CN106884738A - 推力反向装置控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制燃气涡轮发动机的方法包括用控制器接收推力反向命令，以启用燃气涡轮发动机的推力反向装置。方法还包括确定推力反向装置处于起动位置，确认燃气涡轮发动机状况处于第一值，以及使推力反向装置移动到中间位置。方法还包括与使推力反向装置移动到中间位置协调起来确认燃气涡轮发动机状况处于第二值。另外，在推力反向装置移动到中间位置且与这种移动协调起来确认燃气涡轮发动机状况处于第二值之后，方法包括使推力反向装置移动到最大位置。

Description

推力反向装置控制
技术领域
本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的推力反向装置的控制系统。
背景技术
在一些风扇发动机中(也称为“螺旋桨风扇”发动机)，风扇螺旋桨的轴线与燃气发动机的轴线平行或同轴。典型地，在涡轮轴涡轮螺旋桨发动机中，一个或多个螺旋桨的轴线将垂直于燃气发动机的轴线。在两种构造中，风扇或螺旋桨可具有固定桨距或可变桨距。如果桨距是可变的，发动机也可具有专有桨距改变机构(PCM)。螺旋桨速度(Nx)通过纯机械齿轮系转换与燃气发动机功率涡轮轴速度(Np)成比例，即，，其中，Kgb是表示齿轮比的常量。控制螺旋桨速度Nx等同于控制功率涡轮速度Np。主要挑战是协调控制螺旋桨速度(Nx)或功率涡轮速度(Np)(因为它们与彼此的关系的原因，一般表示为Nx)、HP轴速度(N2)，以及任何PCM桨距角，同时保持一组起作用的约束，包括(但不限于)核心压力(Px)、排气温度(T)、核心速率(N2dot)和/或扭矩(Tq)，以跟随限定的极限，同时抵制外部干扰，包括(但不限于)负载变化和/或内部已知干扰，包括(但不限于)可变放气阀和可变定子导叶。
另外，某些燃气涡轮发动机包括推力反向装置，以使通过或围绕发动机的空气流改向，以产生反向推力。典型地，一旦满足某个条件或多个条件(例如螺旋桨速度Nx或HP轴速度N2)，推力反向装置从收起位置直接移动到完全展开位置。但是，这种控制过度简化了过程，而且可导致推力反向器启用较慢/发动机花更长的等待时间产生最大量反向推力。因此，可更合适地与控制发动机的其它方面协调起来启用燃气涡轮发动机的推力反向装置的控制系统将是有用的。
发明内容
将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为明显的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。
在本公开的一个示例性方面，提供一种用于控制燃气涡轮发动机的方法。该方法包括用控制器接收推力反向命令，以启用燃气涡轮发动机的推力反向装置，以及确定推力反向装置处于起动位置。方法还包括确认燃气涡轮发动机状况处于第一值，基于推力反向装置协调安排来使推力反向装置移动到中间位置，以及与使推力反向装置移动到中间位置协调起来确认燃气涡轮发动机状况处于第二值。方法还包括基于推力反向装置协调安排使推力反向装置移动到最大位置。
在本公开的一个示例性实施例中，提供一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括核心，核心具有压缩机和位于压缩机下游的涡轮。燃气涡轮发动机还包括推力反向装置，其限定起动位置、中间位置和最大位置。推力反向装置构造成当处于最大位置时，使通过核心的空气流改向，或者使围绕核心的空气流改向。燃气涡轮发动机还包括控制器，其可操作地连接到核心和推力反向装置上。控制器构造成：接收推力反向命令，以启用燃气涡轮发动机的推力反向装置；确定推力反向装置处于起动位置；以及确认燃气涡轮发动机状况处于第一值。控制器还构造成使推力反向装置移动到中间位置，以及与使推力反向装置移动到中间位置协调起来确认燃气涡轮发动机状况处于第二值。控制器还构造成使推力反向装置移动到最大位置。
技术方案1. 一种用于控制燃气涡轮发动机的方法，所述方法包括：
用控制器接收推力反向命令，以启用所述燃气涡轮发动机的推力反向装置；
确定所述推力反向装置处于起动位置；
确认燃气涡轮发动机状况处于第一值；
基于推力反向装置协调安排，使所述推力反向装置移动到中间位置；
与使所述推力反向装置移动到所述中间位置协调起来确认所述燃气涡轮发动机状况处于第二值；以及
基于所述推力反向装置协调安排，使所述推力反向装置移动到最大位置。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，使所述推力反向装置移动到所述中间位置包括在确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第一值之后，使所述推力反向装置移动到所述中间位置。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，使所述推力反向装置移动到所述最大位置包括在确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第二值之后，使所述推力反向装置移动到所述最大位置。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
与使所述推力反向装置移动到所述最大位置协调起来确认所述燃气涡轮发动机状况处于第三值。
技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其特征在于，确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第三值包括使所述燃气涡轮发动机状况从所述第二值移动到所述第三值。
