BR112014026079B1 - Motor de turbina de aeronave, e, método para monitorar um motor de turbina de aeronave - Google Patents
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Abstract
motor de turbina de aeronave, e, método para monitorar um motor de turbina de aeronave. um motor de turbomáquina de aeronave que compreende pelo menos um corpo que gira em velocidade n1 e um sistema de monitoramento (1) que compreende: - um módulo regulador (reg) que compreende pelo menos um canal de medição de regulação (a, b) adequado para obter uma medição (n1a, n1b) da velocidade n1 e meios para a comparação da medição de velocidade obtida (n1a, n1b) com um valor nominal de empuxo (n1cons) para fornecer um estado de empuxo (ereg) e - um módulo (eng) for engajar uma função de proteção do tipo uht ou attcs da turbomáquina, a turbomáquina ainda compreende um sistema para a proteção contra a sobrevelocidade a fim de evitar a ejeção de escombros de alta energia fora da dita turbomáquina, o sistema de proteção compreendendo pelo menos um canal de medição de sobrevelocidade (as, bs) adequado para obter uma sobrevelocidade (n1as, n1bs) da rotação da bobina da turbomáquina, a turbomáquina sendo caracterizada em que o módulo de engajamento (eng) compreende meio para comparação de pelo menos uma sobrevelocidade obtida (n1as, n1bs) com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada, o dito meio de comparação sendo configurado para engajar a dita função de proteção (uht, attcs) de com base nos resultados da comparação.
Description
[0001] A presente invenção refere-se ao campo de monitoramento da velocidade da rotação de um motor de turbina, em particular um motor turbojato para a propulsão de uma aeronave.
[0002] Para um motor turbojato de bobina dupla que compreende uma bobina de pressão baixa e uma bobina de pressão alta, é conhecido monitorar a velocidade de rotação da bobina de pressão baixa que é conhecido pela pessoa habilitada na técnica sob a denominação de velocidade N1. O monitoramento da velocidade N1 torna possível iniciar uma pluralidade de funções para a proteção do motor turbojato se uma anomalia for detectada.
[0003] De uma maneira conhecida, com referência à Fig. 1, um motor turbojato compreende um sistema de monitoramento 1 que compreende um módulo regulador REG para a regulação da velocidade N1 pretendida para regular a velocidade do motor turbojato de acordo com um valor nominal fornecido pelo piloto da aeronave e um módulo de engajamento ENG para o engajamento de uma função de proteção a fim de corrigir uma anomalia de operação do motor turbojato com base na velocidade N1 do motor turbojato.
[0004] Uma função de proteção de costume é a função para a proteção contra superempuxo conhecido pela pessoa habilitada na técnica por sua abreviação em inglês UHT para "empuxo alto não controlado". A função UHT consiste do corte do fluxo de combustível do motor turbojato no evento de detecção do superempuxo do dito motor turbojato. Esta função torna possível evitar vantajosamente o empuxo da aeronave de ser assimétrico entre os dois motores da aeronave. A função de proteção UHT é ativa apenas quando a aeronave está em altitude baixa/velocidade baixa e está inativa fora desta faixa.
[0005] De uma maneira convencional, com referência à Fig. 1, o sistema de monitoramento 1 compreende um módulo regulador REG para a regulação da velocidade N1 pretendida para regular a velocidade N1 do motor turbojato de acordo com um valor nominal N1cons fornecido pelo piloto da aeronave. Ainda com referência à Fig. 1, o módulo de regulação REG do sistema de monitoramento do motor turbojato 1 compreende um primeiro canal de medição de regulação A adequado para obter uma medição N1A da velocidade N1 e um segundo canal de medição de regulação B adequado para obter uma medição N1B da velocidade N1. O módulo de regulação REG também compreende meios 2A, 2B para a comparação das medições de velocidade N1A, N1B obtidas em cada um dos canais A, B com um valor nominal de empuxo N1cons definido pelo piloto da aeronave. Na Fig. 1, uma porta lógica ET (referência E2) torna possível consolidar a informação deduzida pelos meios de comparação 2A, 2B de modo que o módulo de regulação REG forneça um estado de empuxo consolidado EREG na saída como ilustrado na Fig. 1.
[0006] Por exemplo, se a medição N1A for igual a 4000 rpm e a medição N1B for igual a 5000 rpm para um valor nominal de empuxo N1cons igual a 2000 rpm, os meios de comparação 2A, 2B do módulo de regulação REG deduz que o motor turbojato está em "superempuxo" em cada um dos canais de regulação A, B. A porta lógica ET (referência E2) então deduz, a partir disto, que o estado de empuxo EREG é igual a "SUPEREMPUXO".
[0007] Como ilustrado na Fig. 1, o sistema de monitoramento 1 também compreende um módulo ENG para o engajamento de uma função de proteção a fim de corrigir uma anomalia de operação do motor turbojato com base na velocidade N1 do motor turbojato.
[0008] O módulo ENG para o engajamento da função UHT compreende meios de comparação 3A, 3B que são adequados para a comparação das medições de velocidade N1A, N1B obtidas pelos canais de medição de regulação A, B do módulo de regulação REG com um valor nominal de segurança N1SEC a fim de engajar a função de proteção UHT. Na Fig. 1, uma porta lógica ET (referência E3) torna possível consolidar a informação deduzida pelos meios de comparação 3A, 3B de modo que o módulo de engajamento ENG forneça um estado de atividade consolidada EENG na saída como ilustrado na Fig. 1. Em outras palavras, o módulo ENG para o engajamento da função UHT é fundamentado nas mesmas medições de velocidade N1A, N1B obtido pelos canais de medição de regulação A, B do módulo de regulação REG a fim de fornecer um estado de atividade consolidada EENG da função de proteção UHT.
