CN108223141B - 用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流的系统和方法 - Google Patents

用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108223141B
CN108223141B CN201711334256.6A CN201711334256A CN108223141B CN 108223141 B CN108223141 B CN 108223141B CN 201711334256 A CN201711334256 A CN 201711334256A CN 108223141 B CN108223141 B CN 108223141B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel flow
flow demand
gas turbine
rate
turbine engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711334256.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108223141A (zh
Inventor
D.A.古茨
R.E.格勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN108223141A publication Critical patent/CN108223141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108223141B publication Critical patent/CN108223141B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D31/00—Power plant control systems; Arrangement of power plant control systems in aircraft
    • B64D31/14—Transmitting means between initiating means and power plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • B64D37/005—Accessories not provided for in the groups B64D37/02 - B64D37/28
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/309—Rate of change of parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的计算机实施方法包括确定控制起始燃料流需求，所述确定至少部分基于操作员命令。此外，所述方法包括至少部分基于指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差的所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率。所述方法还包括对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求。此外，所述方法包括将所述控制起始燃料流需求与跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求。所述方法还包括至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。

Description

用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流的系统和方法
技术领域
本主题大体上涉及用于控制燃气涡轮发动机的燃料流需求的系统和方法。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括串联流动连通的气体发生器压缩机、燃烧器、气体发生器涡轮和动力涡轮。燃烧器产生用通道输送到气体发生器涡轮的燃烧气体，在气体发生器涡轮中，其膨胀以驱动气体发生器涡轮。接着，燃烧气体被用通道输送到动力涡轮，在动力涡轮中，其进一步膨胀以驱动动力涡轮。气体发生器涡轮通过气体发生器轴连接到气体发生器压缩机，且动力涡轮通过动力涡轮轴连接到输出轴。输出轴可连接到例如直升机的主旋翼叶片的负荷。
飞行器利用发动机控制器确定燃气涡轮发动机为了产生所要功率(推进)而需要的燃料量(例如，燃料流需求)。在操作中，发动机控制器确定燃气涡轮发动机的参考速度与燃气涡轮发动机的实际速度之间的跟踪误差。在现代FADEC系统中，跟踪误差表示基于速率的值，且发动机控制器利用跟踪误差来确定燃料流需求的改变速率。发动机控制器接着对燃料流需求的改变速率求积分以确定产生所要功率所需要的燃料量。此方法提供整体控制动作，并且，结果，提供优越误差和带宽性能。