技术方案6. 根据技术方案4所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机状况是燃气涡轮发动机速度，其中，所述第一值是第一燃气涡轮发动机速度，其中，所述第二值是第二燃气涡轮发动机速度，其中，所述第三值是第三燃气涡轮发动机速度，以及其中，所述第三燃气涡轮发动机速度大于第一和第二燃气涡轮发动机速度。
技术方案7. 根据技术方案4所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括风扇，其中，所述燃气涡轮发动机状况是风扇速度，其中，所述第一值是第一风扇速度，其中，所述第二值是第二风扇速度，其中，所述第三值是第三风扇速度，以及其中，所述第三风扇速度大于第一和第二风扇速度。
技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第一值包括使所述燃气涡轮发动机状况移动到所述第一值。
技术方案9. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括风扇，所述风扇具有多个风扇叶片，其中，所述多个风扇叶片中的各个限定桨距角，以及其中，所述燃气涡轮发动机状况是所述多个风扇叶片的桨距角。
技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机状况的第一值是用于产生向前推力的第一桨距角，所述第一桨距角大于对应于所述风扇的良好(fine)飞行极限的桨距角，以及其中，所述第二叶片桨距角小于所述第一桨距角且小于零度。
技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括风扇和核心，以及其中，所述推力反向装置构造成使经过或通过所述风扇或所述核心中的至少一个的空气流改向。
技术方案12. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机状况是第一燃气涡轮发动机状况，以及其中，所述方法进一步包括
确认第二燃气涡轮发动机状况处于第一值，其中，基于推力反向装置协调安排使所述推力反向装置移动到所述中间位置包括在确认所述第一燃气涡轮发动机状况处于所述第一值且所述第二燃气涡轮发动机状况也处于所述第一值之后，使所述推力反向装置移动到所述中间位置；以及
与使所述推力反向装置移动到所述中间位置协调起来确认所述第二燃气涡轮发动机状况处于第二值，其中，基于推力反向装置协调安排使所述推力反向装置移动到所述最大位置包括在确认所述第一燃气涡轮发动机状况处于所述第二值之后，以及在确认所述第二燃气涡轮发动机状况处于所述第二值之后，使所述推力反向装置移动到所述最大位置。
技术方案13. 根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述第一和第二燃气涡轮发动机状况包括下者中的至少两个：燃气涡轮发动机速度、风扇速度、风扇的多个风扇叶片的桨距角和功率操纵杆角。
技术方案14. 一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
核心，其包括压缩机和位于所述压缩机下游的涡轮；
推力反向装置，其限定起动位置、中间位置和最大位置，所述推力反向装置构造成当处于所述最大位置时，使通过所述核心或围绕所述核心的空气流改向；以及
可操作地连接到所述核心和所述推力反向装置上的控制器，所述控制器构造成
接收推力反向命令，以启用所述燃气涡轮发动机的推力反向装置；
确定所述推力反向装置处于所述起动位置；
确认燃气涡轮发动机状况处于第一值；
使所述推力反向装置移动到所述中间位置；
与使所述推力反向装置移动到所述中间位置协调起来确认所述燃气涡轮发动机状况处于第二值；以及
使所述推力反向装置移动到所述最大位置。
技术方案15. 根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述控制器构造成在使所述燃气涡轮发动机状况移动到所述第二值之后，使所述推力反向装置移动到所述最大位置。
技术方案16. 根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述控制器构造成在确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第一值之后，使所述推力反向装置移动到所述中间位置。
技术方案17. 根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述控制器进一步构造成：
与使所述推力反向装置移动到所述最大位置协调起来确认所述燃气涡轮发动机状况处于第三值。
技术方案18. 根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，在确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第三值时，所述控制器构造成使所述燃气涡轮发动机状况从所述第二值移动到所述第三值。
技术方案19. 根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述核心进一步包括以机械的方式将所述涡轮联接到所述压缩机上的轴，其中，所述轴限定燃气涡轮发动机速度，其中，所述燃气涡轮发动机状况是所述燃气涡轮发动机速度，其中，所述第一值是第一燃气涡轮发动机速度，其中，所述第二值是第二燃气涡轮发动机速度，其中，所述第三值是第三燃气涡轮发动机速度，以及其中，所述第三燃气涡轮发动机速度大于第一和第二燃气涡轮发动机速度。
