專利名稱：渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的非熄火檢驗(yàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)領(lǐng)域，特別是航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的使用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)上由下列部件構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)，其用于對(duì)吸入進(jìn)氣口的空氣進(jìn)行壓縮；燃燒室，其用于燃燒與空氣混合的燃油；一個(gè)或多個(gè)渦輪，其用于吸收燃燒所產(chǎn)生一部分動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，和使所產(chǎn)生的燃?xì)饨?jīng)由輸出噴嘴噴出。航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可在廣泛的飛行條件下使用，在這些條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行必須得到保證，確保機(jī)組人員和可能的旅客的安全。特別是，必須防止飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或直升機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在駕駛員操縱機(jī)動(dòng)飛行期間出現(xiàn)突然停車。例如，駕駛員操縱飛機(jī)快速減小推力或輸出功率時(shí)，會(huì)出現(xiàn)燃燒室熄火的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)飛機(jī)駕駛員想突然減速或直升機(jī)駕駛員試圖迅速減速，例如，以避開前方突然出現(xiàn)的障礙物時(shí)，才會(huì)進(jìn)行這種緊急機(jī)動(dòng)(一種稱之為“快?！被蚩焖贉p速的機(jī)動(dòng)動(dòng)作)。在正常運(yùn)行時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制噴入燃燒室的燃油流量，以避免這種熄火。然而，在這種調(diào)節(jié)失效或發(fā)動(dòng)機(jī)部件物理特性改變時(shí)，則不可排除會(huì)出現(xiàn)這種熄火現(xiàn)象。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期使用，各種間隙或進(jìn)氣口尺寸或噴油量和調(diào)節(jié)系統(tǒng)等都會(huì)發(fā)生變化， 會(huì)導(dǎo)致這種故障的出現(xiàn)。結(jié)果，進(jìn)入燃燒室的空氣量大于預(yù)期或噴入燃燒室的燃油量小于預(yù)期，從而引起混合氣的含油濃度突然降低。在快速減速機(jī)動(dòng)期間，噴入燃燒室的燃油流量突然減小，會(huì)引起混合物的含油濃度的瞬間改變。實(shí)際上，當(dāng)燃油流量控制閥關(guān)閉時(shí)，燃油流量的減小幾乎立即發(fā)生，盡管空氣流量的減少是在發(fā)動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速下降之后，而發(fā)動(dòng)機(jī)軸變化速率受到轉(zhuǎn)子慣性的限制，因此，這種變化速率不是瞬間的。含油濃度突然從其標(biāo)稱值變?yōu)樨氈?lean value)，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在新的轉(zhuǎn)速之后，含油濃度才有可能再次達(dá)到標(biāo)稱值。燃燒室火焰的穩(wěn)定只有在混合氣的油濃度保持在兩個(gè)極限值之間時(shí)才會(huì)得到保證，一個(gè)極限值稱之為油濃度熄火值，而另一個(gè)極限值稱之為貧油熄火值。在快速停車之類的緊急機(jī)動(dòng)情況下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)由于上述其中一個(gè)原因而出現(xiàn)故障時(shí)，那么，就可能從油濃度降到貧油熄火值以下，發(fā)動(dòng)機(jī)突然停車。為了檢查發(fā)動(dòng)機(jī)在緊急機(jī)動(dòng)操作期間對(duì)抗這種熄火現(xiàn)象的能力，目前只能在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，以便進(jìn)行相應(yīng)的診斷。此外，當(dāng)接收新發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，也才進(jìn)行這種試驗(yàn)。此后，發(fā)動(dòng)機(jī)不再進(jìn)行檢查，除非進(jìn)行整機(jī)大修。如果發(fā)動(dòng)機(jī)特性改變，那么，出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)在正常運(yùn)行時(shí)就會(huì)完全注意不到，因?yàn)樵谡＝邓俨幌裆鲜鼍o急機(jī)動(dòng)操縱那樣嚴(yán)重時(shí)，混合氣的油濃度則不會(huì)下降到足以達(dá)到貧油熄火程度。因此，如果駕駛員不得不進(jìn)行這種緊急機(jī)動(dòng)操縱時(shí)，也就是說(shuō)，當(dāng)他特別需要這樣做時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以突然停車
