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)的起動方法、起動系統(tǒng)、計算機(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)的起動過程是一個非常復(fù)雜的過程，主要由起動系統(tǒng)、燃油控制系統(tǒng)和點火系統(tǒng)等配合完成。起動系統(tǒng)主要包括空氣渦輪起動機(jī)和起動空氣閥，其主要作用是帶動發(fā)動機(jī)達(dá)到起動需要的轉(zhuǎn)速，為燃燒室提供所需的壓縮空氣。燃油控制系統(tǒng)主要由電子控制器eec、燃油泵、液壓機(jī)械裝置hmu及各種傳感器及作動附件等組成，其主要作用是向燃燒室提供起動需要的燃油，并對發(fā)動機(jī)進(jìn)行控制，達(dá)到要求的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及性能。點火系統(tǒng)主要由點火激勵器、點火電纜及點火電嘴組成，其主要作用是在發(fā)動機(jī)起動過程中點燃燃燒室中的燃油，為發(fā)動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提供動力。

2、現(xiàn)有的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)起動過程采用開環(huán)控制方式，起動過程為：空氣渦輪起動機(jī)工作，帶動發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到點火轉(zhuǎn)速時，點火系統(tǒng)工作，向燃燒室點火；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到供油轉(zhuǎn)速時，燃油控制系統(tǒng)向燃燒室供燃油；當(dāng)燃燒室燃油點燃后點火系統(tǒng)停止工作；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到脫開轉(zhuǎn)速時，空氣渦輪起動機(jī)停止工作，空氣渦輪起動機(jī)與發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子脫開；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到慢車轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式，發(fā)動機(jī)完成起動。

3、然而，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)存在轉(zhuǎn)子熱彎曲效應(yīng)，在發(fā)動機(jī)停車后的冷卻過程中，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。

4、

5、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，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)，保證發(fā)動機(jī)可靠、平穩(wěn)起動。

技術(shù)實現(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)的起動方法。

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)的起動系統(tǒng)。

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)的起動方法，包括：

6、s1.燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子被空氣渦輪起動機(jī)帶動轉(zhuǎn)動，所述高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力進(jìn)行閉環(huán)控制至設(shè)定轉(zhuǎn)速，根據(jù)發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子的振動信號判斷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲效應(yīng)；

7、s2.若在s1中判斷存在熱彎曲效應(yīng)，所述高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力進(jìn)行閉環(huán)控制維持至所述設(shè)定轉(zhuǎn)速，直至根據(jù)發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子的振動信號判斷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子無熱彎曲效應(yīng)；

8、s3.若經(jīng)過s1或者s2判斷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子無熱彎曲效應(yīng)，則所述發(fā)動機(jī)由所述s1、s2的閉環(huán)控制切換為開環(huán)控制，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速依次上升至點火轉(zhuǎn)速、供油轉(zhuǎn)速、脫開轉(zhuǎn)速、慢車轉(zhuǎn)速；

9、s4.在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到s3的慢車轉(zhuǎn)速后，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制由所述的s3的開環(huán)控制切換為閉環(huán)控制，根據(jù)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的噴油進(jìn)行該閉環(huán)控制。

10、在一個或多個實施例中，在所述s1、s2中，所述高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力進(jìn)行閉環(huán)控制的步驟包括：

11、根據(jù)發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速反饋值兩者之間的差值，通過控制算法得到空氣渦輪起動機(jī)的供氣壓力目標(biāo)值；

12、利用空氣渦輪起動機(jī)的供氣壓力目標(biāo)值與空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力反饋值兩者之間的差值，通過控制算法得到起動空氣閥控制指令；

13、

14、起動空氣閥接收控制指令，通過閥開度控制空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力；同時氣體壓力傳感器將空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力反饋至控制器，形成空氣渦輪起動機(jī)進(jìn)氣壓力閉環(huán)控制；

15、所述空氣渦輪起動機(jī)將進(jìn)氣壓力的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，同時發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器將發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速反饋至控制器，形成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