技术方案20. 根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机进一步包括：
以机械的方式联接到所述核心上的风扇，所述风扇包括多个风扇叶片，各个风扇叶片限定桨距角，其中，所述燃气涡轮发动机状况是风扇速度或所述多个风扇叶片中的各个的桨距角中的至少一个。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在说明书中且组成其一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中对本领域普通技术人员阐述本发明的完整且能够实施的分开，包括其最佳模式，说明书参照了附图。
图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图2是图1的示例性燃气涡轮发动机示意性横截面图，燃气涡轮发动机具有处于展开位置的推力反向装置。
图3是根据本公开的示例性实施例的控制系统的流程图。
图4是根据本公开的其它示例性实施例的控制系统的示意图。
图5是用于控制根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的方法的流程图。
在本说明书和附图中重复使用参考符号是意于表示本发明的相同或相似特征或元件。
具体实施方式
现在将更详细地参照本发明的实施例，在图中示出实施例的一个或多个示例。以解释本发明而非限制本发明的方式提供各个示例。实际上，对本领域技术人员明显的将是，可对本发明作出多种改良和改变，而不偏离本发明的范围或精神。例如，被示为或描述成一个实施例的一部分的特征可用于其它实施例，以产生又一个实施例。因而，意于的是本发明覆盖落在所附权利要求和它们的等效物的范围内的这样的改良和改变。
用语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“下游”指的是流体流出的方向，而“下游”指的是流体流往的方向。
本公开大体提供一种用于控制燃气涡轮发动机的方法，以协调燃气涡轮发动机的推力反向装置的移动与多个其它燃气涡轮发动机状况。使推力反向装置的移动与多个其它燃气涡轮发动机状况协调起来可大体具有改进对燃气涡轮发动机的控制的技术效果。例如，这种协调可对推力反向装置提供较小应力，以及较快速地完全利用推力反向装置(即，反向推力量更快速地提高)。
在某些示例性方面，推力反向装置可大体从起动位置移动到最大位置，以及它们之间的一个或多个中间位置。起动位置可为完全收起位置，在该位置，不产生反向推力，并且最大位置可为完全展开位置，在该位置，在燃气涡轮发动机的运行期间可产生最大量反向推力。当可操作推力反向装置的控制器接收推力反向器命令时，推力反向装置可定位在起动位置上。响应于接收推力反向器命令，控制器可进一步构造成使一个或多个燃气涡轮发动机状况移动到第一值，第一值对应于期望用于启用推力反向装置的第一值。一个或多个燃气涡轮发动机状况可包括燃气涡轮发动机速度、燃气涡轮发动机的风扇的风扇速度、燃气涡轮发动机的风扇的多个风扇叶片的桨距角等等。例如，其中，燃气涡轮发动机状况是燃气涡轮发动机速度或风扇速度，控制器可使这种发动机速度和/或风扇速度降低到较低的旋转速度。另外，其中燃气涡轮发动机状况是桨距角，控制器可减小桨距角，使得风扇产生较低量向前推力。
另外，在接收推力反向器命令和确定推力反向装置处于起动位置且燃气涡轮发动机状况处于第一值之后，控制器可协调推力反向装置移动到中间位置以及燃气涡轮发动机状况移动到第二值，第二值对应于处于中间位置的推力反向装置的期望值。例如，其中燃气涡轮发动机状况是燃气涡轮发动机速度或风扇速度，控制器可使燃气涡轮发动机速度和/或风扇速度降低到较低的旋转速度/最小旋转速度。另外，其中燃气涡轮发动机状况是桨距角，控制器可使桨距角减小到低于燃气涡轮发动机的良好飞行极限。
此外，在某些示例性方面，在推力反向装置已经移动到中间位置且燃气涡轮发动机状况处于第二值之后，控制器可进一步协调推力反向装置移动到最大位置以及燃气涡轮发动机状况移动到第三值，第三值对应于处于最大位置的推力反向装置的期望值。例如，其中燃气涡轮发动机状况是发动机速度或风扇速度，控制器可提高发动机速度和/或风扇速度，以提供额外的空气流通过推力反向装置，并且从而产生更大的反向推力。另外，其中燃气涡轮发动机状况是桨距角，控制器可进一步减小桨距角，使得风扇也产生反向推力。
值得注意地，在某些示例性方面，控制器可接收多个其它额外的变量，以确定推力反向装置位置。例如，在某些示例性方面，控制器可协调推力反向装置的移动与上面提到的多个发动机状况，作为功率操纵杆角、燃气涡轮发动机的马赫数等等的补充或备选方案。
现在参照附图，其中相同标号表示图中的相同元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。更特别地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇射流发动机10，在本文称为“涡轮风扇发动机10”。如图1中显示的那样，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于为了参照而提供的纵向中心线12延伸)和径向方向R。涡轮风扇发动机10可也限定周向方向(未显示)，周向方向沿周向围绕轴向方向A延伸。大体上，涡轮风扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所描绘的示例性核心涡轮发动机16大体封闭在基本管状外壳18内，外壳18限定环形入口20。外壳18以连续流的关系包围：压缩机区段，其包括推进器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及射流排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或轴杆34传动地将HP涡轮28连接到HP压缩机24上。低压(LP)轴或轴杆36传动地将LP涡轮30连接到LP压缩机22上。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷嘴区段32共同限定通过其中的核心空气流路径37。
