本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)、起動方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，例如航空發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)主要包括空氣渦輪起動機(jī)、起動空氣閥和空氣導(dǎo)管等組成。發(fā)動機(jī)起動時(shí)一般需要由地面氣源車、輔助動力裝置(apu)或發(fā)動機(jī)交叉引氣提供的壓縮空氣驅(qū)動空氣渦輪起動機(jī)轉(zhuǎn)動，空氣渦輪起動機(jī)通過附件齒輪箱(agb)帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到脫開轉(zhuǎn)速后，起動空氣閥關(guān)閉并切斷空氣渦輪起動機(jī)供氣，空氣渦輪起動機(jī)與附件齒輪箱脫開。

2、現(xiàn)有的一種方案中，起動系統(tǒng)起動空氣閥采用開關(guān)控制(僅有全開和全關(guān)兩種狀態(tài))，這樣空氣渦輪起動機(jī)進(jìn)氣壓力不可調(diào)節(jié)，完全由飛機(jī)輔助動力裝置apu、地面氣源或交叉引氣的供氣壓力決定，起動機(jī)的輸出功率和輸出扭矩難以調(diào)節(jié)。

3、航空發(fā)動機(jī)在停車后冷卻過程中，因?qū)α鲹Q熱，軸下部冷得快上部冷得慢，使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，此時(shí)若發(fā)動機(jī)執(zhí)行起動指令，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)起動過程振動超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)會造成壓氣機(jī)葉片偏磨、軸承抱死，使得發(fā)動機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。一種解決方案是，在熱彎曲導(dǎo)致的共振轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機(jī)慢車轉(zhuǎn)速時(shí)，可以借助于正常起動后慢車運(yùn)行的方式消除熱彎曲效應(yīng)。然而在共振轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機(jī)慢車轉(zhuǎn)速的情況下，這種方案無法消除熱彎曲效應(yīng)。

4、因此，針對燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱機(jī)狀態(tài)再次起動時(shí)熱彎曲效應(yīng)問題，本領(lǐng)域需要一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動方法，實(shí)現(xiàn)對空氣渦輪起動機(jī)的轉(zhuǎn)速的精確控制，從而有效地消除發(fā)動機(jī)熱機(jī)狀態(tài)起動的轉(zhuǎn)子熱彎曲效應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的在于提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的一個目的在于提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動方法。

3、本發(fā)明的一個目的在于提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。

4、本發(fā)明的一個目的在于提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

5、根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)，包括：包括起動空氣閥、氣體壓力傳感器、空氣渦輪起動機(jī)、控制器及空氣導(dǎo)管，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥，之后通過空氣導(dǎo)管進(jìn)入空氣渦輪起動機(jī)，所述起動空氣閥與所述控制器電連接，氣體壓力傳感器設(shè)置于所述起動空氣閥、或者所述空氣渦輪起動機(jī)、或者所述空氣導(dǎo)管，用于感測通過起動空氣閥的氣流；其中，所述控制器包括：存儲器，用于存儲可由處理器執(zhí)行的指令；處理器，用于執(zhí)行所述指令以實(shí)現(xiàn)如下步驟：s1.接收燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動模式輸入；s2.若s1接收的起動模式為熱機(jī)起動，則所述起動空氣閥的開度可調(diào)，處理器根據(jù)所述氣體壓力傳感器感測的空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力的實(shí)際值以及進(jìn)氣壓力的需求值進(jìn)行閉環(huán)控制；若s1接收的起動模式為非熱機(jī)起動，則所述起動空氣閥的開度為全開或者全關(guān)，處理器直接指令所述起動空氣閥執(zhí)行全開或全關(guān)進(jìn)行開環(huán)控制。

6、在一個或多個實(shí)施例中，所述起動空氣閥包括電磁閥、控制活門、作動筒、蝶閥，其中，所述電磁閥與所述控制器電連接，以接收來自所述控制器的控制信號調(diào)節(jié)所述控制活門動作，控制活門調(diào)節(jié)作動筒的控制腔的氣體壓力使所述作動筒運(yùn)動，作動筒運(yùn)動帶動所述蝶閥的蝶板旋轉(zhuǎn)，使得所述起動空氣閥的開度可調(diào)。

