CN101946079A - 用于涡轮喷气发动机机舱的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱,其包括电力供应源(113),该电力供应源适用于用于驱动和控制推力反向器装置(121)的系统和用于驱动和控制可变喷嘴装置(120)的系统,电力供应在第一位置和第二位置之间为可切换的,在第一位置,所述电力供应为所述用于驱动和控制推力反向器装置的系统供电,在第二位置,所述电力供应为用于驱动和控制可变喷嘴装置的系统供电,其中,所述切换是在来自于能够接收推力反向器打开控制(100)的计算机(103)的控制输出的作用下实现的。
Description
本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱,其包括电力供应源,该电力供应源用于驱动和控制推力反向器装置的系统和驱动和控制可变喷嘴装置的系统。
飞机由容置于机舱内的多个涡轮喷气发动机驱动,该机舱中还容置了一组附加的驱动装置,该驱动装置与其运转相关,并且当涡轮喷气发动机启用或停止时执行各种功能。这些相关的驱动装置特别地包括用于可变喷嘴的驱动操作的电动机械或液压机械系统。这些驱动装置还能够包括用于推力反向器的驱动操作的电动机械或液压机械系统,以及用于设计用来对涡轮喷气发动机进行维护操作的整流罩的驱动系统。
推力反向器的作用是:在飞机着陆的过程中,通过改变涡轮喷气发动机产生的推力中的至少一部分的方向使之向前来改善飞机的制动能力。在该阶段中,反向器使得可能将涡轮喷气发动机喷射的全部或部分气流向机舱的前部发送,由此产生增加飞机机轮制动的反向推力。为此,推力反向器包括位于机舱任一侧的活动的整流罩,该活动的整流罩能够在展开状态和缩回状态之间运动,一方面,在展开状态,整流罩打开机舱中的通道用于在制动阶段使气流偏离,另一方面,在缩回状态,整流罩在涡轮喷气发动机正常运转过程中或当飞机停下来时关闭所述通道。
目前,驱动系统主要通过液压缸或气压缸来实施。这些缸需要用于加压流体的输送网络,该加压流体通过涡轮喷气发动机上的空气流出口或通过飞机的液压回路上的流出管得到。但是,由于在液压或气压网络中的极小的泄露也能给反向器和机舱的其它部分带来有害的后果,所以此种系统笨重并需要大量的维护。此外,液压缸或气压缸还传送了最大可能的功率,这使得设备过早的磨损。
为了消除与气压和液压系统有关的缺陷,机舱的设计者和设备的制造者试图替换它们,并尽可能使用电驱动系统,以便减轻机舱的重量,并简化尤其是在所需维护周期以及液压或气压流体的控制期间的运转。已经存在由电动缸驱动的某些机舱整流罩,用于涡轮喷气发动机的维护,并且在文献EP0843089中描述了一种电驱动推力反向器。
电驱动系统根据这些系统的运转所实际必需的电力允许最佳的能量控制,同时该电驱动系统还在机舱内占据较小空间,并且不需要加压流体循环回路。例如如法国专利申请04.07096,07.07098和07.01058中所描述的,这些电驱动系统还使得可能将电子控制和操纵系统集成。
航空条例(FAR-JAR 25-933)要求:推力反向器控制系统应当通过推力反向器的控制构件的三重锁定系统的设置来保护其免受不合时宜地展开的风险,推力反向器的控制必须是独立的。
在如存在于A340-500/600上的液压控制系统的情况下,每个活动的反向器整流罩具有由独立装置电力操纵的第三锁闩和安装在上、下缸中的两个所谓的主锁闩,整流罩的液压控制由用于关闭缸的液压供应回路的第一阀门和第二阀门的联合操纵来实现。所述两个阀门的操纵通过两条完全独立的操纵线路来完成。
在飞行条件下,第一阀门保持关闭,由此不能获得液压动力来通过单独的第二阀门允许主锁闩的任何解锁。
在用于驱动推力反向器的电力系统的情况下,推力反向器杆的移动指令首先由一组独立的计算机来捕获。
第一计算机设计用来仅控制第三锁闩的解锁,此第三锁闩因此通过专用的控制线路保持受控。
每个主锁闩的控制是由控制单元许可的,该控制单元一方面接收由第二计算机控制的必需的电力供应,以及接收来自于涡轮喷气发动机计算机(FADEC或EEC)的打开指令。