对于描绘的实施例，风扇区段14包括可变桨距风扇38，其具有多个风扇叶片40。风扇叶片40在基部处附连到盘42上，风扇叶片40和盘42通过穿过功率齿轮箱46的LP轴36共同围绕纵向轴线12旋转。功率齿轮箱46包括多个齿轮，以使LP轴36的旋转速度降低到更高效的旋转风扇速度。另外，多个风扇叶片40通过桨距改变机构44各自围绕相应的变桨轴线P1旋转。桨距改变机构44可包括一个或多个旋转或线性促动器，以改变各个相应的风扇叶片40的桨距。
仍然参照图1的示例性实施例，盘42由可旋转前毂48覆盖，可旋转前毂48以空气动力学的方式在轮廓上设置成促进空气流通过多个风扇叶片40。另外，示例性涡轮风扇发动机10包括环形机舱组件50，其沿周向包围风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。机舱组件50大体包括风扇导流罩66和位于风扇导流罩66的后面的反式导流罩68。所描绘的示例性机舱组件50相对于核心涡轮发动机16由多个沿周向间隔开的出口导叶52支承。所描绘的出口导叶52是可围绕相应的OGV变桨轴线P2旋转的可变桨距出口导叶。值得注意地，出口导叶52可在大小、形状上设置成和构造成对流体施加抵消漩涡，使得在风扇叶片40和出口导叶52后面的下游方向，流体具有程度大大减小的漩涡，这转变为效率提高。旁通空气流通道56限定在机舱组件50和核心16之间。
在涡轮风扇发动机10的运行期间，一定量的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关联入口60进入涡轮风扇10。在该一定量的空气58传送经过风扇叶片40时，空气58的第一部分如箭头62指示的那样被引导或发送到旁通空气流通道56中，并且空气58的第二部分如箭头64指示的那样被引导或发送到核心空气流路径37中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常被称为旁通比。
现在还参照图2，将理解的是，所描绘的示例性涡轮风扇发动机10进一步包括推力反向装置70，以在某些运行状况期间产生一定量的反向推力。图1描绘示例性推力反向装置70处于收起位置，并且图2描绘示例性推力反向装置70处于完全展开位置。推力反向装置70大体构造成多个阻挡门72，它们可旋转地连接到机舱组件50的一部分上。更特别地，对于所描绘的实施例，反式导流罩68可沿着涡轮风扇发动机10的轴向方向A相对于风扇导流罩66在前位置(图1)和后位置(图2)之间移动。当在后位置上时，环形开口74限定在反式导流罩68和风扇导流罩66之间。另外，对于所描绘的实施例，阻挡门72还通过一个或多个拉杆76连结到核心上。因此，使反式导流罩68向后移动到后位置对应地使推力反向装置70的阻挡门72移动到旁通通道56中，从而通过限定在风扇导流罩66和反式导流罩68之间开口74，使通过旁通通道56的空气流改向。一旦阻挡门72处于这个完全展开位置，来自旁通通道56的改向的空气流可产生一定量的反向推力。
仍然参照图1和2，示例性涡轮风扇发动机10可包括一个或多个传感器，以确定涡轮风扇发动机10的某些运行参数/状况。例如，风扇速度或LP轴速度N1(即，风扇38或LP轴36的旋转速度)可由LP轴36上或风扇38中的速度传感器78测量。另外，多个风扇叶片40的桨距角或β角B1可由β角传感器80测量，并且出口导叶52的桨距角或β角B2可由β角传感器82测量。另外，核心16的入口20内的入口温度T1可由入口温度传感器84测量； HP轴34的速度或燃气涡轮发动机速度N2可由速度传感器86测量；燃烧器/燃烧区段26的温度T3可由燃烧器温度传感器88测量；并且HP涡轮28的温度T4可由HP涡轮温度T4传感器90测量。
这些传感器中的各个与一个或多个控制器(未描绘)通信。一个或多个控制器可包括计算机或其它适当的处理单元。控制器可包括适当的计算机可读指令，当被执行时，指令将控制器配置成执行多个功能，例如接收、发送和/或执行来自传感器的信号。计算机大体包括处理器(一个或多个)和存储器。处理器(一个或多个)可为任何已知的处理装置。存储器可包括任何适当的计算机可读介质或媒体，包括(但不限于)RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存或其它存储装置。存储器存储可由处理器(一个或多个)访问的信息，包括可由处理器(一个或多个)执行的指令。指令可为任何指令集，当由处理器(一个或多个)执行时，指令使处理器(一个或多个)提供期望功能。例如，指令可为呈计算机可读形式的软件指令。当使用软件时，任何适当的编程、脚本或其它类型的语言或语言组合可用于实现其中包含的教导。备选地，指令可由硬接线逻辑或其它电路实现，包括(但不限于)特定用途电路。计算装置可包括网络接口，以访问网络上的信息。网络可包括网络的组合，例如Wi-Fi网络、LAN、WAN、互联网、蜂窝网络和/或任何其它适当的网络，而且可包括任何数量的有线或无线通信链路。例如，计算装置可通过有线或无线网络与各个传感器和发动机的其它系统(例如，发动机逻辑控制器)通信。