7、在一個或多個實(shí)施例中，所述起動空氣閥還包括手動超控裝置以及蝶閥開度目視裝置，其中，所述手動超控裝置與所述蝶閥的蝶板的轉(zhuǎn)動軸連接，所述蝶板的開度能夠被可手動控制并鎖定；所述蝶閥開度目視裝置直接與所述蝶閥的蝶板的轉(zhuǎn)動軸連接，隨著蝶板的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，使得所述蝶閥的開度能夠被目視。

8、在一個或多個實(shí)施例中，控制器集成于全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機(jī)控制器。

9、在一個或多個實(shí)施例中，所述氣體壓力傳感器集成于起動空氣閥或空氣渦輪起動機(jī)上，或者設(shè)置于所述空氣導(dǎo)管上。

10、在一個或多個實(shí)施例中，所述閉環(huán)控制的控制算法包括pid，pi或者pd算法。

11、根據(jù)本發(fā)明的第二方面的一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括：如第一方面所述的起動系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)子，所述起動系統(tǒng)能夠帶動所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

12、根據(jù)本發(fā)明的第三方面的一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動方法，采用起動系統(tǒng)，包括起動空氣閥、氣體壓力傳感器、空氣渦輪起動機(jī)、控制器及空氣導(dǎo)管，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥，之后通過空氣導(dǎo)管進(jìn)入空氣渦輪起動機(jī)，所述起動空氣閥與所述控制器電連接，氣體壓力傳感器設(shè)置于所述起動空氣閥、或者所述空氣渦輪起動機(jī)、或者所述空氣導(dǎo)管，用于感測通過起動空氣閥的氣流；所述起動方法包括：s1.接收燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動模式輸入；s2.若s1接收的起動模式為熱機(jī)起動，則所述起動空氣閥的開度可調(diào)，控制器根據(jù)所述氣體壓力傳感器感測的空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力的實(shí)際值以及進(jìn)氣壓力的需求值進(jìn)行閉環(huán)控制；若s1接收的起動模式為非熱機(jī)起動，則所述起動空氣閥的開度為全開或者全關(guān)，控制器直接指令所述起動空氣閥執(zhí)行全開或全關(guān)進(jìn)行開環(huán)控制。

13、在一個或多個實(shí)施例中，所述起動模式為熱機(jī)起動為所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱彎曲效應(yīng)。

14、根據(jù)本發(fā)明的第四方面的一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上具有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如第三方面所述的起動方法的步驟。

15、本發(fā)明的有益效果包括但不限于，通過對起動系統(tǒng)在熱機(jī)起動、非熱機(jī)起動的情況下進(jìn)行不同的控制策略，在非熱機(jī)起動時(shí)，起動空氣閥開環(huán)控制全開，以減少壓力損失，提高提高空氣渦輪起動機(jī)的輸出功率；而在熱機(jī)起動時(shí)，通過進(jìn)口壓力閉環(huán)控制，從而控制起動機(jī)的輸出扭矩和功率，進(jìn)而閉環(huán)控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，相比于直接控制起動機(jī)轉(zhuǎn)速、直接控制空氣閥開度的方案，以上實(shí)施例介紹的方案可以更加精確地控制起動機(jī)的輸出扭矩和功率，能夠適應(yīng)各種不同的起動外部環(huán)境，例如適應(yīng)各種不同的飛機(jī)輔助動力裝置(apu)、地面氣源或交叉引氣的供氣的情況，均可以精確地實(shí)現(xiàn)對于熱機(jī)起動過程中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，在共振轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機(jī)慢車轉(zhuǎn)速的情況下，以上介紹的實(shí)施例的方案，可以將發(fā)動機(jī)在起動時(shí)的轉(zhuǎn)速精確穩(wěn)定地維持在小于熱彎曲導(dǎo)致的共振轉(zhuǎn)速，以消除熱彎曲，在這之后完成起動。