然而，仅基于跟踪误差来确定燃料流需求是成问题的，因为在飞行器的短暂性操作(例如，加速、减速等)期间，负荷作为电厂(即，发动机)上的干扰进入系统。在无额外信息的情况下，此实质的干扰拒绝非常难以补偿。因此，为了改善在短暂性操作期间的飞行器的操作，发动机控制器从飞行器的由操作员操纵的输入装置接收操作员命令。操作员命令表示不基于速率的值，且发动机控制器利用操作员命令预测飞行器的移动。然而，如下文更详细地论述，FADEC系统不能容易地利用不基于速率的操作员命令，因为FADEC系统是基于速率的系统。
更具体地说，在操作中，发动机控制器利用跟踪误差和操作员命令两者来确定飞行器的燃料流需求，但发动机控制器需要复杂逻辑，以便合并基于速率的值(例如，跟踪误差)与不基于速率的值(例如，操作员命令)。除了增添存储器和计算负荷之外，复杂逻辑还对忘掉先前历史且变得混淆使得控管的速度不一致敏感。此外，用于校正这些问题的已知方法增加复杂性，且需要更多内存，且因此使问题更复杂。
因此，一种用于提供飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流需求的改善的控制的系统和方法在所述技术中将受到欢迎。明确地说，减小用以确定燃料流需求的逻辑的复杂性的系统和方法将是有益的。
发明内容
本发明的各方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实施得知。
在一个示范性实施例中，一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的计算机实施方法包括由一个或多个控制器确定至少部分基于操作员命令的控制起始燃料流需求。所述计算机实施方法还可包括由所述一个或多个控制器至少部分基于所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率。所述跟踪误差可指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差。此外，所述计算机实施方法可包括由所述一个或多个控制器对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求。所述计算机实施方法还可包括由所述一个或多个控制器将所述控制起始燃料流需求与跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求。此外，所述计算机实施方法可包括由一个或多个控制器至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。
在另一个示范性实施例中，一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的系统可包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。所述一个或多个存储器装置可存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器至少部分基于操作员命令确定控制起始燃料流需求。此外，所述计算机可读指令可使所述一个或多个处理器至少部分基于所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率。所述跟踪误差可指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差。此外，所述计算机可读指令可使所述一个或多个处理器对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求。所述计算机可读指令还可使所述一个或多个处理器将所述控制起始燃料流需求与所述跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求。此外，所述计算机可读指令可使所述一个或多个处理器至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。
技术方案1.一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的计算机实施方法，所述方法包括：
由一个或多个控制器至少部分基于操作员命令确定控制起始燃料流需求；
由所述一个或多个控制器至少部分基于指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差的所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率；
由所述一个或多个控制器对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求；
由所述一个或多个控制器将所述控制起始燃料流需求与所述跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求；以及
由所述一个或多个控制器至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。
技术方案2.根据技术方案1所述的计算机实施方法，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括：
由所述一个或多个控制器对所述复合燃料流需求求微分以确定燃料流需求的第二改变速率；以及
由所述一个或多个控制器至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率来确定燃料流需求的第三改变速率。
