第二閾值(V閾值2)，則發(fā)動(dòng)機(jī)處于超速。

此外，第一速度傳感器C1和第二速度傳感器C2在不同的點(diǎn)測(cè)量速度以產(chǎn)生測(cè)量獨(dú)立性，且除了發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)之外沒(méi)有共模。

這確保了充足的耐火性且避免了共模的影響，此外，執(zhí)行路線預(yù)警以確保用于測(cè)量的拓?fù)涓綦x。

這些第一速度傳感器C1和第二速度傳感器C2配置為提供來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的電能，以為所述保護(hù)設(shè)備自動(dòng)供能。

第一傳感器和第二傳感器是感應(yīng)式的，或者更通常地，是能夠提供速度和功率的指示的類(lèi)型。該傳感器用作電源，還用作測(cè)量源。一種類(lèi)型的傳感器例如具有發(fā)音輪，或者是交流發(fā)電機(jī)繞組式的，或者是角位置的有源電傳感器“旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)”。

在保護(hù)設(shè)備中，伺服閥ECA分別由第一電子單元ECU#1和第二電子單元ECU#2環(huán)繞，在某些情況下，第一電子單元ECU#1和第二電子單元ECU#2使伺服閥ECA與電壓源S隔離。

實(shí)際上，對(duì)于電壓的單一極化，第一電子單元ECU#1和第二電子單元ECU#2中的每個(gè)的第一開(kāi)關(guān)I1和第二開(kāi)關(guān)I2對(duì)第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2敏感。

為了更改電壓的極化，保護(hù)設(shè)備包括極化器P，極化器P由作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)：‘啟動(dòng)’、‘減速(即，已啟動(dòng))’的函數(shù)的控制信號(hào)CMD#P控制。

人們認(rèn)為：當(dāng)電壓源S輸送處于正的極化，即等于+V的電壓時(shí)，第一開(kāi)關(guān)I1和第二開(kāi)關(guān)I2對(duì)第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2敏感。

人們還認(rèn)為，當(dāng)極化為正時(shí)：

-對(duì)于第一離散電控制信號(hào)CMD#1＝‘0’(低狀態(tài))，第一開(kāi)關(guān)I1閉合；

-對(duì)于第一離散電控制信號(hào)CMD#1＝‘1’(高狀態(tài))，第一開(kāi)關(guān)I1打開(kāi)；

-對(duì)于第二離散電控制信號(hào)CMD#2＝‘0’(低狀態(tài))，第二開(kāi)關(guān)I2閉合；

-對(duì)于第二離散電控制信號(hào)CMD#2＝‘1’(高狀態(tài))，第二開(kāi)關(guān)I2打開(kāi)。

對(duì)于該正的極化，只要第一開(kāi)關(guān)I1和第二開(kāi)關(guān)I2從‘打開(kāi)’狀態(tài)(CMD#1＝‘0’，CMD#2＝‘0’)運(yùn)動(dòng)到‘閉合’狀態(tài)(CMD#1＝‘1’，CMD#2＝‘1’)而且伺服閥ECA開(kāi)啟，則第一電子單元ECU#1和第二電子單元ECU#2關(guān)閉電壓源S的伺服閥ECA，因此第一開(kāi)關(guān)I1和第二開(kāi)關(guān)I2的狀態(tài)的改變導(dǎo)致伺服閥(ECA)的關(guān)閉。

按照這種方式，確保了兩個(gè)電控制信號(hào)均處于高狀態(tài)以用于關(guān)閉燃料線10，避免了燃料線10的過(guò)早關(guān)閉。實(shí)際上，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)或第二開(kāi)關(guān)中的一個(gè)或另一個(gè)‘打開(kāi)’同時(shí)另一個(gè)開(kāi)關(guān)‘閉合’時(shí)，不能通過(guò)電壓源S供應(yīng)伺服閥ECA。這是更加有利的，其原因是由于第一傳感器C1和第二傳感器C2獨(dú)立地測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)的速度，使得第一電子單元ECU#1和第二電子單元ECU#2是獨(dú)立的。

圖2示出了上文描述的保護(hù)設(shè)備的電子單元(第一ECU#1或第二ECU#2)的可能的電子電路。

常閉開(kāi)關(guān)(第一I1或第二I2)包括由離散電控制信號(hào)CMD#N(N＝1或2)控制的第一晶體管T1NPN和第二晶體管T2NPN，第一晶體管T1的集電極連接到第二晶體管T2的基極。

電路還包括連接在伺服閥ECA和電壓源11之間的二極管D，二極管D反向安裝到晶體管T2。

此外，電路包括連接到第一晶體管T1的基極的第一電阻R1，第一電阻R1向第一晶體管T1的基極施加電控制信號(hào)CMD#N。

此外，第二電阻R2連接在第二晶體管T2的基極和第二晶體管T2的集電極之間。

有利地，第二晶體管T2是達(dá)靈頓型，其具有的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)非常弱的電流極化晶體管T2，且當(dāng)晶體管T2打開(kāi)時(shí)大幅限制漏電流。