技術(shù)特征：

1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，包括起動空氣閥(1)、氣體壓力傳感器(2)、空氣渦輪起動機(jī)(3)、控制器(4)及空氣導(dǎo)管(5)，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥(1)，之后通過空氣導(dǎo)管(5)進(jìn)入空氣渦輪起動機(jī)(3)，所述起動空氣閥(1)與所述控制器(4)電連接，氣體壓力傳感器(2)設(shè)置于所述起動空氣閥(1)、或者所述空氣渦輪起動機(jī)(3)、或者所述空氣導(dǎo)管(5)，用于感測通過起動空氣閥(1)的氣流；其中，所述控制器(4)包括：

2.如權(quán)利要求1所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述起動空氣閥(1)包括電磁閥(11)、控制活門(12)、作動筒(13)、蝶閥(14)，其中，所述電磁閥(11)與所述控制器(4)電連接，以接收來自所述控制器(4)的控制信號調(diào)節(jié)所述控制活門(12)動作，控制活門(12)調(diào)節(jié)作動筒(13)的控制腔的氣體壓力使所述作動筒(13)運(yùn)動，作動筒(13)運(yùn)動帶動所述蝶閥(14)的蝶板旋轉(zhuǎn)，使得所述起動空氣閥(1)的開度可調(diào)。

3.如權(quán)利要求2所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述起動空氣閥(1)還包括手動超控裝置(15)以及蝶閥開度目視裝置(16)，其中，所述手動超控裝置(15)與所述蝶閥(14)的蝶板的轉(zhuǎn)動軸連接，所述蝶板的開度能夠被可手動控制并鎖定；所述蝶閥開度目視裝置(16)直接與所述蝶閥(14)的蝶板的轉(zhuǎn)動軸連接，隨著蝶板的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，使得所述蝶閥(14)的開度能夠被目視。

4.如權(quán)利要求1所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，控制器(4)集成于全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機(jī)控制器(full?authority?digital?engine?control,fadec)。

5.如權(quán)利要求1所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述氣體壓力傳感器(2)集成于起動空氣閥(1)或空氣渦輪起動機(jī)(3)上，或者設(shè)置于所述空氣導(dǎo)管(5)上。

6.如權(quán)利要求1所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，在s2中，所述閉環(huán)控制的控制算法包括pid，pi或者pd算法。

7.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的起動系統(tǒng)(100)以及轉(zhuǎn)子，所述起動系統(tǒng)能夠帶動所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

8.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動方法，其特征在于，采用起動系統(tǒng)(100)，包括起動空氣閥(1)、氣體壓力傳感器(2)、空氣渦輪起動機(jī)(3)、控制器(4)及空氣導(dǎo)管(5)，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥(1)，之后通過空氣導(dǎo)管(5)進(jìn)入空氣渦輪起動機(jī)(3)，所述起動空氣閥(1)與所述控制器(4)電連接，氣體壓力傳感器(2)設(shè)置于所述起動空氣閥(1)、或者所述空氣渦輪起動機(jī)(3)、或者所述空氣導(dǎo)管(5)，用于感測通過起動空氣閥(1)的氣流；所述起動方法包括：

9.如權(quán)利要求8所述的起動方法，其特征在于，所述起動模式為熱機(jī)起動為所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱彎曲效應(yīng)。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上具有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求8或9所述的起動方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)及其起動方法、起動系統(tǒng)、介質(zhì)。其中，所述起動方法包括S1.接收燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動模式輸入；S2.若S1接收的起動模式為熱機(jī)起動，則所述起動空氣閥的開度可調(diào)，控制器根據(jù)所述氣體壓力傳感器感測的空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力的實(shí)際值以及進(jìn)氣壓力的需求值進(jìn)行閉環(huán)控制；若S1接收的起動模式為非熱機(jī)起動，則所述起動空氣閥的開度為全開或者全關(guān)，控制器直接指令所述起動空氣閥執(zhí)行全開或全關(guān)進(jìn)行開環(huán)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：王海鷹,殷鍇,羅大琴,呂曉武,徐敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9