但应当理解的是，图1和2中描绘的示例性涡轮风扇发动机10仅仅是作为示例，而且在其它示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可具有任何其它适当的构造。例如，在其它示例性实施例中，可包括任何其它适当的推力反向装置70。例如，在其它示例性实施例中，推力反向装置70可包括：使围绕核心16通过旁通通道56的空气流反向的任何适当的冷流推力反向装置70；以及/或者使通过核心16的空气流反向的任何其它适当的热流推力反向装置70。此外，在其它示例性实施例中，本公开的各方面可结合到任何其它适当的燃气涡轮发动机中，例如适当的涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮射流发动机等等。
现在参照图3，提供用于控制燃气涡轮发动机的示例性控制系统100的流程图。例如，在某些示例性实施例中，所描绘的示例性控制系统100可构造成控制上面关于图1和2所描述的示例性涡轮风扇发动机10，通过上面关于图1和2所描述的控制器来实现。但是，在其它示例性实施例中，图3中描绘的示例性控制系统100可改为构造成控制任何其它适当的燃气涡轮发动机和/或由任何其它适当的控制器实现。
示例性控制系统100大体包括参数接口模块102。参数接口模块102可包括构造成接收或确定燃气涡轮发动机的多个状况/参数值的一个或多个单独的模块。例如，参数接口模块102可操作地与一个或多个传感器连接，例如速度传感器、温度传感器、压力传感器、位置传感器等，以接收发动机状况/参数值和/或推导出期望发动机状况/参数值。在某些示例性实施例中，参数接口模块102可构造成接收和/或确定以下发动机状况：功率操纵杆角(PLA)、燃气涡轮发动机安装到其上的航空器的马赫数、燃气涡轮燃烧器温度T3、燃气涡轮发动机涡轮温度T4、燃气涡轮发动机速度N2、风扇燃气涡轮发动机的风扇速度N1、风扇的多个风扇叶片的桨距角B1、燃气涡轮发动机的一个或多个出口导叶的桨距角B2等等。
示例性控制系统100另外包括推力反向命令模块104。推力反向命令模块104可构造成接收一个或多个参数，并且至少部分地基于参数，来确认推力反向命令。例如，航空器的飞行员或其它操作者可启用推力反向命令，这种命令可由推力反向命令模块104接收，并且推力反向命令模块104可基于接收到的一个或多个参数，确认这种推力反向命令。备选地，推力反向命令模块104可基于接收到的一个或多个参数值，自动启用和/或确认推力反向命令。在某些示例性实施例中，推力反向命令模块104可接收来自参数接口模块102的PLA、马赫数、涡轮温度T4和涡轮发动机速度N2中的一个或多个。
推力反向命令模块104可对推力反向装置位置模块106提供经确认的推力反向命令TRCMD。推力反向装置位置模块106可与下面描述的多个其它模块协作，以对推力反向装置提供推力反向装置位置需求TRFPDMD。更特别地，推力反向装置位置模块106可在例如起动位置108、中间位置110和最大位置112之间促动推力反向装置，以实现接收到的推力反向命令TRCMD。推力反向装置可包括构造成例如使通过或围绕燃气涡轮发动机的核心的空气流改向，以产生一定量的反向推力的燃气涡轮发动机的任何装置。例如，推力反向装置可构造成上面关于图1和2所描述的示例性推力反向装置70。因此，推力反向装置的起动位置108可对应于完全收起位置，并且最大位置112可对应于完全展开位置。另外，中间位置110可为推力反向装置在起动位置108和最大位置112之间的某个位置，在该位置，推力反向装置产生小于最大量的反向推力，以及其中，推力反向装置已经对齐，以使至少最小空气流沿推力反向方向改向。如所描绘的那样，推力反向装置位置模块106可接收来自推力反向命令模块104的推力反向命令TRCMD，以及来自参数接口模块102的一个或多个额外的参数。例如，在至少某些示例性实施例中，推力反向装置位置模块106可另外接收PLA、马赫数、燃气涡轮发动机速度N2、叶片桨距角B1等等。推力反向装置位置模块106可至少部分地基于额外的燃气涡轮发动机状况来控制推力反向装置的位置。
仍然参照图3，示例性控制系统100另外包括燃气涡轮发动机速度模块114、燃气涡轮风扇速度模块116、燃气涡轮叶片角度模块118和出口导叶(OGV)角度模块120。这些模块中的各个可操作地连接到参数接口模块102上，使得各个模块可接收多个发动机参数值/发动机状况值，并且将基准值返回到参数接口模块102。例如，燃气涡轮发动机速度模块114和风扇速度模块116可各自接收PLA值、马赫数和涡轮温度T4。另外，在某些实施例中，叶片角度模块118可接收马赫数和PLA值，以及燃气涡轮发动机速度N2和燃气涡轮风扇速度N1(来自发动机速度模块114和风扇速度模块116)中的一个或多个。另外，OGV控制模块120可接收PLA值，以及，例如，来自叶片角度模块118的叶片角度基准值B1 REF。
另外，燃气涡轮发动机速度模块114、燃气涡轮风扇速度模块116、燃气涡轮叶片角度模块118和OGV模块120中的各个可另外接收来自推力反向命令模块104的推力反向命令TRCMD和/或来自推力反向装置位置模块106的推力反向装置位置。如上面简要地论述的那样，示例性控制系统100构造成使推力反向装置的移动与多个其它燃气涡轮发动机状况协调起来。更特别地，在至少某些示例性方面，示例性控制系统100可构造成通过推力反向装置位置模块106，根据PLA、马赫数、叶片角度B1、燃气涡轮发动机速度N2、风扇速度N1等中的一个或多个以及推力反向命令TRCMD，来控制推力反向装置位置(推力反向装置位置=f(TRCMD,PLA,马赫数,叶片角度B1,发动机速度N2和/或风扇速度N1))。