下面解釋上文描述的保護(hù)設(shè)備的優(yōu)選操作。

關(guān)于圖3，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)是“啟動(dòng)”。極化器P接收命令CMD#P，從而控制電壓源，使得電壓源輸送具有負(fù)的極化、等于-V的電壓。如將明顯的，發(fā)動(dòng)機(jī)因此必須供應(yīng)有燃料，常閉開(kāi)關(guān)I1、I2對(duì)電控制信號(hào)CMD#1、CMD#2不敏感，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)的在這種情況下打開(kāi)的燃料供應(yīng)線10的過(guò)早關(guān)閉。在啟動(dòng)期間，第一傳感器C1和第二傳感器C2分別輸送處于低狀態(tài)(CMD#1＝‘0’，CMD#2＝‘0’)的第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2。發(fā)動(dòng)機(jī)可啟動(dòng)。注意的是，在“啟動(dòng)”模式下，只對(duì)二極管的狀態(tài)計(jì)數(shù)，使得控制設(shè)備對(duì)電控制信號(hào)CMD#1、CMD#2不敏感。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)隨后遷移到‘已啟動(dòng)’狀態(tài)。關(guān)于‘已啟動(dòng)’狀態(tài)，第一傳感器C1和第二傳感器C2現(xiàn)在輸送處于高狀態(tài)(CMD#1＝‘1’，CMD#2＝‘1’)的第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2，發(fā)動(dòng)機(jī)的速度處于其巡航速度的30％。當(dāng)然，伺服閥ECA仍然保持燃料線10打開(kāi)，以能夠使燃料供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)。從該狀態(tài)起，超速保護(hù)必須有效。

關(guān)于圖4，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)是“減速”，即航空發(fā)動(dòng)機(jī)已能夠啟動(dòng)。在這種情況下，超速保護(hù)必須有效。第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2處于高狀態(tài)(CMD#1＝‘1’，CMD#2＝‘1’)，極化器P接收命令CMD#P，從而控制電壓源S，使得電壓源S輸送具有正的極化、等于+V的電壓。在這種情況下，第一開(kāi)關(guān)I1和第二開(kāi)關(guān)I2分別對(duì)電控制信號(hào)CMD#1、CMD#2敏感，且從‘閉合’狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到‘打開(kāi)’。按照這種方式，伺服閥不再被驅(qū)動(dòng)，使得通過(guò)電壓源S對(duì)輸送的電壓的極化的改變對(duì)于伺服閥沒(méi)有影響。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)仍然供應(yīng)有燃料，伺服閥ECA現(xiàn)在打開(kāi)。此外，第一傳感器C1和第二傳感器C2仍然輸送處于高狀態(tài)(CMD#1＝‘1’，CMD#2＝‘1’)的第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2，發(fā)動(dòng)機(jī)的速度仍然高于發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航速度的30％。

關(guān)于圖5，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)是“故障”。例如，故障是第一離散電控制信號(hào)CMD#1和/或第二離散電控制信號(hào)CMD#2的丟失或?qū)τ诎l(fā)動(dòng)機(jī)超速的檢測(cè)。丟失可起因于發(fā)動(dòng)機(jī)的故障或者第一速度傳感器C1和/或第二速度傳感器C2的故障。由于保護(hù)功能有效(電壓源S輸送具有正的極化且等于+V的電壓)，所以第一開(kāi)關(guān)I1和第二開(kāi)關(guān)I2分別對(duì)第一離散電控制信號(hào)CMD#1和第二離散電控制信號(hào)CMD#2敏感。但是，考慮到第一電子單元ECU#1和第二電子單元ECU#2位于伺服閥ECA的兩側(cè)以連接到電壓源S，兩個(gè)開(kāi)關(guān)I1、I2必須處于閉合狀態(tài)。按照這種方式，它可改變狀態(tài)(之前它打開(kāi))，其原因是極化將改變。按照這種方式，只有當(dāng)兩個(gè)電控制信號(hào)處于低狀態(tài)(CMD#1＝‘0’，CMD#2＝‘0’)時(shí)，才存在燃料線10的關(guān)閉。如之前解釋的，由于電控制信號(hào)的狀態(tài)是獨(dú)立的，所以燃料線10的關(guān)閉不會(huì)過(guò)早發(fā)生。

本發(fā)明不限于上文描述的保護(hù)設(shè)備，還涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的包括上文描述的超速保護(hù)設(shè)備的燃料供應(yīng)系統(tǒng)以及包括這種供應(yīng)設(shè)備的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。