[发明专利]应用到飞机燃气涡轮机的发电控制方法以及实施该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制应用到飞机燃气涡轮机的发电控制方法，特别是在加速和减速的瞬时状态的发电控制方法。本发明具体应用于能够实施这种方法的直升机涡轮轴发动机。

本发明涉及燃气涡轮机领域，具体涉及飞机（直升机、飞机或其他飞行器）的涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。

背景技术

飞机发动机通常包括压缩机-燃烧室-涡轮机组件，该组件形成了燃气发生器。在该燃气发生器中，新鲜空气被压缩机的旋转所压缩，并被送入燃烧室，在燃烧室中与燃料混合，然后，在燃烧之后，具有高动能的热燃气被排出，在涡轮机中膨胀，涡轮机吸取旋转动能以通过高压（缩写为HP）驱动轴或HP体驱动压缩机。过量的动能提供了通过排气喷嘴直接移动飞机的能量，或者通过连接到驱动轴（位于下游，贯穿燃气发生器或者通过位于燃气发生器外的轴）的自由涡轮内的新一轮膨胀间接移动直升机的能量。

在直升机涡轮轴发动机的情况下，该驱动轴输送的机械能的大部分通过减速齿轮或者更合理地通过辅助减速箱（AGB,accessory gearbox）被提供给了转子驱动机构或耗能装置（液压泵、电子装置、空调、转子刹车等）。机械功率的重要部分可以从燃气发生器中直接吸取（发电，加热机舱的空气卸放口）。

在涡轮轴发动机的启动阶段，被称为启动器发生器（缩写为SG）的由电池供电的可逆电源在启动器模式下作为电动机驱动压缩机旋转，直到燃气发生器独立工作。然后，在瞬时阶段，如起飞、降落、盘旋，或者在稳定飞行中间阶段，如巡航、低空搜索，SG源从燃气发生器吸取动能，以工作在发电机模式，并向机载电力网络的耗电装置（控制装置、空调装置、泵等）供电。

不过，从燃气发生器吸取能量向机载网络供电在工作线路的喘振裕度方面是不利的，并在瞬时机械能吸取对于调制系统是未知的情况下极大地限制了燃气发生器的加速效率。从而，保持了充裕的喘振裕度，压缩机不再以优化的压缩比工作，效率降低，特别是增大了具体的燃油消耗。这种情况在通过燃气发生器速度变化（dng/dt）控制的发动机中特别突出。另外，由于加速和减速要求越来越高，由之产生的自由涡轮的速度变化和转子驱动机构会具有非常严重的后果。

在专利文献FR2929324中公开了如何耦接SG源和自由涡轮来恢复电能，SG源在启动阶段之后被切换至发电机模式。这种解决方案需要增加新的设备，即，专用开发触发器。设备的增加会对成本和重量产生影响，而且需要改变发动机架构。

另外，专利文献FR2914697提供了一种通过集成另外一个由电池供电的电动机以对燃气发生器提供动能，对瞬时状态进行辅助的系统。这种解决方案具有同样的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于减少从燃气发生器吸取的机械能，特别是在瞬时阶段，以保持充足的喘振裕量，使得可以在不提供额外的功率发生器或不需要其他的传感器或制动器的情况下提供燃气发生器的加速效率。为了实现这个目的，本发明提供了通过调整用于调整飞机的机载电力网络电压的设置点，增大燃气发生器的加速/减速功率。

具体来讲，本发明的目的在于提供一种用于产生施加到飞机燃气涡轮机的电力并在燃气涡轮机的启动阶段之后输出到机载网络的方法。在这种方法中，借助电压设置点调整机载网络的电压，电压设置点由用于确定机载网络的主发电源的卸载/加载（unloading/loading）状态的步骤根据要被提供给飞机推进力的功率吸取请求控制，之后是根据确定的卸载/加载状态从几个电平中选择电压设置点的步骤，之后是将选择的电压设置点施加到用于调整提供给机载网络的电压的调整环路上的步骤。

根据特定的实施例：

在主源处于卸载状态时，电源保持激活状态以对机载网络进行供电，而这种缓冲电源在主源不处于卸载状态时能够被再次充电；

根据燃气发生器的速度变化和/或在直升机情况下的转子叶片的倾斜变化（通常被称为总距（collective pitct）），可以从三个状态中，即，卸载状态、加载状态以及稳定状态，确定卸载/加载状态；

当燃气发生器的速度变化至少等于每单位时间+2%至+5%的上限时，或者在直升机情况下总距变化高于每单位时间总距全程的+10%至+30%的上限时，可以确定卸载状态；

当燃气发生器的速度变化低于或者等于每单位时间-2%至-5%的下限时，或者总距变化小于每单位时间总距全程的+10%至+30%的上限时，可以确定加载状态；

当速度变化或者总距变化包含在上述上限和下限范围内时，可以确定稳定状态；