[0009] Desta maneira, se a medição N1A for igual a 4000 rpm e a medição N1B for igual a 5000 rpm para um valor nominal de segurança de N1SEC igual a 3000 rpm, o módulo ENG para o engajamento da função UHT fornece um estado de atividade EENG na saída igual a "UHT ACTIVE", quando a função UHT deve ser engajada.
[00010] Uma outra função de proteção costumeira [e a função para a proteção contra a perda de empuxo conhecida pela pessoa habilitada na técnica por sua abreviação em inglês ATTCS para "sistema de controle de empuxo de decolagem automático". A função ATTCS consiste de aumentar automaticamente o empuxo de um primeiro motor da aeronave quando a perda de empuxo ou aceleração insuficiente - levando a uma perda de empuxo - é detectada em um segundo motor da aeronave, nas fases críticas do voo, por exemplo, durante a decolagem. A fim de permitir a implementação da função ATTCS para uma aeronave que compreenda dois motores turbojato, um link de comunicação do tipo ARINC é fornecido entre o primeiro motor e o segundo motor a fim de permitir um diálogo. Durante este diálogo entre os motores, a velocidade N1 do primeiro motor é comparado com a velocidade N1 do segundo motor (referência N1mot2).
[00011] Por uma questão de clareza, a referência da Fig. 1 usada para a descrição da função UHT é adotada na Fig. 2 para a descrição da função ATTCS quando não existe incompatibilidade. Com referência à Fig. 2, o módulo ENG para o engajamento da função ATTCS do sistema de monitoramento do motor turbojato compreende meios de comparação 3A, 3B que comparam as medições de velocidade N1A, N1B obtidas pelos canais de medição de regulação A, B do módulo de regulação REG cm a velocidade N1mot2 do segundo motor a fim de engajar a função de proteção ATTCS. Uma porta lógica ET (referência E3) torna possível consolidar a informação deduzida pelos meios de comparação 3A, 3B de modo que o módulo de engajamento ENG forneça um estado de atividade consolidada EENG na saída como ilustrado na Fig. 2.
[00012] A fim de verificar a confiabilidade do sistema de monitoramento 1, é necessário garantir que as funções de proteção do tipo UHT ou ATTCS estão corretamente engajadas, mesmo no evento de um mau funcionamento de alguns componentes do sistema de monitoramento 1. É conhecido registrar eventos com relação Àqueles que levam a um mau funcionamento do engajamento das ditas funções do motor UHT e ATTCS. Os eventos de interesse são definidos em um padrão conhecido pela pessoa habilitada na técnica pela denominação CS-25.
[00013] Entre os eventos de mais interesse, nos eventos de CS- 25 padrão que correspondem ao seguinte são registrados: - perda de empuxo no primeiro motor (EREG=SUB-EMPUXO) e não engajamento da função ATTCS no segundo motor (EENG =ATTCS INATIVO) e - superempuxo (EREG=SUPEREMPUXO) e não engajamento da função UHT (EENG=UHT INATIVO).
[00014] Por meio de exemplo, o evento "perda de empuxo no primeiro motor e não engajamento da função ATTCS no segundo motor" é mostrado na Fig. 2. O evento de interesse, referência E1, apenas ocorre se, de maneira cumulativa, a perda de empuxo é detectada no primeiro motor (EREG=SUB- EMPUXO) e a função ATTCS não é engajada no segundo motor (EENG=ATTCS INATIVO).
[00015] Como um exemplo de um evento de interesse, se o valor real da velocidade N1 for igual a 1000 rpm, se a medição N1A for igual a 4000 rpm e a medição N1B está ausente para um valor nominal de empuxo N1cons igual a 2000 rpm, os meios de comparação 2A, 2B do módulo de regulação REG deduz que o motor turbojato está em "superempuxo". Por causa do valor errôneo alto da medição N1A do canal de regulação A, o estado de empuxo EREG está incorreto. Com respeito ao módulo de engajamento ENG, para um valor nominal de velocidade de N1MOT2 igual a 2000 rpm, como a medição N1A do canal de regulação A é erroneamente alto, o módulo ENG para o engajamento da função ATTCS fornece um estado de atividade EENG igual a "ATTCS inativo" na saída embora o motor esteja em sub-empuxo.
[00016] Em outras palavras, a perda de empuxo (EREG=SUB- EMPUXO) apenas ocorre se, cumulativamente, o primeiro canal de medição de regulação A do primeiro motor fornece um item errôneo de informação de velocidade N1 - N1Aerrôneo - e o segundo canal de medição B do primeiro motor não fornece nenhuma informação ou um item errôneo de informação de velocidade N1 - N1B ausente ou errôneo. Desta maneira, um estado de empuxo incorreto EREG ocorre apenas no evento de acúmulo de dois maus funcionamentos simultâneos dos canais de medição de regulação A, B. Da mesma maneira, a função ATTCS não está engajada no segundo motor (EENG =ATTCS INATIVO) se, de maneira cumulativa, os dois canais de medição de regulação A, B do segundo motor recebe do primeiro motor uma velocidade N1A e N1B que são errôneos. Desta maneira, se os canais de medição de regulação A, B fornecem simultaneamente dados errôneos, o estado de empuxo EREG e o estado de atividade da função EENG são incorretos com os canais de medição de regulação A, B fornecendo valores de velocidade dos dois módulos REG, ENG do sistema de monitoramento 1.
