[发明专利]燃料控制系统

说明书

本发明提供了一种气体涡轮引擎的控制系统。该引擎具有调节到该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该引擎的操作构型的一个或多个可变几何部件。该控制系统具有引擎燃料控制子系统，该引擎燃料控制子系统提供用于控制该燃料流量计量阀的燃料流量需求信号。该控制系统还具有可变几何控制子系统，该可变几何控制子系统在给定当前该引擎操作条件的情况下确定由该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。该控制系统还具有优化器，该优化器接收该当前设定点并确定该设定点的调整值，该调整值在满足该引擎约束的同时优化对该引擎的性能特征进行建模的目标函数，该目标函数适应于引擎性能随时间的变化。该控制系统还具有反馈回路，在该反馈回路中，将由此确定的该设定点的该调整值发送到该可变几何控制子系统以改变该当前设定点。

技术领域

本公开涉及引擎控制系统，尤其涉及具有一个或多个可变几何部件的气体涡轮引擎。

背景技术

引擎燃料控制系统的目的是以适合于燃烧的形式为引擎提供燃料并且控制燃料流的速率，以便精确控制引擎速度和加速度。已知使用电子引擎控制器(EEC)来控制气体涡轮引擎的推力，使用轴速、引擎压力比(EPR)或涡轮功率比(TPR)间接测量引擎的推力。EEC还控制(i)在安全操作限制内的轴速，以及(ii)引擎不同部位处的温度和压力以避免不期望的状况(诸如喘振或失速)并确保引擎的完整性。现代飞机的环境考虑以及不断增长的动力需求要求坚固且针对飞机操作状况进行优化的控制系统。

电子闭环燃料控制系统具有集成作用，其有助于在满足飞行员对推力的要求并符合安全限制的同时，确保引擎的精确控制。此类系统在正常操作条件下实现精确的加速度控制方面提供了明显的优点。

图1中示出了一种此类引擎燃料控制系统的架构，称为劳斯莱斯逆模型(RRIM)。该架构还描述于美国专利申请US 2010/017093 A1中。

在RRIM中，到引擎的燃料流量由燃料流量计量阀响应于总燃料流量需求信号来控制。该信号包括根据瞬时引擎速度计算的元素和根据飞行员的推力或速度需求(NH_D)计算的过度给油元素。

图1的系统采用第一控制回路1，该第一控制回路被示出具有通用控制误差电路2。进入电路2中的信号“y_r”(其实际上会对应于给定推力或速度需求)是受控引擎输出的参考值的向量，并且信号“y”是那些受控输出的实际值的向量。可变增益81作用于电路2的误差输出e(t)。当从可变增益81处输出的NHdot_D信号在72处乘以(ΔWf/NHdot)*值时，产生由控制回路1生成的过度给油需求ΔWf(参见下文)。

估计的引擎稳态燃料流量需求Wfss*通过一般在4处表示的第二(反馈)回路的引擎逆模型块3来计算，并且该信号以算术方式被累加至求和结点5处的过度给油需求ΔWf。将总燃料流量需求信号Wf(t)提供给最低胜数逻辑块的一个输入端，以与最大燃料流量信号进行比较。通过最高胜数比较，将另一最小燃料流量限制信号与块的输出进行比较。然后，所得的经微调的总燃料流量需求信号WFE控制燃料流量计量阀的操作，该阀调节到引擎的燃料的流量。

引擎逆模型块3的Wfss*对NH*特征可通过输入信号(温度、压力、空气排放、导向叶片等)进行修改，以选择一族特征中的最合适特征并缩放或校正所选特征以便补偿操作条件的变化。