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種方法來(lái)克服這些缺陷，這種方法可以當(dāng)飛機(jī)在地面時(shí)進(jìn)行，以便試驗(yàn)飛機(jī)在空中必須進(jìn)行快速減速機(jī)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行情況。這種方法還可以評(píng)估燃燒室是否可能出現(xiàn)性能下降。為此，本發(fā)明涉及一種在地面試驗(yàn)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的方法，其特征在于， 該方法包括在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行且按預(yù)定轉(zhuǎn)速起動(dòng)時(shí)，根據(jù)計(jì)劃的下降量，快速降低燃油流量，目的是評(píng)估空中快速減速機(jī)動(dòng)期間所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的抗熄火能力。這項(xiàng)試驗(yàn)在于觀察所述機(jī)動(dòng)期間燃燒室可能出現(xiàn)的熄火，并判斷發(fā)動(dòng)機(jī)在空中是否能夠承受快速減速機(jī)動(dòng)。優(yōu)選地，當(dāng)駕駛員或機(jī)械師操作與所述計(jì)算機(jī)相連的專用控制器時(shí)，所述減速則由發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。這樣，就可確保所進(jìn)行的減速就完全按照試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)減速量進(jìn)行。另外，也可限制駕駛員和/或機(jī)械師進(jìn)行這種試驗(yàn)的復(fù)雜性。有利的是，試驗(yàn)開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨進(jìn)行所述正確運(yùn)行檢查地點(diǎn)的溫度和壓力條件的不同而變化。更有利的是，試驗(yàn)期間燃油流量的下降速率也是隨進(jìn)行所述正確運(yùn)行檢查地點(diǎn)的溫度和壓力條件的不同而變化。這樣，就可以考慮進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)的地點(diǎn)的具體特性，從而就可在代表了燃燒室運(yùn)行的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。本發(fā)明還涉及一種測(cè)定降低燃油流量的限值的方法，該測(cè)定方法通過(guò)連續(xù)進(jìn)行幾次上述試驗(yàn)，所應(yīng)用的減小量每次都會(huì)大于前一次試驗(yàn)，在這種限值之后出現(xiàn)的航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室熄火之后實(shí)現(xiàn)。。優(yōu)選地，噴入燃燒室的燃油流量根據(jù)上述方法所發(fā)現(xiàn)的熄火限值來(lái)進(jìn)行調(diào)整。最后，本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)噴入航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油流量的計(jì)算機(jī)，其中，該計(jì)算機(jī)安裝了一個(gè)可進(jìn)行上述其中一項(xiàng)方法的模塊。以及本發(fā)明還涉及到包括這種計(jì)算機(jī)的航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。


下面參照附圖閱讀以純粹說(shuō)明性和非限定性示例給出的本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)解釋性說(shuō)明，可以更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的其它目的、細(xì)節(jié)、特性和優(yōu)點(diǎn)也會(huì)更清楚地顯現(xiàn)出來(lái)。圖1示出了燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速(NG)、計(jì)算機(jī)指令流量(WF)和非熄火試驗(yàn)期間計(jì)算機(jī)采用的最小流量限度(WFMIN)之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式流量指令是計(jì)算機(jī)向調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求的流量值，該系統(tǒng)根據(jù)流量計(jì)量閥的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。最小流量值為一限定值，由計(jì)算機(jī)確定，該值確定了由計(jì)算機(jī)發(fā)出的流量指令的低值。在轉(zhuǎn)速快速降低的情況下，燃燒室的熄火或非熄火都與該最低值的正確設(shè)定有關(guān)。圖1中參數(shù)的變化分為三個(gè)階段，標(biāo)記為φ , φ2和φ3。第一階段對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，在這個(gè)階段，駕駛員設(shè)定提前規(guī)定的轉(zhuǎn)速(典型情況下，為全油門值的90%)并等候該轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。計(jì)算機(jī)對(duì)該轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定給予監(jiān)視，并只有在其有效后，才允許第二階段開始。 第二階段對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)按駕駛員或機(jī)械師的請(qǐng)求開始進(jìn)行試驗(yàn)，而第三階段則對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)后回到正?？