[发明专利]关于燃料系统的计量流量的直接反馈

说明书

本公开描述了一种用于发动机的燃料系统。该燃料系统包括燃料计量阀、流量测量系统以及与燃料计量阀和流量测量系统通信的控制器。燃料计量阀可操作以基于燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率。流量测量系统被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的燃料的质量流率。控制器被配置为基于由流量测量系统测量的燃料的质量流率来动态地调整燃料测量系统的冲程以改变燃料的流率。

技术领域

本公开涉及用于飞机涡轮发动机的燃料系统，并且尤其是包括关于测量和计量的燃料质量流率的直接反馈的系统。

背景技术

用于燃气涡轮发动机的燃料系统或燃料计量单元(“FMU”)通常包括燃料源和一个或多个泵以将加压燃料递送到发动机的燃烧室部。具体地，燃料源向其上具有喷嘴的歧管提供加压燃料，并且这些喷嘴将燃料排放到燃烧室中。燃料系统通常包括：泵下游的计量阀，其调节到燃烧室部的燃料流量；以及旁通燃料管路，用于将燃料从泵与计量阀之间的位置再循环到泵上游的位置。典型的燃料系统还包括旁通燃料管路中的压力调节旁通阀，其通过控制流过旁通燃料管路的燃料来维持跨计量阀的固定压差。

确定通过燃料系统的燃料流量的常用方法包括使用计量阀的位置(也称为计量阀冲程)，通过参考具体计量阀位置值的已知燃料流率来确定相关联的燃料流量。燃料流量的估计可以基于跨具有已知面积的计量窗口的阀的几乎恒定的压力调节来执行。然而，如果离开FMU用于喷嘴的燃料的排放压力迅速变化(例如，喷嘴入口压力迅速下降)，则在该排放压力变化的发生与旁通阀操作以调节流量并且因此跨计量阀的压力以校正排放压力变化之间通常存在滞后。

这种系统的架构如图1所示。FMU使用查找表1，该查找表1将燃料流量和压力与计量阀的窗口相关联。基于查找表1，系统可以根据计量燃料的期望流率(Wf)估计计量阀中窗口的期望尺寸。基于该估计，计量阀的位置指令(V/Vcmd)被发送到求和接头2。求和接头2还经由连接到计量阀(解调器动态3)的线性可变差动变压器(“LVDT”)接收关于计量阀的实际测量位置或冲程的信息。求和接头2确定指令位置与测量位置之间是否存在差异或误差。如果存在误差，比例积分微分(“PID”)控制4发送控制信号(电流)，该控制信号(电流)命令伺服器将计量阀移动到正确的位置(伺服阀动态5和致动器集成6)直到误差实际上为零。在调节计量阀冲程之后，响应于计量阀冲程的变化(例如旁通阀动态、下游喷嘴动态等)发生燃料系统动态7。系统也可能存在外源干扰。离开系统的计量流量受燃料系统动态和外源干扰的影响。因此，图1的系统测量计量阀的位置，但不测量实际计量流量。计量流量仅根据关于计量阀冲程和查找表的信息来估算。

通过将这样的系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对于本领域技术人员将变得显而易见。

发明内容

本技术的某些方面提供了一种用于涡轮发动机的燃料系统的计量燃料流量反馈系统。该计量燃料流量反馈系统包括燃料计量阀、流量测量系统以及与燃料计量阀和流量测量系统通信的控制器。燃料计量阀可操作以基于燃料计量阀的冲程来计量燃料的流率。流量测量系统被配置为以大于20Hz的带宽测量离开燃料系统的燃料的质量流率。控制器被配置为基于由流量测量系统测量的燃料的质量流率来动态地调整燃料计量阀的冲程以控制由燃料计量阀计量的流率并且抑制燃料系统中的干扰。

流量测量系统可以包括流量传感阀。流量传感阀可以包括线性可变差动变压器，该线性可变差动变压器将流量传感阀中的活塞的位置传送到控制器。活塞的位置可以与质量流率直接相对应。流量测量系统可以包括流量计。流量计可以是超声波流量计、涡轮流量计、目标流量计、光学流量计和科里奥利(Coriolis)流量计中的至少一种。

燃料计量阀可以连接到线性可变差动变压器，该线性可变差动变压器将关于燃料计量阀中的活塞的位置的信息传送到控制器。计量燃料流量反馈系统可以包括与操作燃料计量阀的控制器通信的电液伺服阀。控制器可以被配置为至少部分地基于与活塞相关的信息经由电液伺服阀来调整燃料计量阀的冲程。