[发明专利]燃料控制系统

权利要求书

1.一种气体涡轮引擎的控制系统，所述气体涡轮引擎具有调节到所述引擎的燃料流量的燃料流量计量阀，以及可在不同的设定点之间移动以改变所述引擎的操作构型的一个或多个可变几何部件，所述控制系统具有：

引擎燃料控制子系统，所述引擎燃料控制子系统提供用于控制所述燃料流量计量阀的燃料流量需求信号；以及

可变几何控制子系统，所述可变几何控制子系统在给定当前引擎操作条件的情况下确定由所述可变几何部件采用的当前设定点，以便满足一个或多个引擎约束；

其中所述控制系统还具有优化器，所述优化器接收所述当前设定点并确定所述设定点的调整值，所述调整值在满足所述引擎约束的同时优化对所述引擎的性能特征进行建模的目标函数，所述目标函数适应于引擎性能随时间的变化；并且

其中所述控制系统还具有反馈回路，在所述反馈回路中，将由此确定的所述设定点的所述调整值发送到所述可变几何控制子系统以改变所述当前设定点。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中：

所述可变几何控制子系统包含用于所述可变几何部件的一个或多个设定点行程，所述行程确定在给定所述当前引擎操作条件的情况下由所述可变几何部件采用的所述当前设定点，以便满足所述引擎约束；

所述可变几何控制子系统还包括调节所述设定点行程的一个或多个可变偏移；以及

通过改变所述偏移，将所述设定点的所述调整值发送到所述可变几何控制子系统以改变所述当前设定点。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中由所述目标函数进行建模的所述性能特征为以下项中的任一项或以下项中的两项或更多项的任意组合：引擎特定的燃料消耗、引擎寿命、引擎排放和引擎温度。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述目标函数将所述性能特征建模为包括以下项的变量的函数：所述可变几何部件的所述设定点，以及指示所述引擎功率输出的微调变量。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述微调变量是由所述引擎燃料控制子系统提供的所需燃料流量、测量的涡轮压力比或测量的轴速度。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述一个或多个可变几何部件包括以下任一者或两者：一组或多组压缩机可变入口导向叶片和一组或多组压缩机引气阀。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述一个或多个引擎约束包括以下项中的任何一项或多项：一个或多个压缩机喘振裕度、一个或多个压缩机失速裕度以及一个或多个压缩机压力比。

8.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统为机载电子引擎控制器的一部分。

9.一种用于飞行器的气体涡轮引擎，包括：调节到所述引擎的燃料流量的燃料流量计量阀、可在不同的设定点之间移动以改变所述引擎的操作构型的一个或多个可变几何部件；以及根据权利要求1所述的控制系统。

10.根据权利要求9所述的用于飞行器的气体涡轮引擎，还包括：

引擎核心，所述引擎核心包括涡轮、压缩机和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴；

风扇，所述风扇位于所述引擎核心的上游，所述风扇包括多个风扇叶片；以及

齿轮箱，所述齿轮箱接收来自所述芯轴的输入并将驱动输出至所述风扇，以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇。

11.根据权利要求10所述的气体涡轮引擎，其中：

所述涡轮是第一涡轮，所述压缩机是第一压缩机，并且所述芯轴是第一芯轴；

所述引擎核心还包括第二涡轮、第二压缩机和将所述第二涡轮连接到所述第二压缩机的第二芯轴；以及

所述第二涡轮、所述第二压缩机和所述第二芯轴被布置成以比所述第一芯轴高的旋转速度旋转。

12.一种控制气体涡轮引擎的方法，所述气体涡轮引擎具有调节到所述引擎的燃料流量的燃料流量计量阀，以及可在不同的设定点之间移动以改变所述引擎的操作构型的一个或多个可变几何部件，所述方法包括重复执行以下步骤：

提供用于控制所述燃料流量计量阀的燃料流量需求信号；

在给定所述当前引擎操作条件的情况下确定由所述可变几何部件采用的当前设定点，以便满足一个或多个引擎约束；

确定所述设定点的调整值，所述调整值在满足所述引擎约束的同时优化对所述引擎的性能特征进行建模的目标函数，所述目标函数适应于引擎性能随时间的变化；以及

使用由此确定的所述设定点的所述调整值来改变所述当前设定点。