辙D(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)。第二階段的開始伴有校準(zhǔn)降低最小流量指令值WFMIN，該值低于正常使用時(shí)計(jì)算機(jī)確定的值。在第一階段期間，隨著轉(zhuǎn)速在90%時(shí)的穩(wěn)定，一旦轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，計(jì)算機(jī)發(fā)出的流量指令是不變的，并等于為保持該轉(zhuǎn)速值所必須的流量，最小流量指令值(該值對(duì)應(yīng)于突然降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)計(jì)算機(jī)所允許的最大減小量)本身也是穩(wěn)定的并等于其正常運(yùn)行值。當(dāng)計(jì)算機(jī)開始試驗(yàn)時(shí)，這會(huì)引起突然減小流量的指令，且會(huì)在最低流量指令值時(shí)發(fā)送該指令，所述最低流量值作為該試驗(yàn)而設(shè)置在計(jì)算機(jī)內(nèi)，且如上所述，該值在低于正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值時(shí)會(huì)自動(dòng)設(shè)定。最小流量指令的該減小值正是所要試驗(yàn)的精確值，也就是說(shuō)， 期望核對(duì)緊急機(jī)動(dòng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)熄火的精確值。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速降低，與其旋轉(zhuǎn)部件慣性一致，并在圖1所示情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，此時(shí)，在低于空轉(zhuǎn)速度的給定值時(shí)，實(shí)際上并沒有出現(xiàn)熄火。第三階段對(duì)應(yīng)于回到正常情況，試驗(yàn)結(jié)束，增加流量指令，回到對(duì)應(yīng)于空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速值。流量指令的增加引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，達(dá)到空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，此時(shí)，轉(zhuǎn)速再次穩(wěn)定。最小流量指令值本身保持不變，除了瞬變振蕩。為了解決所提出的問(wèn)題，本發(fā)明提出了在始終控制噴入燃燒室的燃油流量的發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝一個(gè)模塊，該模塊的作用就是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在地面進(jìn)行起動(dòng)特有的非熄火試驗(yàn)，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)試運(yùn)行(飛機(jī)助跑)期間，也就是說(shuō)，在起飛前每次飛行所進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行測(cè)試期間。這種試驗(yàn)是按規(guī)定減少噴入的燃油量，從而可模擬緊急機(jī)動(dòng)(諸如快速停車)期間減少燃油流量，同時(shí)可恢復(fù)油濃度條件，所述這些條件接近于進(jìn)行該機(jī)動(dòng)期間的油濃度條件。突然改變計(jì)算機(jī)發(fā)送給控制燃油計(jì)量閥設(shè)定值的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量指令WF，并瞬時(shí)賦予該指令WF —個(gè)預(yù)定的最小指令值WFMIN，可降低所噴入的燃油量。這種降低一直持續(xù)到 WFMIN值，該值低于正常運(yùn)行時(shí)所使用的最小流量指令，從而模擬快速停車類機(jī)動(dòng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)會(huì)出現(xiàn)的最小油濃度。試驗(yàn)所用的該最小流量指令值，是工程部門在對(duì)燃燒室運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上或在試驗(yàn)飛機(jī)上進(jìn)行空中記錄的基礎(chǔ)上，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)期間確定的。該值會(huì)隨試驗(yàn)條件而變化，諸如飛機(jī)所在機(jī)場(chǎng)的高度，大氣條件等。其中，在試驗(yàn)期間設(shè)定的最小流量指令WFMIN的值的這種變化與非熄火試驗(yàn)開始時(shí)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值相關(guān)。該過(guò)程如下根據(jù)飛行手冊(cè)或維護(hù)手冊(cè)規(guī)定的頻率，駕駛員操作與發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)相連的專門控制器來(lái)起動(dòng)模擬快速減速機(jī)動(dòng)。隨后，計(jì)算機(jī)通過(guò)發(fā)送等于為試驗(yàn)而預(yù)定的最小流量指令WFMIN值的流量指令WF，開始預(yù)定的降低油濃度，這個(gè)動(dòng)作引起燃油流量控制閥沿關(guān)閉方向移動(dòng)，駕駛員檢查燃燒室是否存在熄火情況。如果沒有熄火，則認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)處于標(biāo)準(zhǔn)飛行條件下，可以飛行。