技术方案3.根据技术方案2所述的计算机实施方法，其中：燃料流需求的所述第三改变速率不同于燃料流需求的所述第二改变速率。
技术方案4.根据技术方案2所述的计算机实施方法，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流进一步包括：
由所述一个或多个控制器对燃料流需求的所述第三改变速率求积分以确定所获得的燃料流需求；以及
由所述一个或多个控制器控制所述燃气涡轮发动机的所述燃料流以匹配所述所获得的燃料流需求。
技术方案5.根据技术方案2所述的计算机实施方法，其中：确定燃料流需求的所述第三改变速率进一步包括至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率和所述燃气涡轮发动机的操作参数来确定燃料流需求的所述第三改变速率。
技术方案6.根据技术方案5所述的计算机实施方法，其中：至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率和所述燃气涡轮发动机的所述操作参数来确定燃料流需求的所述第三改变速率包括基于从所述燃气涡轮发动机的传感器接收的数据来确定所述操作参数。
技术方案7.根据技术方案6所述的计算机实施方法，其中：所述传感器包括温度传感器和压力传感器中的至少一个。
技术方案8.根据技术方案7所述的计算机实施方法，其中：所述传感器包括所述温度传感器，且其中所述温度传感器感测指示所述燃气涡轮发动机的涡轮气体温度的信息。
技术方案9.根据技术方案7所述的计算机实施方法，其中：所述传感器包括所述压力传感器，且其中所述压力传感器感测指示所述燃气涡轮发动机的压缩机排放压力的信息。
技术方案10.根据技术方案1所述的计算机实施方法，其中：所述控制起始燃料流需求、跟踪误差燃料流需求、复合燃料流需求和所获得的燃料流需求各自为不基于速率的燃料信号。
技术方案11.根据技术方案1所述的计算机实施方法，其中：至少部分基于所述操作员命令确定所述控制起始燃料流需求包括从所述飞行器的由操作员操纵的输入装置接收所述操作员命令，其中所述由操作员操纵的输入装置包括共同输入装置，且其中所述操作员命令为不基于速率的信号。
技术方案12.根据技术方案1所述的计算机实施方法，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括至少部分基于所述复合燃料流需求的修改使用滞后网络来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流。
技术方案13.根据技术方案1所述的计算机实施方法，其中：所述燃气涡轮发动机包括动力涡轮轴，其中所述所要旋转速度指示所述动力涡轮轴的参考速度，且其中所述实际旋转速度指示所述动力涡轮轴的实际速度。
技术方案14.一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的系统，所述系统包括：
一个或多个处理器；以及
一个或多个存储器装置，所述一个或多个存储器装置存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：
至少部分基于操作员命令确定控制起始燃料流需求；
至少部分基于指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差的所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率；
对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求；
将所述控制起始燃料流需求与所述跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求；以及
至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。
技术方案15.根据技术方案14所述的系统，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括：
由所述一个或多个控制器对所述复合燃料流需求求微分以确定燃料流需求的第二改变速率；以及
由所述一个或多个控制器至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率来确定燃料流需求的第三改变速率。
技术方案16.根据技术方案15所述的系统，其中：燃料流需求的所述第三改变速率与燃料流需求的所述第二改变速率不同。
技术方案17.根据技术方案15所述的系统，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流进一步包括：
由所述一个或多个控制器对燃料流需求的所述第三改变速率求积分以确定所获得的燃料流需求；以及
由所述一个或多个控制器控制所述燃气涡轮发动机的所述燃料流以匹配所述所获得的燃料流需求。
技术方案18.根据技术方案15所述的系统，其中：确定燃料流需求的所述第三改变速率进一步包括至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率和所述燃气涡轮发动机的操作参数来确定燃料流需求的所述第三改变速率，且其中所述操作参数是基于从所述燃气涡轮发动机的传感器接收的数据确定。