[00017] Na prática, o aparecimento da maioria dos eventos de interesse é extremamente raro porque esta corresponde ao aparecimento simultâneo de um mau funcionamento do módulo de regulação REG e do mau funcionamento do módulo de engajamento ENG. Além disso, como apresentado acima, o sistema de monitoramento 1 compreende dois canais de medição de regulação A, B que torna possível aumentar consideravelmente a confiabilidade do sistema de monitoramento. Desta maneira, uma falha isolada simples de um componente não afeta o sistema de monitoramento 1 do motor turbojato para o engajamento da função UHT (Fig. 1) ou para o engajamento da função ATTCS (Fig. 2).
[00018] Nas novas gerações de aeronaves foi proposto permitir que a aeronave voe mesmo quando esta compreende um computador tendo um canal de medição de regulação defeituoso. Este modo de operação é conhecido pela pessoa habilitada na técnica como $eqpfíiwtc>«q rtgjwfkecfc” ou modo <<dispatch>>. Na técnica anterior, o modo <<dispatch>> de operação não foi permitido, o que causaria inconveniência aos passageiros da aeronave devendo então ser detido no solo aguardando reparo embora nenhum componente vital do motor tenha falhado, apenas uma medição do canal sendo defeituosa.
[00019] No modo <<dispatch>>, o modo de confiabilidade do sistema de monitoramento 1 é afetado. Por meio de exemplo, a Fig. 3 mostra uma árvore de confiabilidade para o engajamento da função ATTCS quando o canal de medição de regulação B falha e não fornece mais dados. De uma maneira similar à Fig. 2, o evento de interesse E1 apenas ocorre se, de maneira cumulativa, a perda de empuxo é detectada no primeiro motor (EREG=SUB-EMPUXO) e a função ATTCS não é engajada no segundo motor (EENG=ATTCS INATIVO). Como ilustrado na Fig. 3, o canal de medição de regulação B tendo falhado, o monitoramento é fundamentado apenas no canal de medição de regulação A do primeiro motor.
[00020] Por meio de exemplo, a perda de empuxo (EREG=SUB- EMPUXO) pode ocorrer se o primeiro canal de medição de regulação A do primeiro motor fornece uma velocidade errônea N1A, por exemplo, a N1A é uma superestimativa da velocidade real N1 do motor turbojato como apresentado previamente. O estado de empuxo EREG obtido pelo módulo de regulação REG então depende apenas de um mau funcionamento isolado. Ainda com referência à Fig. 3, como o valor N1A fornecido pelo primeiro motor é errôneo, a função ATTCS não é engajada. Desta maneira, a confiabilidade é substancialmente comprometida no modo <<dispatch>>, como um valor errôneo simples pode levar a um evento de interesse da função de proteção ATTCS. O mesmo aplica-se à função UHT (Fig. 4).
[00021] Uma solução imediata a fim de eliminar esta desvantagem deve ocorrer para permitir o engajamento manual das funções de proteção pelo piloto da aeronave. Entretanto, esta solução não é considerada pelos fabricantes de aeronaves que desejam o engajamento automático das funções de proteção. Uma outra solução imediata deve ser adicionar canais de medição de regulação mas esta solução aumenta os custos de fabricação e manutenção do sistema de monitoramento que, da mesma maneira, não é desejado.
[00022] A fim de eliminar pelo menos algumas destas desvantagens, a invenção diz respeito a um motor de turbina de aeronave que compreende pelo menos uma bobina que gira em velocidade N1 e um sistema de monitoramento que compreende: - um módulo regulador que compreende um primeiro canal de medição de regulação adequado para obter uma medição da velocidade N1 e um segundo canal de medição de regulação. Independente do primeiro canal de medição, adequado para obter uma medição da velocidade N1 e meios para comparar a medição de velocidade obtida com um valor nominal de empuxo para fornecer um estado de empuxo; e - um módulo para engajar uma função de proteção do tipo UHT ou ATTCS do motor da turbina,
[00023] o motor de turbina também compreendendo um sistema para a proteção contra a sobrevelocidade a fim de evitar a ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina, o sistema de proteção compreendendo pelo menos um canal de medição de sobrevelocidade adequado para obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina do motor da turbina, o motor de turbina que compreende meios capazes de fornecer pelo menos uma medição de sobrevelocidade na base da sobrevelocidade obtida quando um dos canais de medição de regulação é defeituoso e em que o módulo de engajamento compreende pelo menos um meio para comparação da dita medição de sobrevelocidade com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada, o dito módulo de engajamento sendo configurado a fim de engajar a dita função de proteção de acordo com os resultados da comparação.
[00024] Desta maneira, de acordo com a invenção, o módulo para o engajamento de uma função de proteção do tipo UHT ou ATTCS não decide o engajamento da função de proteção na base de uma medição de velocidade obtida em um canal de regulação como na técnica anterior, mas na base de uma medição de sobrevelocidade obtida em um canal de medição de sobrevelocidade de um sistema para a proteção contra a sobrevelocidade a fim de evitar a ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina. Como a medição de sobrevelocidade usada pelo sistema de proteção é independente daquela do sistema de monitoramento, um mau funcionamento de uma medição em um canal de regulação não afeta o módulo de engajamento da função de proteção. Em outras palavras, a regulação da pressão e o engajamento da função de proteção são independentes melhorando a confiabilidade do sistema de monitoramento. Além disso, o módulo de engajamento funciona de maneira independente do módulo de regulação. Portanto, este pode engajar sua função de proteção na base de medições de sobrevelocidade de maneira independente do módulo de regulação.