16、在一個或多個實施例中，所述控制算法包括pid、pd、pi算法。

17、在一個或多個實施例中，所述設(shè)定轉(zhuǎn)速小于熱彎曲故障對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速。

18、根據(jù)本發(fā)明的第二方面的一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其上具有計算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行實現(xiàn)如第一方面所述的起動方法的步驟。

19、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；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)行所述指令以實現(xiàn)如權(quán)利要求至任意一項所述的起動方法。

20、在一個或多個實施例中，起動系統(tǒng)還包括顯示模塊，用于顯示所述處理器判斷得到的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲效應(yīng)。

21、在一個或多個實施例中，所述起動系統(tǒng)的控制器集成于全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機(jī)控制器。

22、根據(jù)本發(fā)明的第四方面的一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子以及如第三方面所述的起動系統(tǒng)。

23、在一個或多個實施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)還包括燃油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)，其中：當(dāng)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升至所述點火轉(zhuǎn)速，所述點火系統(tǒng)點火；當(dāng)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升至所述供油轉(zhuǎn)速，所述燃油系統(tǒng)向燃燒室供油，當(dāng)燃燒室燃油點燃后，點火系統(tǒng)停止工作，燃油系統(tǒng)保持持續(xù)向燃燒室供油。

24、

25、本發(fā)明的有益效果包括但不限于，通過在起動過程中通過起動機(jī)的進(jìn)口壓力進(jìn)行發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，即通過起動機(jī)的進(jìn)口壓力閉環(huán)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，本申請的起動機(jī)的進(jìn)口壓力的閉環(huán)控制結(jié)合發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，其控制更為精確，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(auxiliary?powerunit,apu)、地面氣源或交叉引氣的供氣的情況，均可以精確地實現(xiàn)對于起動過程中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，進(jìn)而有效地避免發(fā)動機(jī)熱機(jī)狀態(tài)起動時熱彎曲效應(yīng)對于發(fā)動機(jī)的影響，保證發(fā)動機(jī)可靠、平穩(wěn)地起動。并且，進(jìn)一步地，通過在不同起動階段對于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制、開環(huán)控制策略的切換，也提高了發(fā)動機(jī)起動的效率。

技術(shù)特征：

1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的起動方法，其特征在于，在所述s1、s2中，所述高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力進(jìn)行閉環(huán)控制的步驟包括：

3.如權(quán)利要求2所述的起動方法，其特征在于，所述控制算法包括pid、pd、pi算法。

4.如權(quán)利要求1所述的起動方法，其特征在于，所述設(shè)定轉(zhuǎn)速小于熱彎曲故障對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速。

5.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其上具有計算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行實現(xiàn)如權(quán)利要求1-4任意一項所述的起動方法的步驟。

6.一種燃?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：

7.如權(quán)利要求6所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，還包括顯示模塊(43)，用于顯示所述處理器(42)判斷得到的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲效應(yīng)。

8.如權(quán)利要求6所述的起動系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述起動系統(tǒng)(100)的控制器(4)集成于全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機(jī)控制器(full?authority?digital?enginecontrol,fadec)。

9.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(1000)，其特征在于，包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子(200)以及如權(quán)利要求6-8任意一項所述的起動系統(tǒng)(100)。

10.如權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(1000)，其特征在于，還包括燃油系統(tǒng)(300)、點火系統(tǒng)(400)，其中：

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.燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子被空氣渦輪起動機(jī)帶動轉(zhuǎn)動，所述高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力進(jìn)行閉環(huán)控制至設(shè)定轉(zhuǎn)速，根據(jù)發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子的振動信號判斷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲效應(yīng)；S2.若在S1中判斷存在熱彎曲效應(yīng)，所述高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速根據(jù)空氣渦輪起動機(jī)的進(jìn)氣壓力進(jìn)行閉環(huán)控制維持至所述設(shè)定轉(zhuǎn)速，直至根據(jù)發(fā)動機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子的振動信號判斷發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲效應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：王海鷹,呂曉武,殷鍇,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