技术方案19.根据技术方案14所述的系统，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括至少部分基于所述复合燃料流需求的修改使用滞后网络来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流。
技术方案20.根据技术方案19所述的系统，其中：至少部分基于所述复合燃料流需求的所述修改来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括使用滞后网络引入滞后，和至少部分使用提前-滞后网络补偿所述滞后。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好了解。并入于本说明书中并构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与所述描述一起用以阐释本发明的原理。
附图说明
针对所属领域的技术人员，本发明的完整且启发性公开内容，包括其最佳模式，在参考附图的说明书中被阐述，在所述附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的飞行器的透视图；
图2是根据本发明的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意性剖视图；
图3说明根据本主题的一个实施例的用于控制燃气涡轮发动机的操作的系统的示意图；
图4说明可在图3的系统内使用的示范性控制器的一个实施例的框图；
图5说明根据本主题的另一实施例的图3的系统；以及
图6说明根据本主题的方面的用于控制燃气涡轮发动机的操作的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，在图中说明本发明的实施例的一个或多个实例。每个实例是为了解释本发明而提供，而非限制本发明。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改及变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书和其等效物的范围内。
如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个信号或组件与另一信号或组件，且并不希望表示个别信号和/或组件的位置或重要性。
一般来说，本主题是针对一种用于通过更有效地利用不基于速率的操作员命令来控制飞行器上的燃气涡轮发动机的燃料流的改善的系统和方法。具体地说，根据本主题的方面，燃气涡轮发动机的发动机控制器可被配置以至少部分基于不基于速率的燃料信号和基于速率的燃料信号来调整燃料流。举例来说，可至少部分从接收自飞行器的由操作员操纵的输入装置的操作员命令导出不基于速率的燃料信号。或者，可至少部分从接收自飞行器的运动传感器(例如，加速度计、陀螺仪等)的运动传感器数据导出不基于速率的燃料信号。基于速率的燃料信号可至少部分基于指示燃气涡轮发动机的所要旋转速度与燃气涡轮发动机的实际旋转速度之间的差的跟踪误差。本主题的系统和方法可减轻合并不基于速率的信号与基于速率的信号的负担，并且可因此改善在短暂性操作(例如，加速、减速等)期间的飞行器的性能。
图1提供根据本发明的示范性飞行器10的透视图。飞行器10界定了包括三个正交的坐标轴线的正交的坐标系。更具体地说，这三个正交的坐标轴线包括侧向轴线L、纵向轴线T和竖直轴线V。在操作中，飞行器10可以沿着或围绕侧向轴线L、纵向轴线T和竖直轴线V中的至少一个移动。
在图1所说明的实施例中，飞行器10包括界定驾驶舱20的机身12。驾驶舱20包括总桨距输入装置22、循环桨距输入装置23、尾旋翼输入装置24、第一节流阀输入装置26、第二节流阀输入装置28和仪表板30。飞行器10进一步包括主旋翼组合件40和尾旋翼组合件50。主旋翼组合件40包括主旋翼轮毂42和多个主旋翼叶片44。如图所示，每个主旋翼叶片44从主旋翼轮毂42向外延伸。尾旋翼段50包括尾旋翼轮毂52和多个尾旋翼叶片54。每个尾旋翼叶片54从尾旋翼轮毂52向外延伸。
另外，飞行器10包括第一燃气涡轮发动机60和第二燃气涡轮发动机62。第一燃气涡轮发动机60和第二燃气涡轮发动机62产生并传输电力以驱动主旋翼叶片44和尾旋翼叶片54的旋转。明确地说，主旋翼叶片44的旋转为飞行器10产生升力，而尾旋翼叶片54的旋转在尾旋翼段50处产生侧向推力，并且抵消由主旋翼叶片44施加在机身12上的扭矩。
总桨距输入设备22共同地(即，全部同时)调整主旋翼叶片44的桨距角，以增大或减小飞行器10从处于给定的旋翼速度的主旋翼叶片44得到的升力的量。更具体地说，操纵总桨距输入装置22使飞行器10沿着垂直方向V在两个相对方向中的一个上移动。应了解，操纵总桨距输入装置22也可用以预测第一和第二燃气涡轮发动机60、62提供给主旋翼组合件40以产生飞行器10的所要升力的功率量。此外，总桨距输入装置22可包括输入装置32，其被配置以设定用于第一和第二燃气涡轮发动机60、62的参考速度。在一个示范性实施例中，输入装置32可为开关，其被配置以设定用于第一和第二燃气涡轮发动机60、62两者的参考速度。
循环桨距输入装置23控制飞行器10围绕纵向轴线T和围绕侧向轴线L的移动。明确地说，循环桨距输入装置23调整飞行器10的角度，从而允许飞行器10沿着纵向方向T前向或向后或在侧向方向L上侧向地移动。另外，尾旋翼输入装置24控制尾旋翼叶片54的桨距角。在操作中，操纵尾旋翼输入装置24可使尾旋翼段50沿着侧向方向L移动，且由此改变飞行器10的定向。