[00025] O módulo de regulação também compreende dois canais de medição independentes redundantes a fim de aumentar a confiabilidade da regulação de empuxo, que torna possível considerar a operação do motor de turbina em modo <<dispatch>>, quando um dos dois canais de medição está defeituoso. De acordo com as características da medição de sobrevelocidades e do módulo de engajamento, um mau funcionamento no único canal de medição de regulação não pode resultar em um mau funcionamento para o engajamento da função de proteção. A probabilidade de um evento com de interesse é extremamente baixo no modo <<dispatch>>.
[00026] Em uma primeira forma de realização alternativa, o sistema para a proteção contra a sobrevelocidade compreende um primeiro canal de detecção de sobrevelocidade adequado para obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina do motor de turbina e um segundo canal de detecção de sobrevelocidade, independente do primeiro canal de detecção de sobrevelocidade, adequado para obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina do motor da turbina, o módulo de engajamento que compreende meio para comparação das duas sobrevelocidades obtidas com a velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada. Desta maneira, com respeito às ligações dos canais de medição de sobrevelocidade com os canais de medição de regulação, no modo <<dispatch>> existe sempre pelo menos uma medição de sobrevelocidade disponível para a operação do módulo de engajamento no modo <<dispatch>>.
[00027] Em uma segunda forma de realização alternativa, o sistema para a proteção contra a sobrevelocidade compreende um primeiro canal para a detecção de sobrevelocidade adequado para obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina do motor de turbina e um segundo canal de detecção de sobrevelocidade, independente do primeiro canal de detecção de sobrevelocidade, adequado para obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina do motor de turbina e é configurado para fornecer uma sobrevelocidade consolidada ao módulo de engajamento do sistema de monitoramento de acordo com as sobrevelocidades obtidas nos canais de medição de sobrevelocidade. O módulo de engajamento para sua parte compreende meio para comparação da sobrevelocidade consolidada com a velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada. Esta variante opera como a primeira com respeito ao modo <<dispatch>>. Além disso, a consolidação da sobrevelocidade transmitida ao módulo de engajamento torna vantajosamente possível evitar a transmissão de uma sobrevelocidade errônea adquirida em apenas um canal de medição. Durante a consolidação, as duas sobrevelocidades obtidas de maneira independente são comparadas a fim de verificar sua probabilidade.
[00028] Em uma terceira forma de realização alternativa, o canal de medição de sobrevelocidade é independente do canal de medição de velocidade. Esta variante pode operar para o modo <<dispatch>> com apenas um canal de medição de sobrevelocidade, visto que, neste caso, a falha do canal de medição de regulação não afeta o canal de medição de sobrevelocidade. Este também pode ser combinado com as outras variantes visto que isto adicionada redundâncias adicionais.
[00029] De acordo com um aspecto da invenção, para o engajamento da função UHT do motor da turbina, os meios de comparação do módulo de engajamento são configurados a fim de comparar pelo menos uma sobrevelocidade obtida com uma velocidade de segurança que corresponde ao superempuxo máximo permitido para o motor de turbina. A decisão para engajar a função UHT é independente do módulo de regulação de empuxo. Se a sobrevelocidade exceder a velocidade de segurança, a função UHT é engajada e o fornecimento de combustível do motor de turbina é cortado.
[00030] De acordo com um outro aspecto da invenção, o motor de turbina compreende pelo menos um link de comunicação com um outro motor de turbina similar a fim de comunicar um com o outro o valor da velocidade de sua bobina giratória, um motor de turbina em que, para o engajamento da função ATTCS do dito motor de turbina, os meios de comparação do módulo de engajamento são configurados a fim de comparar pelo menos uma supervelocidade obtida do dito motor de turbina com a velocidade do outro motor de turbina obtida pelo link de comunicação. A função ATTCS torna possível comparar a velocidade de rotação dos corpos rotativos dos dois motores de turbina a fim de detectar uma possível dissimetria de empuxo. Como a regulação é independente da função de proteção ATTCS, a confiabilidade do monitoramento do motor de turbina é aumentada.
[00031] Além disso, a invenção diz respeito a um método para monitorar um motor de turbina de aeronave que compreende pelo menos uma bobina que gira em velocidade N1, o dito método compreendendo: - uma etapa de obter uma primeira medição da velocidade da rotação da bobina de acordo com um primeiro canal de medição de regulação de um sistema de monitoramento da velocidade N1 e pelo menos uma segunda medição da velocidade da rotação da bobina de acordo com um segundo canal de medição de regulação do dito sistema de monitoramento, independente do primeiro canal de medição; - uma etapa de comparação da dita medição de velocidade obtida com um valor nominal de empuxo a fim de fornecer um estado de empuxo; - uma etapa de obter uma primeira sobrevelocidade da rotação da bobina de acordo com um primeiro canal de detecção de sobrevelocidade de um sistema de proteção contra sobrevelocidade adequado para a prevenção da ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina, e uma segunda sobrevelocidade da rotação da bobina do motor de turbina de acordo com o segundo canal de detecção de sobrevelocidade do mesmo sistema de proteção, independente do primeiro canal de detecção de sobrevelocidade e - woc gvcrc fg gPicjcogpVq fg woc fwp>«q fg rtqVg>«q “anVk- uwrgtgorwzq” qw “cnVk—rgtfc fg giiipuxq” fq oqVqt fg Vwtdina usando-se os dois valores de sobrevelocidade obtidos a fim de comparar a medição de sobrevelocidade com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada.