特别地参照所描绘的控制系统100的示例性方面，推力反向命令模块104可确认推力反向命令，并且对推力反向装置位置模块106提供这种命令TRCMD。这种推力反向装置位置模块106可确定推力反向装置处于起动位置108。同时，或与这种确定协调起来，控制系统100可控制其它控制系统100模块中的一个或多个，以使多个发动机状况移动到对应于用于启用推力反向装置的期望值的值。例如，控制系统100可使燃气涡轮发动机速度N2移动到第一发动机速度值122，使风扇速度N1移动到第一风扇速度值124，使叶片角度B1移动到第一叶片角度值126，并且使OGV角度B2移动到第一OGV角度值128。更特别地，使燃气涡轮发动机速度N2和风扇速度N1移动到第一值122、124可包括使燃气涡轮发动机和风扇减速，使得较少空气流过燃气涡轮发动机的核心或围绕燃气涡轮发动机的核心。类似地，使叶片角度B1移动到第一值126可减小燃气涡轮发动机的风扇产生的向前推力，以及风扇产生的通过燃气涡轮发动机的核心和/或经过核心的空气流的量(即，通过旁通通道)。
一旦控制系统100确认多个发动机状况处于对应于这种发动机状况在燃气涡轮发动机启用推力反向命令时的期望位置的第一值，推力反向装置位置模块106就可使推力反向装置从起动位置108移动到中间位置110。再次，控制系统100可同时或与这种移动协调地控制一个或多个其它控制系统100模块，使得相应的发动机状况处于第二值—对应于这种状况在推力反向装置处于/移动到中间位置110时的期望值的第二值。例如，燃气涡轮发动机速度模块114可确认燃气涡轮发动机速度N2处于第二发动机速度值130，并且风扇速度模块116可确认风扇速度N1处于第二风扇速度值132。值得注意地，对于所描绘的方面，发动机速度N2和风扇速度N1的第二值130、132可小于发动机速度N2和风扇速度N1的第一值122、124 (即，发动机速度模块114和风扇速度模块116可使发动机速度N2和风扇速度N1降低到最小旋转速度)。另外，叶片角度模块118可与推力反向装置位置移动到中间位置110协调起来使多个风扇叶片的桨距角B1从第一叶片角度值126移动到第二叶片角度值134。值得注意地，对于所描绘的方面，使多个风扇叶片的桨距角B1从第一值126移动到第二值134包括使多个风扇叶片的桨距角B1减小到低于风扇的良好飞行极限。风扇的良好飞行极限被规定为向前推力的最小正风扇叶片桨距角。另外，对于所描绘的方面，使多个风扇叶片的桨距角B1从第一值126移动到第二值134包括使多个风扇叶片的桨距角B1减小到小于零(其应当至少对应于风扇的最小反向推力)的角度。
一旦控制系统100确认多个发动机状况处于对应于这种状况在推力反向装置处于第二位置时的期望位置的第二值，推力反向装置位置模块106就可使推力反向装置从中间位置110移动到最大位置112。再次，控制系统100可同时或者与这种移动协调地控制一个或多个控制系统100模块，使得发动机状况处于第三值—这种第三值对应于这种发动机状况在推力反向装置移动到最大位置112时的期望值。例如，燃气涡轮发动机速度模块114可使发动机速度N2移动到第三发动机速度值136，并且风扇速度模块116可类似地使风扇速度N1移动到第三风扇速度值138。对于所描绘的方面，发动机速度N2和风扇速度N1的第三值136、138大于第一值122、124和第二值130、132。特别地，对于所描绘的方面，当推力反向装置处于最大位置112时，期望增大量的空气通过核心或者经过核心，以最大程度地提高发动机产生的反向推力的量。另外，叶片角度模块118可与推力反向装置位置移动到最大位置112协调起来使多个风扇叶片的桨距角B1从第二叶片角度值134移动到第三叶片角度值140。桨距角B1的第三值140应当小于第二值126、134，第二值126、134对应于风扇的最大反向推力位置。
除了控制上面的模块，控制系统100还可通过OGV模块120来协调OGV角度B2在第一OGV角度值128、第二OGV角度值142和第三OGV角度144之间的移动，例如，为了减小燃气涡轮发动机产生的噪声量。
仍然参照图3，某些模块可通过提供用来控制燃气涡轮发动机的某些方面的基准值，来控制相应的发动机状况的值。例如，如所描绘的那样，燃气涡轮发动机速度模块114可对核心速度和风扇速度控制模块146提供发动机速度基准值N2 REF，并且风扇速度模块116可类似地对核心速度和风扇速度控制模块146提供风扇速度基准值N1 REF。核心速度和风扇速度控制模块146可将发动机速度N2和风扇速度N1控制到接收到的基准值N2 REF、N1REF所指示的期望值。以示例的方式，这种控制可类似于下面关于图4所描述的示例性控制系统200。大体上，核心速度和风扇速度控制模块146可操纵通往燃气涡轮发动机的燃料流量(Wf)，并且命令多个风扇叶片的桨距角B1。更特别地，对于所描绘的方面，核心速度和风扇速度控制模块146可提供燃料流量需求WfDMD和桨距角命令B1CMD，进而将它们提供给桨距角控制模块148。桨距角模块148进而可基于控制逻辑来接收桨距角命令B1CMD或来自桨距角模块118的桨距角基准B1 REF，并且提供桨距角需求B1DMD。
但应当理解的是，仅以示例的方式提供图3中描绘的示例性控制系统100，而且在其它示例性方面，示例性控制系统100可按任何其它适当的方式构造而成。例如，在某些示例性方面，示例性控制系统100可用于不包括对应于所描绘的控制模块的一个或多个构件的燃气涡轮发动机。例如，在某些示例方面，示例性控制系统100可用于不包括可变桨距风扇的燃气涡轮发动机，在这种情况下，控制系统100可不包括桨距角模块118。另外或备选地，在某些示例性方面，示例性控制系统100可用于非齿轮燃气涡轮发动机(即，燃气涡轮发动机不包括功率齿轮箱)，在这种情况下，控制系统100可不包括风扇速度模块116，而是改为可包括LP轴速度模块。另外，仍然在其它方面，所描绘的示例性控制系统100可包括本文未描述或描绘的其它控制模块。