第一和第二节流阀输入装置24、26通常在飞行开始时移动到完全接通位置，并且在飞行持续时间内保持在完全接通位置。举例来说，第一和第二节流阀输入装置24、26可在飞行开始时移动到FLY位置，且可贯穿飞行的持续时间保持在此位置中。一般来说，与飞行器10的功率需求无关，燃气涡轮发动机60、62维持恒定速度。因此，举例来说，如果飞行器10的操作员(例如，飞行员)通过操纵总桨距输入装置22、循环桨距输入装置23或尾旋翼输入装置24中的至少一个来改变飞行器10的功率需求，那么燃气涡轮发动机60、62通过继续拉动更多功率来拒绝干扰(即，对功率需求的改变)。如以下将更详细地论述，根据本发明的方面的前馈控制系统可用以预测这些干扰类型，并且，结果，改善飞行器10的操纵性。
还应了解，虽然已说明和描述了特定的飞行器，但其它配置和/或飞行器也将受益于本发明，例如带有补充平移推进系统的高速复合旋翼飞行器、双对转同轴旋翼系统飞行器、涡轮螺旋桨式飞机、倾转旋翼机、偏转翼飞行器、常规起降式飞行器和其它涡轮驱动的机器。
图2提供了根据本发明的示范性燃气涡轮发动机100的示意性剖视图。如图2中所示，燃气涡轮发动机100界定了延伸穿过的纵向或中心线轴线102以供参考。燃气涡轮发动机100可以通常包括大体上管状的外壳体104，其界定环形入口106。外壳体104可以由单个壳体或多个壳体形成。外壳体104围住呈连续流动关系的气体发生器压缩机110、燃烧段130、涡轮段140和排气段150。气体发生器压缩机110包括入口导向叶片112的环形阵列、压缩机动叶(blade)114的一个或多个连续级、静止和/或可变导向静叶(vane)116的一个或多个连续级和离心式压缩机118。压缩机动叶114、静叶116和离心式压缩机118共同界定压缩空气路径120。
燃烧段130包括燃烧室132和延伸到燃烧室132内的一个或多个燃料喷嘴134。燃料喷嘴134供应燃料以与进入燃烧室132的压缩空气混合。此外，燃料和压缩空气的混合物在燃烧室132内燃烧以形成燃烧气体136。如下文将更详细地描述的，燃烧气体136驱动压缩机110和涡轮140。
涡轮段140包括气体发生器涡轮142和动力涡轮144。气体发生器涡轮142包括涡轮转子动叶146的一个或多个连续级和定子静叶147的一个或多个连续级。同样地，动力涡轮144包括涡轮转子动叶148的一个或多个连续级和定子静叶149的一个或多个连续级。另外，气体发生器涡轮142通过气体发生器轴160驱动气体发生器压缩机110，且动力涡轮144通过动力涡轮轴170驱动输出轴180。
更具体地说，如在图2中所说明的实施例中所示，气体发生器压缩机110与气体发生器涡轮142通过气体发生器轴160相互连接，且动力涡轮144与输出轴180通过动力涡轮轴170相互连接。在操作中，燃烧气体136驱动气体发生器涡轮142和动力涡轮144两者。随着气体发生器涡轮142围绕中心线轴线102旋转，气体发生器压缩机110和气体发生器轴160也都围绕中心线轴线102旋转。另外，随着动力涡轮144旋转，动力涡轮轴170旋转并将旋转能量传送至输出轴180。作为实例，燃气涡轮发动机100可以是图1的第一和第二燃气涡轮发动机60、62，并且输出轴180可以旋转飞行器10的主旋翼叶片44和尾旋翼叶片54两者。
仍然参看图2，燃气涡轮发动机100还包括第一传感器190和第二传感器192。在一个示范性实施例中，第一传感器190可被配置以感测指示动力涡轮轴170的旋转速度NP的信息。然而，在替代性实施例中，第一传感器190可被配置以感测指示输出轴180的旋转速度NR的信息。第二传感器192可被配置为压力传感器或温度传感器中的至少一个。举例来说，在一个示范性实施例中，第二传感器192可为温度传感器，其被配置以感测指示燃气涡轮发动机100的涡轮气体温度T4.5的信息。或者，或除此之外，第二传感器192可为压力传感器，其被配置以感测指示燃气涡轮发动机100的压缩机排放压力PS3的信息。
现在简要地参看图1和2，应了解，在至少某些示范性实施例中，可按与图2中描绘的燃气涡轮发动机100大体上相同的方式配置在图1中的飞行器10的第一和第二燃气涡轮发动机60、62中的一个或两个。此外，第一和第二燃气涡轮发动机60、62可相互机械连接，使得第一和第二燃气涡轮发动机60、62一起操作。举例来说，第一和第二燃气涡轮发动机60、62可在齿轮箱中由例如差分和单向离合器(例如斜撑离合器(sprag clutches))联在一起，使得其一起操作。
然而，应了解，在其它示范性实施例中，图2的燃气涡轮发动机可实际上具有任何其它合适的配置。举例来说，在其它示范性实施例中，燃烧段130可包括逆流燃烧器。另外，在再其它示范性实施例中，燃气涡轮发动机100可不被配置为双线轴(dual spool)机器，且实际上可包括被配置以连接压缩机、涡轮与输出轴的共同轴。
现参看图3，根据本主题的方面，说明用于控制飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流需求的系统200的一个实施例。一般来说，将参照以上参看图1和2描述的飞行器10和燃气涡轮发动机100来描述系统200。然而，在其它实施例中，可结合任何其它合适的燃气涡轮发动机实施或使用系统200。