因此,当飞行员命令打开推力反向器时,该命令被以下设备捕获:
-第一计算机,该第一计算机于是命令打开第三锁闩,
-第二计算机,该第二计算机于是许可主锁闩的控制系统的电力供应,
-涡轮喷气发动机计算机,该涡轮喷气发动机计算机根据飞行阶段的涡轮喷气发动机的典型的运转参数来许可或拒绝打开。
因此可以理解,影响第三锁闩的控制的电力问题不允许主锁闩的解锁,原因在于控制线路与其完全独立。
涡轮喷气发动机计算机上的电子问题自身也不允许推力反向器的不合时宜地打开,原因在于没有来自第二计算机的命令时,则得不到电力供应。
反之,在第二计算机错误地允许了主锁闩的控制系统的电力供应的情况下,该主锁闩也不会打开,原因在于这些控制系统没有接到来自发动机计算机的命令。
第一和第二计算机通常使用来自与发动机不相关的飞行器的数据,特别地,例如高度数据或代表了施加在着陆装置的轮子上的重量的数据。
第三计算机,也就是发动机计算机,其使用表示涡轮喷气发动机的运转系统的数据。
当人们希望将在飞行中使用的多种功能,更特别的是可变喷嘴功能集合起来使用同一个电力供应源时,此种推力反向器的安全系统的结构就出现了问题。将多种功能集合起来使用同一个电源的重要性是显而易见的。这避免机舱的凌乱,也避免机舱因为带有适用于每种功能的专用电力供应系统而变得更笨重。
推力反向器和可变喷嘴这两个系统具有不同的工作时段,也就是分别为着陆阶段和惯性飞行阶段,在这些阶段中涡轮喷气发动机处于工作状态。
由于电力供应源能在不涉及推力反向器的飞机的使用阶段传输电流,因此传送至机舱控制系统的电能不再用于不同的安全校验。该电力供应自身因此不再用作防护线路。
更确切地,由第二计算机完成的校验将不停地验证,来自用于主锁闩的控制单元的输出因此简化为来自涡轮喷气发动机的命令。
防护的第三线路因此需要被恢复以符合航空安全标准。
为此,本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱,其包括电力供应源,该电力供应源适用于用于驱动和控制推力反向器装置的系统和用于驱动和控制可变喷嘴装置的系统,其特征在于,所述电力供应能够在第一位置和第二位置之间切换,在所述第一位置,所述电力供应为用于驱动和控制推力反向器装置的系统供电,在所述第二位置,所述电力供应为用于驱动和控制可变喷嘴装置的系统供电,其中,所述切换是在来自于能够接收推力反向器打开命令的计算机的控制输出的作用下实现的。
因此,通过提供在接收运行命令的控制器的作用下能够在两个驱动和控制系统之间切换的供应,电源能够根据飞行阶段用于系统中的一个或另一个。在这种情况下,当一个驱动和控制系统被供电时,另一个系统则不被供电,从而恢复电力供应安全线路。
优选地,在没有推力反向器打开命令和没有来自计算机的相应输出时,电源用于所述用于驱动和控制可变喷嘴的系统。
有利地,计算机能够接收表示飞机的运转阶段的数据,例如有关施加在轮子上的重量或高度数据的这类数据。
优选地,用于驱动和控制推力反向器的系统包括至少两个主锁闩,所述主锁闩与至少一个控制单元相关联,当电力供应用于所述用于驱动和控制推力反向器的系统时,并且当电力供应接收来自第二计算机的相应的打开命令时,所述控制单元能够控制所述主锁闩的解锁,所述第二计算机能够接收推力反向器打开命令。
有利地,所述第二计算机为能够接收表示涡轮喷气发动机的运转的数据的计算机。
还有利地,所述第二计算机为FADEC。
优选地,所述用于驱动和控制推力反向器的系统包括不同的第三计算机,所述第三计算机能够接收来自推力反向器的打开命令,并发送控制第三锁闩解锁的电力供应的相应的命令输出。
有利地,所述第三锁闩的电力供应是由与用于驱动和控制推力反向器和用于驱动和控制可变喷嘴的系统的主电力源不同的电力线路来完成的。
有利地,所述用于驱动和控制推力反向器和可变喷嘴的系统主要容纳在至少两个不同的壳中。
有利地,用于驱动可变喷嘴的系统的主电力供应源是供机舱的例如操纵维护整流罩的其它相关功能来使用的。