[00032] Em uma forma de realização alternativa do método que compreende as duas primeira etapas já mencionadas, as duas últimas etapas mencionadas na primeira variante são substituídas por: - uma etapa de obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina de acordo com pelo menos um primeiro canal de medição de sobrevelocidade, independente dos canais de medição de regulação, de um sistema de proteção contra a sobrevelocidade adequado para a prevenção da ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina e - uma etapa de engajamento de uma função de rtqVg>«q “cnVk- uwrgtgorwzq” qw “cnVk—rgtfc fg gorwzq” fq oqVqt fg Vwtdknc rgnc comparação da dita sobrevelocidade obtida com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada.
[00033] A invenção será melhor entendida na leitura da seguintes descrição dada unicamente por meio de exemplo e com referência aos desenhos anexos, em que: - A Fig. 1 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função UHT de acordo com a técnica anterior (já mencionado); - A Fig. 2 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função ATTCS de acordo com a técnica anterior (já mencionado); - A Fig. 3 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função ATTCS de acordo com a técnica anterior em modo <<dispatch>>(já mencionado); - A Fig. 4 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função UHT de acordo com a técnica anterior em modo <<dispatch>>(já mencionado); - A Fig. 5 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função UHT de acordo com a invenção; - A Fig. 6 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função UHT de acordo com a invenção em modo <<dispatch>>; - A Fig. 7 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função ATTCS de acordo com a invenção; - A Fig. 8 é uma ilustração esquemática da confiabilidade de um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função ATTCS de acordo com a invenção em modo <<dispatch>>; - A Fig. 9 é uma ilustração esquemática of um sistema de monitoramento do motor turbojato para o engajamento de uma função UHT ou ATTCS de acordo com a invenção em modo <<dispatch>>.
[00034] Deve ser observado que os desenhos divulgam a invenção de uma maneira detalhada para a implementação da invenção, mas os ditos desenhos podem, é claro, das uma definição melhor da invenção quando apropriado.
[00035] A invenção será apresentada para um motor turbojato com uma bobina duplo, mas isto aplica-se a qualquer motor de turbina de aeronave tendo pelo menos uma bobina rotativo.
[00036] Neste exemplo, o motor turbojato com uma bobina duplo compreende a bobina de pressão baixa e uma bobina de pressão alta, a velocidade de rotação da bobina de pressão baixa sendo conhecida pela pessoa habilitada na técnica sob a denominação de velocidade N1. Como apresentado acima, o monitoramento da velocidade N1 torna possível iniciar uma pluralidade de funções para a proteção do motor turbojato se uma anomalia for detectada.
[00037] Como ilustrado na Fig. 5 a 8, o motor turbojato compreende um sistema de monitoramento 1 que compreende um módulo regulador REG para a regulação da velocidade N1 pretendida para regular a velocidade do motor turbojato de acordo com um valor nominal N1CONS fornecido pelo piloto da aeronave e um módulo de engajamento ENG de uma função de proteção a fim de corrigir uma anomalia de operação do motor turbojato com base na velocidade N1 do motor turbojato.
[00038] O módulo de regulação REG do sistema de monitoramento 1 é um módulo de regulação similar à técnica anterior que compreende um primeiro canal de medição de regulação A adequado para obter uma medição N1A da velocidade N1 e um segundo canal de medição de regulação B adequado para obter uma medição N1B da velocidade N1.
[00039] O módulo de regulação REG do sistema de monitoramento 1 também compreende meios 2A, 2B para a comparação de medições de velocidade N1A, N1B obtida com um valor nominal de empuxo N1cons a fim de fornecer um estado de empuxo de motor turbojato EREG na saída. Como mostrado na Fig. 5 a 8, uma porta lógica ET (referência E2) torna possível consolidar a informação deduzida pelos meios de comparação 2A, 2B.
[00040] Por meio de exemplo, se o valor nominal do empuxo N1cons é igual a 4.000 rpm e as medições de velocidade N1A, N1B obtidas são respectivamente iguais a 2.000 rpm e 1.000 rpm, o módulo de regulação REG fornece um estado de empuxo EREG indicando a perda de empuxo do motor turbojato. Se apenas o canal de medição de regulação A tiver indicado a perda de empuxo, o estado de empuxo EREG não deve indicar a perda de empuxo (porta ET entre os dois canais A, B).
[00041] Convencionalmente, cada canal de medição de regulação A, B compreende, por si só, meios de aquisição e, por si só, sensores de velocidade. O módulo de regulação REG está convencionalmente na forma de um computador de regulação, do tipo FADEC, montado no motor turbojato.
[00042] De acordo com a invenção, o módulo ENG para o engajamento de uma função de proteção, do tipo UHT ou ATTCS, é independente dos canais de medição de regulação A, B do módulo de regulação REG. De fato, de acordo com a invenção, o engajamento da função de proteção depende das medições de sobrevelocidade da rotação da bobina do motor turbojato a fim de evitar a ejeção de escombros de alta energia fora do motor turbojato e, em particular, na direção da aeronave em que o motor turbojato está montado.
