本發(fā)明涉及燃氣渦輪發(fā)動機領(lǐng)域，尤其涉及一種燃氣渦輪發(fā)動機的起動系統(tǒng)、起動方法、計算機可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、燃氣渦輪發(fā)動機，例如航空發(fā)動機起動系統(tǒng)主要包括空氣渦輪起動機、起動空氣閥和空氣導管等組成。發(fā)動機起動時一般需要由地面氣源車、輔助動力裝置(apu)或發(fā)動機交叉引氣提供的壓縮空氣驅(qū)動空氣渦輪起動機轉(zhuǎn)動，空氣渦輪起動機通過附件齒輪箱(agb)帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到脫開轉(zhuǎn)速后，起動空氣閥關(guān)閉并切斷空氣渦輪起動機供氣，空氣渦輪起動機與附件齒輪箱脫開。

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進氣壓力不可調(diào)節(jié)，完全由飛機輔助動力裝置apu、地面氣源或交叉引氣的供氣壓力決定，起動機的輸出功率和輸出扭矩難以調(diào)節(jié)。

3、航空發(fā)動機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，此時若發(fā)動機執(zhí)行起動指令，會導致發(fā)動機起動過程振動超標，嚴重時會造成壓氣機葉片偏磨、軸承抱死，使得發(fā)動機嚴重損壞。一種解決方案是，在熱彎曲導致的共振轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機慢車轉(zhuǎn)速時，可以借助于正常起動后慢車運行的方式消除熱彎曲效應。然而在共振轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機慢車轉(zhuǎn)速的情況下，這種方案無法消除熱彎曲效應。

4、因此，針對燃氣渦輪發(fā)動機熱機狀態(tài)再次起動時熱彎曲效應問題，本領(lǐng)域需要一種燃氣渦輪發(fā)動機的起動方法，實現(xiàn)對空氣渦輪起動機的轉(zhuǎn)速的精確控制，從而有效地消除發(fā)動機熱機狀態(tài)起動的轉(zhuǎn)子熱彎曲效應。

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氣渦輪發(fā)動機的起動系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的一個目的在于提供一種燃氣渦輪發(fā)動機的起動方法。

3、本發(fā)明的一個目的在于提供一種燃氣渦輪發(fā)動機。

4、本發(fā)明的一個目的在于提供一種計算機可讀介質(zhì)。

5、根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一種燃氣渦輪發(fā)動機的起動系統(tǒng)，包括：包括起動空氣閥、氣體壓力傳感器、空氣渦輪起動機、控制器及空氣導管，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥，之后通過空氣導管進入空氣渦輪起動機，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、或者所述空氣導管，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)如下步驟：s1.接收燃氣渦輪發(fā)動機的起動模式輸入；s2.若s1接收的起動模式為熱機起動，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的進氣壓力的實際值以及進氣壓力的需求值進行閉環(huán)控制；若s1接收的起動模式為非熱機起動，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)進行開環(huán)控制。

6、在一個或多個實施例中，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動，作動筒運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、在一個或多個實施例中，控制器集成于全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機控制器。

9、在一個或多個實施例中，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上，或者設(shè)置于所述空氣導管上。

10、在一個或多個實施例中，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氣渦輪發(fā)動機，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氣渦輪發(fā)動機的起動方法，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、控制器及空氣導管，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥，之后通過空氣導管進入空氣渦輪起動機，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、或者所述空氣導管，用于感測通過起動空氣閥的氣流；所述起動方法包括：s1.接收燃氣渦輪發(fā)動機的起動模式輸入；s2.若s1接收的起動模式為熱機起動，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的進氣壓力的實際值以及進氣壓力的需求值進行閉環(huán)控制；若s1接收的起動模式為非熱機起動，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)進行開環(huán)控制。

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

14、根據(jù)本發(fā)明的第四方面的一種計算機可讀介質(zhì)，其上具有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行實現(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)在熱機起動、非熱機起動的情況下進行不同的控制策略，在非熱機起動時，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的輸出功率；而在熱機起動時，通過進口壓力閉環(huán)控制，從而控制起動機的輸出扭矩和功率，進而閉環(huán)控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速，相比于直接控制起動機轉(zhuǎn)速、直接控制空氣閥開度的方案，以上實施例介紹的方案可以更加精確地控制起動機的輸出扭矩和功率，能夠適應各種不同的起動外部環(huán)境，例如適應各種不同的飛機輔助動力裝置(apu)、地面氣源或交叉引氣的供氣的情況，均可以精確地實現(xiàn)對于熱機起動過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制，在共振轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機慢車轉(zhuǎn)速的情況下，以上介紹的實施例的方案，可以將發(fā)動機在起動時的轉(zhuǎn)速精確穩(wěn)定地維持在小于熱彎曲導致的共振轉(zhuǎn)速，以消除熱彎曲，在這之后完成起動。

技術(shù)特征：

1.一種燃氣渦輪發(fā)動機的起動系統(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(3)、控制器(4)及空氣導管(5)，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥(1)，之后通過空氣導管(5)進入空氣渦輪起動機(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(3)、或者所述空氣導管(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)運動，作動筒(13)運動帶動所述蝶閥(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(3)上，或者設(shè)置于所述空氣導管(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。

7.一種燃氣渦輪發(fā)動機，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-6任意一項所述的起動系統(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。

8.一種燃氣渦輪發(fā)動機的起動方法，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(3)、控制器(4)及空氣導管(5)，空氣首先經(jīng)過所述起動空氣閥(1)，之后通過空氣導管(5)進入空氣渦輪起動機(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(3)、或者所述空氣導管(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起動為所述發(fā)動機轉(zhuǎn)子存在熱彎曲效應。

10.一種計算機可讀介質(zhì)，其上具有計算機程序，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)明涉及一種燃氣渦輪發(fā)動機及其起動方法、起動系統(tǒng)、介質(zhì)。其中，所述起動方法包括S1.接收燃氣渦輪發(fā)動機的起動模式輸入；S2.若S1接收的起動模式為熱機起動，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的進氣壓力的實際值以及進氣壓力的需求值進行閉環(huán)控制；若S1接收的起動模式為非熱機起動，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
受保護的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9