如图3中所示，系统200可包括飞行器10的由操作员操纵的输入装置202。在一些示范性实施例中，由操作员操纵的输入装置202可被配置以响应于其由飞行器10的操作员的操纵而产生不基于速率的信号。举例来说，由操作员操纵的输入装置202可包括总桨距输入装置22、循环桨距输入装置23和尾旋翼输入装置24中的至少一个。更具体地说，在一个示范性实施例中，由操作员操纵的输入装置202可为总桨距输入装置22。因而，总桨距输入装置22可被配置以响应于其操纵而产生不基于速率的信号，以例如增大或减小飞行器10的垂直升力。或者，或除此之外，循环桨距输入装置23和尾旋翼输入装置24中的一个或两个可被配置以响应于其操纵而产生不基于速率的信号。此外，如下文更详细地论述，在再其它示范性方面，可从飞行器10的一个或多个传感器导出不基于速率的信号，例如，由飞行器10的一个或多个惯性传感器。
系统200还可包括发动机控制器204。一般来说，发动机控制器204可对应于基于任一合适的处理器的装置，包括一个或多个计算装置。举例来说，现简要地参看图4，可包括在发动机控制器204内的合适组件的一个实施例。如图4中所示，发动机控制器204可包括被配置以执行多种计算机实施功能(例如，执行本文中公开的方法、步骤、计算和类似物)的处理器206和相关联的存储器208。如本文中所使用，术语“处理器”不仅指在此项技术中参考为包括在计算机中的集成电路，而且指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和其它可编程电路。另外，存储器208可通常包括存储器元件，包括(但不限于)计算机可读媒体(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性媒体(例如，快闪存储器)、只读光盘(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能光盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件或其组合。存储器208可存储指令，所述指令在由处理器206执行时，使处理器206执行功能(例如，本文中描述的方法)。
如图4中所示，发动机控制器204还包括通信接口模块210。在若干实施例中，通信接口模块210包括用以发送和接收数据的相关联的电子电路。因而，发动机控制器204的通信接口模块210可用以从输入装置202接收数据。此外，通信接口模块210也可用以与燃气涡轮发动机100的任何其它合适的组件通信，包括被配置以监测燃气涡轮发动机100的一个或多个操作参数的任何数目个传感器。应了解，通信接口模块210可为合适有线和/或无线通信接口的任何组合，并且，因此，可通过有线和/或无线连接而以通信方式连接到燃气涡轮发动机100的一个或多个传感器。
返回参看图3，发动机控制器204从飞行器10的由操作员操纵的输入装置202接收操作员命令212。更具体地说，在一个示范性实施例中，由操作员操纵的输入装置202为总桨距输入装置22。因此，在此实施例中，发动机控制器204从总桨距输入装置22接收操作员命令212，且操作员命令212为不基于速率的信号。举例来说，总桨距输入装置22可为控制杆，且操作员命令212可包括指示共同输入装置22(即，控制杆)相对于参考位置的角位置的数据。
发动机控制器204包括被配置以确定至少部分基于操作员命令212的控制起始燃料流需求216的逻辑214。更具体地说，逻辑214可包括包含第一值集合和第二值集合的查找表。第一集合中的每一值可对应于从由操作员操纵的输入装置202接收的操作员命令212。第二集合中的每一值可为对应的控制起始燃料流需求216。因而，发动机控制器210可被配置以至少部分基于操作员命令212从第一值集合选择第一值。发动机控制器210可接着至少部分基于选定第一值确定用于控制起始燃料流需求216的对应值。应了解，控制起始燃料流需求216为不基于速率的燃料信号。举例来说，控制起始燃料流需求216可指示转换到电力的燃料量。
仍参看图3，发动机控制器204还接收指示燃气涡轮发动机100的参考速度的第一信号218，和指示燃气涡轮发动机100的实际速度的第二信号220。对于所描绘的实施例，第一信号218由操作员通过由操作员操纵的输入装置202产生作为独立值。第二信号220由燃气涡轮发动机100的第一传感器190产生。更具体地说，飞行器10的操作员可操纵由操作员操纵的输入装置202(例如，总桨距输入装置22、循环输入装置23或尾旋翼输入装置24)以设定参考功率(即，飞行器负荷)，且第一传感器190可为速度传感器，其被配置以感测指示如上所提到的机械连接到成组的(ganged)动力涡轮144的动力涡轮轴170的旋转速度NP的信息。如以下将更详细地论述，归因于对燃气涡轮发动机100的干扰，第二信号220可随着时间的推移而改变，在飞行器10的短暂性操作(例如，加速、减速等)期间对飞行器10的功率需求的改变可能需要如此。另外，在其它示范性方面，第一信号218可能实际上从飞行器10的一个或多个传感器导出，例如从一个或多个惯性传感器导出。
发动机控制器204被配置以确定由干扰带来的跟踪误差224，所述跟踪误差224为第一信号218与第二信号220之间的差动测量结果。更具体地说，发动机控制器204可通过从第一信号218减去第二信号220(例如，通过差分块226)来确定跟踪误差224。在一些示范性实施例中，跟踪误差224可指示燃气涡轮发动机100的参考速度与燃气涡轮发动机100的实际速度之间的速度误差。如以下将更详细地论述，发动机控制器204可至少部分基于跟踪误差224来增大或减小燃气涡轮发动机100的功率。