于是，駕駛員知道發(fā)動(dòng)機(jī)就快速減速風(fēng)險(xiǎn)而言是安全的， 如果在空中他認(rèn)為有必要的話，他可以毫無(wú)風(fēng)險(xiǎn)地進(jìn)行緊急機(jī)動(dòng)。如果在地面試驗(yàn)期間出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，這表明發(fā)動(dòng)機(jī)不是處在其正常運(yùn)行狀態(tài)下， 在發(fā)布飛行許可之前，有必要進(jìn)行維護(hù)操作。發(fā)動(dòng)機(jī)使用手冊(cè)對(duì)這種維護(hù)作業(yè)有規(guī)定，例如，包括拆除發(fā)動(dòng)機(jī)送工廠修理。在燃油噴油調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行不良的層面上和燃燒室性能下降層面上尋找非正常運(yùn)行原因，例如，因?yàn)槠淅匣取?br> 另外，在這種非熄火試驗(yàn)情況下，還可建議進(jìn)行補(bǔ)充分析可設(shè)想根據(jù)保證不熄火的最小燃油流量指令WFMIN所獲得的值，通過(guò)幾次試驗(yàn)找出熄火限度，使計(jì)算機(jī)運(yùn)行規(guī)則能考慮所觀察到的性能損失。因此，限定了計(jì)算機(jī)為正常使用而確定的燃油流量的最大降低量，目的是確保不熄火；所以，發(fā)動(dòng)機(jī)可以無(wú)風(fēng)險(xiǎn)地繼續(xù)使用，無(wú)需拆除而在飛機(jī)上安裝新的發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種在地面上試驗(yàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的防止熄火功能的方法，所述系統(tǒng)用來(lái)調(diào)節(jié)噴入航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃油流量，所述系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)向其發(fā)送噴入燃油流量值的指令(WF) 來(lái)控制，所述值高于所述計(jì)算機(jī)預(yù)先規(guī)定的極限值(WFMIN)，以避免在快速降低流量指令機(jī)動(dòng)情況下出現(xiàn)熄火的風(fēng)險(xiǎn)，其特征在于，所述方法包括，在渦輪機(jī)運(yùn)行并從預(yù)定轉(zhuǎn)速起動(dòng)的同時(shí)，根據(jù)流量指令值規(guī)定的降低量，在渦輪機(jī)上降低燃油流量，所述流量指令值低于對(duì)應(yīng)于所述地面運(yùn)行的限定值，目的是評(píng)估空中快速減速期間所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室抗熄火的能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)駕駛員或機(jī)械師操作與所述計(jì)算機(jī)相連的專用控制器時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)自動(dòng)減少燃油流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，試驗(yàn)開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨實(shí)施所述校正操作試驗(yàn)地點(diǎn)的溫度和壓力條件而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，試驗(yàn)期間的燃油流量的減少隨實(shí)施所述校正操作試驗(yàn)地點(diǎn)的溫度和壓力條件而變化。
5.一種確定燃油流量減小量極限值的方法，所述方法通過(guò)連續(xù)進(jìn)行幾次如權(quán)利要求1 到4其中一項(xiàng)所述試驗(yàn)來(lái)確定燃油流量減小量極限值之后，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室出現(xiàn)熄火情況，所述燃油流量減小量每次都會(huì)大于前一次試驗(yàn)。
6.一種調(diào)節(jié)噴入航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)燃油流量的方法，其特征在于，所述燃油流量隨權(quán)利要求5所述方法獲得的熄火極限值的變化而調(diào)節(jié)。
7.一種調(diào)節(jié)噴入航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油流量的計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)安裝有可執(zhí)行前面其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述方法的模塊。
8.一種包括了前面權(quán)利要求所述計(jì)算機(jī)的航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正確操作用于飛機(jī)的航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的地面控制方法，因此，所述試驗(yàn)包括，在渦輪機(jī)運(yùn)行并從預(yù)定轉(zhuǎn)速起動(dòng)的同時(shí)，根據(jù)流量指令值規(guī)定的降低量，在渦輪機(jī)上降低燃油流量，目的是評(píng)估空中快速減速期間所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室抗熄火的能力。
文檔編號(hào)F02C9/00GK102575972SQ201080046793
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者胡伯特·帕斯卡爾·維迪爾, 飛利浦·埃特徹派爾, 飛利浦·羅杰·科爾蒂 申請(qǐng)人:渦輪梅坎公司