[发明专利]气体涡轮引擎压缩机控制方法

说明书

本公开题为“气体涡轮引擎压缩机控制方法”。公开了一种操作气体涡轮引擎压缩机（14）的方法。该引擎包括：具有环境控制系统引气口（29）的压缩机（14,15），该环境控制系统引气口具有与飞行器环境控制系统空气导管（28）流体连通的出口；以及被构造成使该气体涡轮引擎（10）的压缩机轴（14,15）旋转的空气涡轮起动机（30）。该空气涡轮起动机（30）具有经由空气涡轮阀（34）与该环境控制系统空气导管（28）流体连通的入口。该方法包括确定该压缩机（14,15）的喘振裕度，并且在确定该压缩机（14,15）的喘振裕度低于预定最小喘振裕度的情况下，打开该空气涡轮阀（34）以将空气供应给该空气涡轮（30）。

技术领域

本公开涉及控制气体涡轮引擎的压缩机的方法、气体涡轮引擎的压缩机系统和包括该压缩机系统的气体涡轮引擎。

背景技术

气体涡轮引擎至少包括流式串联的压缩机、燃烧器和涡轮。互连轴连接该压缩机和该涡轮，使得每个涡轮驱动相应的压缩机。

对这些部件的控制是确保可靠和安全操作所必需的。具体地讲，必须控制压缩机以避免失速或喘振。失速和喘振是压缩机内气流的局部破坏。通过对燃料流的谨慎管理，并且还通过压缩机的可变几何特征诸如可变定子叶片和压缩机处理引气件，可以防止失速。

压缩机处理引气件包括压缩机的侧面中的口，该口使高压空气能够从燃烧器上游的压缩机级排出。然后将排出的空气向外倾注到旁路流中，并且不再使用。可以根据控制调度来打开和关闭引气件。当打开引气件时，压缩机级下游的压力降低，从而减少了失速的可能性。

然而，由于压缩空气所做的功被浪费掉，因此从压缩机引出压缩机空气相对低效。因此，处理引气件的任何操作都是不可取的。

飞行器气体涡轮引擎通常还包括环境控制系统(ECS)引气件（也称为“客户引气件”），该引气件从压缩机供应高压空气用于飞行器气动系统和舱室空气。这些ECS引气件根据单独的调度分别对处理引气件起作用。

发明内容

本公开寻求提供一种操作方法和一种控制系统，该控制系统可以为具有处理引气阀的压缩机提供更有效的操作。

根据第一方面，提供了一种操作气体涡轮引擎压缩机的方法，该引擎包括：

压缩机，该压缩机具有环境控制系统引气口，该环境控制系统引气口具有与飞行器环境控制系统空气导管流体连通的出口；

和空气涡轮起动机，该空气涡轮起动机被构造成使气体涡轮引擎的压缩机轴旋转，该空气涡轮起动机具有经由空气涡轮阀与环境控制系统空气导管流体连通的入口，其中该方法包括：

确定压缩机的喘振裕度；以及

在确定压缩机的喘振裕度低于预定最小喘振裕度的情况下，打开空气涡轮阀以将空气供应给空气涡轮。

有利的是，通过在压缩机接近失速或喘振的情况下将空气从环境控制系统引气口提供给空气起动机，使用引气来将额外的动力提供给为压缩机提供动力的轴。鉴于这种额外的轴动力，轴负荷被减轻，并且压缩机被移动进一步远离喘振。因此，可以引出较少量的空气用于相同的失速裕度增加，从而提高压缩机效率。此外，即使在环境控制系统不工作的情况下（诸如，在发生ECS包故障或其他关闭的情况下），也可以保证引气流穿过环境控制系统引气件。因此，可以在处理引气件和/或可变定子叶片(VSV)调度中考虑ECS引气流，从而允许调度不那么保守并且压缩机效率更高。

该方法可包括确定与环境控制系统空气导管连通的环境控制系统空调系统是否在运作，如果不运作，并且确定压缩机的喘振裕度低于预定最小喘振裕度，则打开空气涡轮阀以将空气供应给空气涡轮。

该喘振裕度可以是当前的测量喘振裕度或预测的未来喘振裕度。