[00043] Convencionalmente, a proteção contra sobrevelocidade é implementada por um sistema de proteção eletrônico que é independente do sistema de monitoramento 1 permitindo a regulação e o engajamento das funções de proteção UHT e ATTCS. Um sistema para a proteção contra a sobrevelocidade é, por exemplo, conhecido a partir do pedido de patente FR2960906 no nome de SNECMA.
[00044] De uma maneira conhecida, a sobrevelocidade da bobina de pressão baixa do motor turbojato e detectada por um primeiro canal de detecção de sobrevelocidade AS e pelo segundo canal de detecção de sobrevelocidade BS a fim de evitar a ejeção de escombros de alta energia fora do motor turbojato. Convencionalmente, cada canal de detecção de sobrevelocidade AS, BS compreende, seus meios de aquisição próprios e seus sensores de velocidade próprios. Os canais de detecção de sobrevelocidade AS, BS são respectivamente adequados para a obtenção de sobrevelocidade N1As, N1Bs da rotação da bobina do motor de turbina como ilustrado na Fig. 5 a 8.
[00045] De acordo com a invenção, o canal de detecção de sobrevelocidades AS, BS do sistema de proteção de sobrevelocidade são conectados ao módulo ENG para o engajamento de uma função de proteção. Desta maneira, as sobrevelocidades N1AS, N1BS, que são valores da velocidade de rotação da bobina de pressão baixa, serve como uma base para o engajamento da função de proteção e são independentes da velocidade N1A, N1B obtida para o módulo de regulação REG, que aumenta a confiabilidade do sistema de monitoramento 1.
[00046] Convencionalmente, o módulo de engajamento ENG compreende meios de comparação 3A, 3B que são adequados para comparar as sobrevelocidades obtidas N1AS, N1BS com pelo menos uma velocidade de referência que é predeterminada de acordo com a função de proteção a ser engajada (UHT, ATTCS) como será apresentado abaixo.
[00047] Para o engajamento da função de proteção UHT, com primeira referência a todos da Fig. 5, as sobrevelocidades obtidas N1AS, N1BS pelo sistema de proteção de sobrevelocidade são cada um comparados com um valor nominal de segurança N1SEC na base em que a função de proteção UHT é engajada. O valor nominal de segurança N1SEC para a função UHT é similar àquele usado na técnica anterior e corresponde à velocidade máxima permitida pelo motor turbojato antes da função UHT ser atuada. Quando a função UHT é atuada, o fornecimento de combustível ao motor turbojato é cortado.
[00048] Como ilustrado na Fig. 5, quando o superempuxo é detectado pelo módulo de engajamento ENG pela comparação das sobrevelocidades N1AS, N1BS com o valor nominal de segurança N1SEC, a função de proteção UHT é engajada (EENG= UHT ATIVO) a fim de evitar a dissimetria de empuxo da aeronave. Como a decisão para engajar a função UHT é independente do modo de regulação de empuxo REG, a confiabilidade do sistema de monitoramento 1 é melhorada. Incidentalmente, a função de proteção UHT pode ser engajada embora o estado de empuxo EREG não indique qualquer superempuxo.
[00049] Por meio de exemplo, com referência à Fig. 6 todos os canais B do sistema de monitoramento falharam em modo <<dispatch>>, isto é, tanto o canal de medição de regulação B quanto o canal de medição de sobrevelocidade BS. Em virtude do sistema de monitoramento 1 de acordo com a invenção, o módulo de regulação REG e o módulo de engajamento ENG têm informação de velocidade independente N1 a fim de definir um estado de empuxo e atividade da função UHT, que melhora a confiabilidade do sistema de monitoramento 1 e uma falha isolada não pode levar a um evento de interesse como ilustrado na Fig. 6.
[00050] Na seguinte forma de realização, um primeiro motor turbojato e um segundo motor turbojato de acordo com a invenção são montados em uma aeronave. Cada motor turbojato compreende pelo menos um link de comunicação com o outro motor turbojato a fim de permitir um diálogo entre os motores turbojato. O link de comunicação torna possível a comunicação do valor da velocidade N1 da rotação da bobina ao outro morto turbojato de uma tal maneira que a função ATTCS pode corrigir qualquer dissimetria de empuxo. Neste exemplo, os dois motores turbojato são conectados por um link de comunicação do tipo ARINC mas, é claro, outros meios de comunicação podem ser adequados.
[00051] Cada motor turbojato compreende um sistema de proteção de sobrevelocidade e um sistema de monitoramento 1 com seu modo de regulação REG próprio e seu módulo de engajamento ENG próprio. Com referência à Fig. 7, para o engajamento da função de proteção ATTCS no primeiro motor turbojato, as sobrevelocidades N1AS, N1BS obtidas do primeiro motor turbojato são, cada um, comparados com a velocidade de referência que corresponde à velocidade consolidada N1mot2 do módulo de regulação REG do segundo motor turbojato. Neste exemplo, a velocidade consolidada N1mot2 é obtida pelo processamento das velocidades medidas pelos canais de medição de regulação A, B do módulo de regulação REG do segundo motor turbojato.