还有利地,机舱包括两个主电力供应源,该主电力供应源根据其对用于驱动可变喷嘴的系统、用于驱动推力反向器的系统和用于驱动维护整流罩的系统中的至少三个相关功能的可用性而能够可选择地被使用。
利用与附图相关的以下具体描述将更好的理解本发明的实施。
图1为装备有推力反向器并具有可变喷嘴功能的涡轮喷气发动机机舱的纵向剖面的局部示意图。
图2概略地示出根据现有技术的用于不具有可变喷嘴功能的机舱的安全系统。
图3概略地示出根据本发明的用于包括推力反向器和可变喷嘴功能的机舱的安全系统。
图4概略地示出能够被切换的电力供应。
如图1局部地示出的根据本发明的机舱装备有推力反向器装置1,并具有可变喷嘴功能。
推力反向器1一方面包括用于来自涡轮喷气发动机的至少一部分气流的格栅(不可见),另一方面包括沿着机舱的基本纵向的方向活动平移的至少一个整流罩10,所述整流罩能够交替地从关闭状态转为打开状态,在关闭状态,整流罩确保机舱的气动连续性并覆盖格栅,在打开状态,整流罩在机舱中打开通道并暴露该格栅。
各活动的整流罩包括外部部分10a和内部部分10b,二者均以活动平移的方式安装且均连接至能够允许其自身纵向平移的至少一个电驱动缸T,I。活动的整流罩的外部部分因此形成能够由驱动缸T驱动的变截面喷嘴。
更确切地,机舱通常具有两个这样的活动的整流罩10:每个活动的整流罩10基本覆盖机舱的一半部分,并且均被三个电驱动器I1,I2,I3驱动以用于推力反向器的功能。每个活动的整流罩10的上、下电驱动器连接至所谓的主锁定装置50。活动的整流罩10连接至通常安装在活动的整流罩10的导轨附近的所谓的第三锁定装置60。
图2概略地示出了一种控制系统,该控制系统配备在不具有可变喷嘴功能的机舱中。
在该设置中,由飞行员在杆100上的动作而发出的推力反向器打开命令被三个计算机101、102、103所捕获。
第一计算机101设计成沿着完全独立的专用控制线路111来控制第三锁闩60的打开。
第二计算机102设计成控制主锁闩50的打开,并由此沿着控制线路112发送相应的命令。
第三计算机103用于控制推力反向器系统1的大功率的电力供应,并沿着线路113分配给主锁闩。
更特别地,第二计算机102为已知的名为FADEC(或EEC)的涡轮喷气发动机的飞机计算机。
电力线路113和控制线路112构成了容纳在独立的控制壳117、118中的每个主锁闩的控制单元115的输入数据,如果满足了电力供应条件和展开命令条件,则每个控制单元115仅命令相应的主锁闩50的解锁;也就是说,线路113实际上传输了足够的电力供应,并且控制线路112实际上传送了打开命令。
因此,推力反向器1的驱动和控制系统实际上具有针对可能的故障的三条防护线路。
图3概略地示出了这样一种控制系统,该控制系统配备在具有可变喷嘴功能的机舱中。
此种系统与图中的系统的主要不同在于:第三计算机103控制开关A,使得可能将电力线路113切换为用于所述用于驱动和控制可变喷嘴和电动缸T1、T2、T3的系统120,或者用于所述用于驱动和控制推进反向器1的系统,该系统包括电动缸I1、I2、I3的驱动系统121。
还将注意的是,电力线路113经过发动机控制壳151,使得可能根据控制逻辑控制电力供应,对于每个功能来说该必要的电力供应不必相同;控制线路122经过控制和监测壳152,使得能够根据由FADEC 102传送的涡轮喷气发动机的参数来实施控制逻辑,并分别与电力供应控制壳连通。
基于本发明,由电力供应所构成的防护线路被恢复。机舱因此能够配备有将由同一个电力供应源提供电力的可变喷嘴和推力反向器装置。
图4概略地示出了在用于驱动和控制可变喷嘴的系统(三个电动发动机缸)和用于驱动和控制推力反向器装置的系统(三个电动缸)之间的开关A的一种可能的实施方式。
就这种情况而言,喷嘴的每个电驱动缸T1、T2、T3和相应的反向器I1、I2、I3的每个电驱动缸配备有开关,该开关能够在来自控制线路112的命令的作用下在使得可能给电动缸T1、T2、T3供电的位置和使得可能给相关的电动缸I1、I2、I3供电的位置之间切换。图4示出在给电喷嘴缸供电的位置中的开关。每个电动缸T1、T2、T3、I1、I2、I3均被三相电流供电,因此存在九个可控制的开关,此九个开关分别为相位T1.1或I1.1;T1.2或I1.2;T1.3或I1.3;T2.1或I2.1;T2.2或I2.2;T2.3或I2.3;T3.1或I3.1;T3.2或I3.2;T3.3或I3.3提供电力供应。