现在参照图4，提供根据本公开的示例性实施例的用于燃气涡轮发动机的控制系统200。示例性控制系统200可用于控制例如燃气涡轮发动机速度N2和/或燃气涡轮风扇速度N1，如上面关于图3所描述的那样。例如，所描绘的控制系统200可构造成上面关于图3所描述的核心速度和风扇速度控制模块146。
特别地，图4提供用于可变桨距风扇发动机或涡轮轴涡轮螺旋桨发动机的实施例的一般控制系统200的示例。所描绘的控制系统200可类似于美国申请No. 14/886,169(2015年10月19日提交)和美国申请No. 14/830,914(2015所8月20提交)中描绘的示例性控制系统，它们各自转让给了本申请的受让人且通过引用所有相关讨论而整体地结合在本文中。如这些申请中论述和图4中描绘的那样，控制输入是来自燃料促动器(结合到燃料流量伺服控制器204中)的燃料流量(Wf)202和来自PCM促动器(结合到PCM桨距角B1伺服控制器208中)的桨距改变机构(PCM)桨距角(BetaP)206。其它可变几何构造(VG)被认为是已知干扰输入。一个受控输出210可为螺旋桨速度/风扇速度(Nx)或LP轴速度(Ny)，它们基于关系且被表示为Nx。第二受控输出212可为发动机核心速度(N2)、发动机压力比(EPR)和发动机扭矩(Tq)中的任一个。为了清楚和简洁，这里为以下公式所提供的受控输出210、212是Nx(第一控制输出210)和N2(第二受控输出212)。控制方法的典型约束可包括最小和最大极限，例如(但不限于)：最小压力极限(MinPx)、最大压力极限(MaxPx)、最大温度极限(MaxT)、最大扭矩极限(MaxTq)、最小速度极限(MinN2dot)和最大速率极限(MaxN2dot)。
控制输出210、212 N2和Nx形成控制系统200中的反馈回路的基础。这些反馈信号与表示为N2 REF214和Nx REF216的经调节(或者经过滤)基准结合。反馈信号和经调节基准N2 REF和Nx REF的组合形成追踪误差信号218、220。追踪误差信号218、220可经受基准追踪单输入单输出(SISO)控制，然后与解决空气动力加载变化对受控输出210、212(Nx和N2)的作用所产生的前馈控制动作结合。
但应当理解的是，在其它示例性实施例中，可使用任何其它适当的控制系统可来控制例如风扇速度N1和/或发动机速度N2。
现在参照图5，提供根据本公开的示例性方面的用于控制燃气涡轮发动机的方法300的流程图。示例性方法300可结合或利用上面关于图3所描述的示例性控制系统100。
如所描绘的那样，示例性方法300大体包括在302处用控制器接收推力反向命令，以启用燃气涡轮发动机的推力反向装置。响应于在302处接收推力反向命令，示例性方法300包括在304处确定推力反向装置处于起动位置。在304处确定推力反向装置处于起动位置可包括用传感器感测推力反向装置的位置。
此外，示例性方法300另外包括在306处确认第一燃气涡轮发动机状况处于第一值。在某些示例性实施例中，在306处确认第一燃气涡轮发动机状况处于第一值可包括使第一燃气涡轮发动机状况移动到第一值。另外，在某些示例性方面，第一燃气涡轮发动机状况可为在推力反向装置启用时期望与推力反向装置协调地移动的任何燃气涡轮发动机状况。例如，在某些示例性方面，第一燃气涡轮发动机状况可为发动机速度、风扇速度、多个风扇叶片的桨距角等等。
仍然参照图5，示例性方法300包括在308处基于推力反向装置协调安排，使推力反向装置移动到中间位置，以及在310处与在308处使推力反向装置移动到中间位置协调起来确认第一燃气涡轮发动机状况处于第二值。值得注意地，在308处使推力反向装置移动到中间位置可包括在306处确认第一燃气涡轮发动机状况处于第一值之后，使推力反向装置移动到中间位置。另外，确认燃气涡轮发动机状况处于第二值可包括使燃气涡轮发动机状况从第一值移动到第二值。如本文使用，与其它构件“协调”起来移动第一构件指的是同时、按顺序或逐步移动两个构件。另外推力反向装置协调安排可表示用于协调起来移动相应的构件的安排。
另外，示例性方法300包括在312处基于推力反向装置协调安排来使推力反向装置移动到最大位置，以及在314处与在312处使推力反向装置移动到最大位置协调起来确认燃气涡轮发动机状况处于第三值。值得注意地，在312处使推力反向装置移动到最大位置可包括在310处确认燃气涡轮发动机状况处于第二值之后，使推力反向装置移动到最大位置。另外，确认燃气涡轮发动机状况处于第三值可包括使燃气涡轮发动机状况从第二值移动到第三值。
例如，在示例性方面，其中，燃气涡轮发动机状况是燃气涡轮发动机速度，第一值可为第一燃气涡轮发动机速度，第二值可为第二燃气涡轮发动机速度，并且第三值可为第三燃气涡轮发动机速度。第一燃气涡轮发动机速度可大于第二燃气涡轮发动机速度，并且第三燃气涡轮发动机速度可大于第一和第二燃气涡轮发动机速度，使得在310处确认燃气涡轮发动机状况包括使燃气涡轮发动机速度从第一速度降低到第二速度，并且在314处确认燃气涡轮发动机状况包括使燃气涡轮发动机速度从第二速度提高到第三速度。
另外或备选地，其中，燃气涡轮发动机状况是风扇速度，第一值可为第一风扇速度，第二值可为第二风扇速度，并且第三值可为第三风扇速度。第一风扇速度可大于第二风扇速度，并且第三风扇速度可大于第一和第二风扇速度，使得在310处确认燃气涡轮发动机状况包括使风扇速度从第一速度降低到第二速度，并且在314处确认燃气涡轮发动机状况包括使风扇速度从第二速度提高到第三速度。
另外或备选地，其中，燃气涡轮发动机状况是燃气涡轮发动机的风扇的多个风扇叶片的桨距角，第一值可为第一桨距角，第二值可为第二桨距角，并且第三值可为第三桨距角。第一桨距角可为构造成在运行期间产生向前推力的桨距角。第二桨距角应当小于第一桨距角。例如，第二桨距角应当至少小于零度。另外，第三桨距角可小于第二桨距角，例如构造成在运行期间产生最大量的反向推力的桨距角。关于这种示例性实施例，在310处确认燃气涡轮发动机状况处于第二值可包括使桨距角从第一桨距角减小到第二桨距角，而且类似地，在314处确认燃气涡轮发动机状况处于第三值可包括使桨距角从第二值减小到第三值。