[00052] Em outras palavras, o primeiro motor turbojato tem o valor da velocidade de rotação N1mot2 da bobina de pressão baixa do segundo motor turbojato. Como ilustrado na Fig. 7, devido aos meios 3A, 3B para a comparação das velocidades dos motores turbojato é então possível detectar a dissimetria do empuxo entre os dois motores turbojato. De uma maneira similar ao engajamento da função UHT, em virtude do sistema de monitoramento 1 de acordo com a invenção, o módulo de regulação REG e o módulo de engajamento ENG têm informação de velocidade independente N1 a fim de definir o estado de empuxo e atividade da função ATTCS, que melhora a confiabilidade do sistema de monitoramento 1 e uma falha isolada pode não levar a um evento de interesse. O mesmo aplica-se ao engajamento d a função ATTCS em modo <<dispatch>> como mostrado na Fig. 8.
[00053] Um dispositivo eletrônico para monitorar a aeronave é mostrado esquematicamente na Fig. 9. Este dispositivo eletrônico está na foram de um computador, por exemplo, do tipo FADEC e compreende um sistema de monitoramento 1 e um sistema de proteção 2. Por uma questão de clareza, os canais A do sistema de monitoramento 1 não mostrados na parte superior do computador enquanto os canais B do sistema de monitoramento 1 são mostrados na parte inferior do computador.
[00054] O computador recebe nas medições de entrada de velocidade N1A, N1B pelos canais de medição de regulação A, B e medições de sobrevelocidade N1AS, N1BS pelos canais de medição de sobrevelocidade AS, BS como ilustrado na Fig. 9. Estas medições de velocidade e de sobrevelocidade são realizadas por sensores de medição S por meio de um sistema de aquisição 3, por exemplo, um dispositivo FPGA ("série de porta programável por campo"). Os sensores de medição S e o sistema de aquisição 3 são configurados de uma tal maneira que as medições de velocidade N1A, N1B e de sobrevelocidade N1AS, N1BS são realizadas de maneira independente.
[00055] O computador da Fig. 9 é mostrado em modo <<dispatch>>, todos os canais de medição B falharam. A falha é representada visualmente por uma cruz que atinge a parte inferior do computador. Por causa da falha do, o sistema de monitoramento 1 recebe deste modo de regulação REG apenas uma medição simples de velocidade N1A, a medição de velocidade N1B estando ausente. Para este módulo de engajamento ENG, o sistema de monitoramento 1 recebe apenas uma medição simples de sobrevelocidade N1S a partir do sistema de proteção 2, que neste caso é igual à medição da sobrevelocidade N1AS medida no canal A do sistema de proteção 2, a medição de velocidade N1BS estando ausente devido à falha
[00056] Ainda com referência à Fig. 9, as medições de velocidade N1A e de sobrevelocidade N1AS são recebidas pelo sistema de monitoramento 1. Como apresentado acima, o módulo de regulação REG do sistema de monitoramento 1 compara a medição de velocidade N1A com uma velocidade de valor nominal N1CONS não mostrado na Fig. 9. O módulo ENG para o engajamento do sistema de monitoramento 1 compara a sobrevelocidade N1S - fornecida pelo sistema de proteção 2 - com um valor nominal de segurança N1SEC para o engajamento da função UHT não mostrada na Fig. 9. Com respeito à função ATTCS, a sobrevelocidade N1S fornecida pelo sistema de proteção 2 é comparada com a velocidade da rotação da bobina de um outro motor de turbina. De maneira recíproca, com referência à Fig. 9, o sistema de proteção 2 transmite o valor de sobrevelocidade N1S ao segundo motor turbojato pelo link de comunicação de uma tal maneira que o segundo motor turbojato também pode implementar a função ATTCS.
[00057] Em virtude da invenção, a confiabilidade do sistema de monitoramento é aumentada em todas as circunstâncias, em particular, em modo <<dispatch>>, que fornece segurança maior do motor turbojato e uma disponibilidade melhor da aeronave em que o motor turbojato é montado.
[00058] O sistema de monitoramento 1 e o sistema de proteção 2 são, preferivelmente, sistemas eletrônicos que são preferivelmente independentes, mas é claro, estes podem ser combinados no mesmo computador. De uma maneira similar, o engajamento e os modos de regulação também são módulos eletrônicos.
Claims (8)
1. Motor de turbina de aeronave compreendendo pelo menos uma bobina que gira em velocidade N1 e um sistema de monitoramento (1) compreendendo: - um módulo regulador (REG) compreende um primeiro canal de medição de regulação (A) adequado para obter uma medição (N1A) da velocidade N1 e um segundo canal de medição de regulação (B), independente do primeiro canal de medição, adequado para obter uma medição (N1B) da velocidade N1 e meios para comparar as medições de velocidade obtidas (N1A, N1B) com um valor nominal de empuxo (N1cons) para fornecer um estado de empuxo (EREG); e, - um módulo (ENG) for engajar uma função de proteção “anti- superempuxo” ou “anti-perda de empuxo” do motor da turbina; o motor de turbina também compreendendo um sistema (2) para a proteção contra a sobrevelocidade a fim de evitar a ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina, o sistema de proteção (2) compreendendo pelo menos um canal de medição de sobrevelocidade (AS, BS) adequado para obter uma sobrevelocidade (N1AS, N1BS) da rotação da bobina do motor da turbina, o motor de turbina sendo caracterizadopelo fato de que este compreende meios capazes de fornecer pelo menos uma medição de sobrevelocidade na base da sobrevelocidade obtida (N1AS, N1BS) quando um dos canais de medição de regulação (A, B) é defeituoso e em que o dito módulo de engajamento (ENG) compreende pelo menos um meio para comparação da dita medição de sobrevelocidade com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada, o dito módulo de engajamento (ENG) sendo configurado a fim de engajar a dita função de proteção ("anti-superempuxo", "anti-perda de empuxo") de acordo com os resultados da comparação.