当然,允许电力供应的此种切换的其他设置也是可行的。
尽管本发明由一特定的实施例予以描述,但是显然本发明并不限于此,其包括了落入本发明保护范围内的所有技术上等同的手段及其结合。
Claims (11)
1.一种涡轮喷气发动机机舱,其包括电力供应源(113),该电力供应源适用于用于驱动和控制推力反向器装置的系统(121)和用于驱动和控制可变喷嘴装置的系统(120),其特征在于,所述电力供应能够在第一位置和第二位置之间切换,在所述第一位置,所述电力供应为所述用于驱动和控制推力反向器装置的系统供电,在所述第二位置,所述电力供应为所述用于驱动和控制可变喷嘴装置的系统供电,其中,所述切换是在来自于能够接收推力反向器打开命令(100)的计算机(103)的控制输出的作用下实现的。
2.根据权利要求1所述的机舱,其特征在于,在没有推力反向器打开命令和没有来自所述计算机(103)的相应输出的情况下,所述电力供应(113)用于所述用于驱动和控制可变喷嘴的系统(120)。
3.根据权利要求1或2所述的机舱,其特征在于,所述计算机(103)能够接收表示飞机的运转阶段的数据,例如施加在轮子上的重量数据或高度数据。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的机舱,其特征在于,所述用于驱动和控制推力反向器的系统(121)包括至少两个主锁闩(50),所述主锁闩(50)与至少一个控制单元(115)相关联,当所述电力供应(113)用于所述用于驱动和控制推力反向器的系统时,并且当所述电力供应接收来自第二计算机(102)的相应的打开命令(112)时,所述控制单元(115)能够控制所述主锁闩的解锁,所述第二计算机(102)能够接收推力反向器打开命令(100)。
5.根据权利要求4所述的机舱,其特征在于,所述第二计算机(102)为能够接收表示所述涡轮喷气发动机的运转的数据的计算机。
6.根据权利要求5所述的机舱,其特征在于,所述第二计算机(102)为FADEC。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的机舱,其特征在于,所述用于驱动和控制推力反向器的系统(121)包括不同的第三计算机(101),所述第三计算机能够接收来自所述推力反向器的打开命令(100),并发送控制第三锁闩(60)解锁的电力供应的相应的控制输出(111)。
8.根据权利要求7所述的机舱,其特征在于,所述第三锁闩(60)的电力供应是由与所述用于驱动和控制推力反向器的系统(121)和可变喷嘴的系统(120)的主电力供应源(113)不同的供应线路来完成的。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的机舱,其特征在于,所述用于驱动和控制推力反向器的系统(121)和可变喷嘴的系统(121)主要容纳在至少两个不同的壳(117,118)中。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的机舱,其特征在于,所述用于驱动可变喷嘴的系统(120)的所述主电力供应源(113)是供所述机舱的例如维护整流罩的操纵的其它相关功能来使用的。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的机舱,其特征在于,所述机舱包括两个主电力源(113),所述两个主电力源根据其对用于驱动所述可变喷嘴的系统(120)、用于驱动所述推力反向器的系统(121)和用于驱动所述维护整流罩的系统中的至少三个相关功能的可用性而能够可选择地被使用。
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