此外，在某些示例性方面，方法300可使推力反向装置的移动与多个燃气涡轮发动机状况协调起来。例如，在某些示例性方面，示例性方法300可另外包括与在306处确认第一燃气涡轮发动机状况处于第一值协调起来，确认第二燃气涡轮发动机状况处于第一值。类似地，在这种示例性方面，示例性方法300可另外包括与在308处使推力反向装置移动到中间位置协调起来，以及与在310处确认第一燃气涡轮发动机状况处于第二值协调起来，确认第二燃气涡轮发动机状况处于第二值。如同图5中描绘的示例性实施例一样，在308处使推力反向装置移动到中间位置可包括在确认第一燃气涡轮发动机状况处于第一值且第二燃气涡轮发动机状况也处于第一值之后，使推力反向装置移动到中间位置。类似地，在这种示例性方面，可与使推力反向装置移动到中间位置协调起来确认第二燃气涡轮发动机状况处于第二值。
另外，使推力反向装置移动到最大位置可包括在确认第一燃气涡轮发动机状况处于第二值之后，以及在确认第二燃气涡轮发动机状况处于第二值之后，使推力反向装置移动到最大位置。
但是，应当理解，虽然图5中描绘和上面论述的示例性方面包括使推力反向装置在三个不同的位置之间移动，以及使这种移动与多个发动机状况协调起来，但在其它示例性方面，推力反向装置可改为在超过三个不同的位置之间移动。例如，在其它示例性方面，推力反向装置可在至少四个位置之间移动，在至少五个位置之间移动，或者在任何其它适当数量的位置之间移动。另外，在各个上面的实施例中，多个发动机状况的移动可与推力反向装置在其之间移动的各个不同的位置协调起来。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于控制燃气涡轮发动机的方法，所述方法包括：
用控制器接收(302)推力反向命令，以启用所述燃气涡轮发动机的推力反向装置；
确定(304)所述推力反向装置处于起动位置；
确认(306)燃气涡轮发动机状况处于第一值；
基于推力反向装置协调安排，使所述推力反向装置移动(308)到中间位置；
与使所述推力反向装置移动到所述中间位置协调起来确认(310)所述燃气涡轮发动机状况处于第二值；以及
基于所述推力反向装置协调安排，使所述推力反向装置移动(312)到最大位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述推力反向装置移动(308)到所述中间位置包括在确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第一值之后，使所述推力反向装置移动到所述中间位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述推力反向装置移动(312)到所述最大位置包括在确认所述燃气涡轮发动机状况处于所述第二值之后，使所述推力反向装置移动到所述最大位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
与使所述推力反向装置移动到所述最大位置协调起来确认(314)所述燃气涡轮发动机状况处于第三值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确认(314)所述燃气涡轮发动机状况处于所述第三值包括使所述燃气涡轮发动机状况从所述第二值移动到所述第三值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机状况是燃气涡轮发动机速度，其中，所述第一值是第一燃气涡轮发动机速度，其中，所述第二值是第二燃气涡轮发动机速度，其中，所述第三值是第三燃气涡轮发动机速度，以及其中，所述第三燃气涡轮发动机速度大于第一和第二燃气涡轮发动机速度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确认(306)所述燃气涡轮发动机状况处于所述第一值包括使所述燃气涡轮发动机状况移动到所述第一值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括风扇，所述风扇具有多个风扇叶片，其中，所述多个风扇叶片中的各个限定桨距角，以及其中，所述燃气涡轮发动机状况是所述多个风扇叶片的桨距角。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机状况的第一值是用于产生向前推力的第一桨距角，所述第一桨距角大于对应于所述风扇的良好飞行极限的桨距角，以及其中，所述第二叶片桨距角小于所述第一桨距角且小于零度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机状况是第一燃气涡轮发动机状况，以及其中，所述方法进一步包括
确认第二燃气涡轮发动机状况处于第一值，其中，基于推力反向装置协调安排使所述推力反向装置移动到所述中间位置包括在确认所述第一燃气涡轮发动机状况处于所述第一值且所述第二燃气涡轮发动机状况也处于所述第一值之后，使所述推力反向装置移动到所述中间位置；以及
与使所述推力反向装置移动到所述中间位置协调起来确认所述第二燃气涡轮发动机状况处于第二值，其中，基于推力反向装置协调安排使所述推力反向装置移动到所述最大位置包括在确认所述第一燃气涡轮发动机状况处于所述第二值之后，以及在确认所述第二燃气涡轮发动机状况处于所述第二值之后，使所述推力反向装置移动到所述最大位置。
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