2. Motor de turbina de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de proteção contra a sobrevelocidade (2) compreende um primeiro canal de detecção de sobrevelocidade (AS) adequado para obter uma sobrevelocidade (N1As) da rotação da bobina do motor de turbina e um segundo canal de detecção de sobrevelocidade (BS), independente do primeiro canal de detecção de sobrevelocidade (AS), adequado para obter uma sobrevelocidade (N1Bs) da rotação da bobina do motor da turbina, o módulo de engajamento que compreende meio para comparação das duas sobrevelocidades (N1AS, N1BS) obtidas com a velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada.
3. Motor de turbina de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema para a proteção contra a sobrevelocidade (2) compreende um primeiro canal de detecção de sobrevelocidade (AS) adequado para obter uma sobrevelocidade (N1As) da rotação da bobina do motor de turbina e um segundo canal de detecção de sobrevelocidade (BS), independente do primeiro canal de detecção de sobrevelocidade (AS), adequado para obter uma sobrevelocidade (N1Bs) da rotação da bobina do motor da turbina, o dito sistema para a proteção contra a sobrevelocidade (2) sendo configurado para fornecer uma sobrevelocidade consolidada (N1S) ao módulo de engajamento (ENG) do sistema de monitoramento (1) de acordo com as sobrevelocidades obtidas (N1AS, N1BS) nos canais de medição (AS, BS) e o módulo de engajamento que compreende meio para comparação da sobrevelocidade consolidada (N1S) obtidas com a velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada.
4. Motor de turbina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o canal de medição de sobrevelocidade (AS, BS) é independente dos canais de medição de velocidade (A, B).
5. Motor de turbina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que para o engajamento da função “anti-superempuxo” do motor da turbina, os meios de comparação do módulo de engajamento (ENG) são configurados a fim de comparar pelo menos uma sobrevelocidade obtida (N1AS, N1BS) com uma velocidade de segurança (NSEC) que corresponde ao superempuxo máximo permitido para o motor de turbina.
6. Motor de turbina de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um link de comunicação com um outro motor de turbina similar a fim de comunicar um com o outro o valor da velocidade de sua bobina giratório, um motor de turbina em que para o engajamento da função “anti-perda de empuxo” do dito motor de turbina, os meios de comparação do módulo de engajamento (ENG) são configurados a fim de comparar pelo menos uma supervelocidade obtida (N1AS, N1BS) do dito motor de turbina com a velocidade do outro motor de turbina (Nmot2) obtida pelo link de comunicação.
7. Método para monitorar um motor de turbina de aeronave que compreende pelo menos uma bobina que gira em velocidade N1, o dito método caracterizado pelo fato de que compreende: - uma etapa de obter uma primeira medição da velocidade da rotação da bobina (N1A) de acordo com um primeiro canal de medição de regulação (A) de um sistema de monitoramento da velocidade N1 e pelo menos uma segunda medição da velocidade da rotação da bobina (N1B) de acordo com um segundo canal de medição de regulação (B) do dito sistema de monitoramento, independente do primeiro canal de medição; - uma etapa de comparação da dita medição de velocidade obtida com um valor nominal de empuxo (N1cons) a fim de fornecer um estado de empuxo (EREG); - uma etapa de obter uma primeira sobrevelocidade da rotação da bobina (N1As) de acordo com um primeiro canal de detecção de sobrevelocidade (AS) de um sistema para a proteção (2) contra sobrevelocidade adequado para a prevenção da ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina, e uma segunda sobrevelocidade (N1Bs) da rotação da bobina do motor de turbina de acordo com o segundo canal de detecção de sobrevelocidade (BS) do mesmo sistema de proteção (2), independente do primeiro canal de detecção de sobrevelocidade (AS); - uma etapa de engajamento de uma função de proteção “anti- superempuxo” ou “anti-perda de empuxo” do motor de turbina usando-se os dois valores de sobrevelocidade obtidos (N1AS, N1BS) a fim de comparar a medição de sobrevelocidade com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada.
8. Método para monitorar um motor de turbina de aeronave que compreende pelo menos uma bobina que gira em velocidade N1, o dito método caracterizadopelo fato de que compreende: - uma etapa de obter uma primeira medição da velocidade da rotação da bobina (N1A) de acordo com um primeiro canal de medição de regulação (A) de um sistema de monitoramento da velocidade N1 e pelo menos uma segunda medição da velocidade da rotação da bobina (N1B) de acordo com um segundo canal de medição de regulação (B) do dito sistema de monitoramento, independente do primeiro canal de medição; - uma etapa de comparação das medições de velocidade obtidas com um valor nominal de empuxo (N1cons) a fim de fornecer um estado de empuxo (EREG); - uma etapa de obter uma sobrevelocidade da rotação da bobina (N1AS, N1BS) de acordo com pelo menos um primeiro canal de medição de sobrevelocidade (AS, BS), independente dos canais de medição de regulação (A, B), de um sistema de proteção (2) contra sobrevelocidade adequado para a prevenção da ejeção de escombros de alta energia fora do dito motor de turbina; e, uma etapa de engajamento de uma função de proteção “anti- superempuxo” ou “anti-perda de empuxo” do motor de turbina pela comparação da dita sobrevelocidade obtida (N1AS, N1BS) com pelo menos uma velocidade de referência definida de acordo com a função de proteção a ser engajada.
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