发动机控制器204包括调速器逻辑228，其在执行时将跟踪误差224转换到燃料流需求的第一改变速率230。更具体地说，调速器逻辑228可包括查找表，所述查找表包括第一值集合和第二值集合。第一集合中的每一值可对应于跟踪误差224。第二集合中的每一值可为对应的燃料流需求的第一改变速率230。因而，发动机控制器204可在执行调速器逻辑228时基于跟踪误差224从第一值集合选择第一值。发动机控制器204可接着基于选定第一值确定燃料流需求的第一改变速率230的对应值。然而，应了解，调速器逻辑228可包括确定燃料流需求的第一改变速率230的任一合适逻辑。
发动机控制器204可被进一步配置以对燃料流需求的第一改变速率230求积分。更具体地说，发动机控制器210包括对燃料流需求的第一改变速率230求积分的第一积分器块232。因此，燃料流需求的第一改变速率230变为跟踪误差燃料流需求234。应了解，跟踪误差燃料流需求234为不基于速率的燃料信号。举例来说，在某些实施例中，跟踪误差燃料流需求234可以是燃料量。
发动机控制器204进一步被配置以对控制起始燃料流需求216与跟踪误差燃料流需求234求和(例如，通过求和块236)以确定复合燃料流需求238。应了解，复合燃料流需求238也是不基于速率的燃料信号。另外，对于所描绘的实施例，发动机控制器204进一步被配置以对复合燃料流需求238求微分。更具体地说，发动机控制器204包括对复合燃料流需求238求微分的微分器块240。因此，微分器块240将复合燃料流需求238转换到燃料流需求的第二改变速率242。
如图3中所示，发动机控制器204包括确定燃料流需求的第三改变速率246的基于速率的选择逻辑244。更具体地说，基于速率的选择逻辑244可包括包含第一值集合和第二值集合的查找表。第一集合中的每一值可对应于燃料流需求的第二改变速率242，且第二集合中的每一值可为燃料流需求的对应的第三改变速率246。因而，发动机控制器204可在执行基于速率的选择逻辑244时基于燃料流需求的第二改变速率242从第一值表选择第一值。发动机控制器204可接着基于选定第一值从第二集合确定燃料流需求的第三改变速率246的对应值。
还应了解，在一些示范性实施例中，发动机控制器204可基于超出燃料流需求的第二改变速率242的其它数据确定燃料流需求的第三改变速率246。举例来说，对于所描绘的实施例，发动机控制器210被配置以从燃气涡轮发动机100的第二传感器192接收数据248，且发动机控制器204可进一步被配置以随着燃料流需求的第二改变速率242和从第二传感器192接收的数据248两者而变来确定燃料流需求的第三改变速率246。更具体地说，在一个示范性实施例中，第二传感器192可为被配置以检测气体发生器压缩机110的压缩机排放压力PS3的压力传感器。或者，或除此之外，第二传感器192可为被配置以检测在燃气涡轮发动机100的涡轮段140内的涡轮入口温度T4.5的温度传感器。
对于所描绘的实施例，发动机控制器204被配置以对燃料流需求的第三改变速率246求积分。更具体地说，发动机控制器204包括对燃料流需求的第三改变速率246求积分的第二积分器块252。因此，燃料流需求的第三改变速率246变为所获得的燃料流需求254。应了解，所获得的燃料流需求254也是不基于速率的燃料信号。如以下将更详细地论述，所获得的燃料流需求254可用以增大或减小燃气涡轮发动机100的燃料流。
系统200还包括燃料控制器260。如所示，燃料控制器260包括被配置以执行多种计算机实施功能的一个或多个处理器262和相关联的存储器264。燃料控制器260还可包括通信接口模块266。因而，燃料控制器260的通信接口模块266可以通信方式连接到发动机控制器204的通信接口模块210以实现发动机控制器204与燃料控制器260之间的通信。因此，如针对图3的实施例所描绘，燃料控制器260从发动机控制器204接收所获得的燃料流需求254。此外，如以下将更详细地论述，燃料控制器260可基于所获得的燃料流需求254增大或减小流入到燃气涡轮发动机100的燃烧室132内的燃料量。
如所示，燃料控制器260与燃气涡轮发动机100的致动器270通信。在一个示范性实施例中，致动器270为被配置以至少部分基于从燃料控制器260接收的燃料流需求信号272而增大或减小燃气涡轮发动机100的燃料流的燃料计量值。更具体地说，燃料流需求信号272至少部分基于由发动机控制器204确定的所获得的燃料流需求254。然而，应了解，在其它示范性实施例中，致动器270可不包括在燃气涡轮发动机100内，且实际上，可位于任一其它合适的位置。
现参看图5，提供根据本发明的示范性实施例的系统300的示意性框图。示范性系统300可以基本上与以上参看图3描述的示范性系统200相同的方式来发挥功能。更具体地说，所属领域的技术人员将了解，示范性系统300为以上参看图3描述的示范性系统200的一个更具体实施例。
类似于图3的示范性系统200，图5的示范性系统300包括可操作地连接到发动机控制器304的由操作员操纵的输入装置302。由操作员操纵的输入装置302可为共同输入装置22、循环输入装置23和尾旋翼输入装置24中的至少一个。广义地说，发动机控制器304包括被配置以从由操作员操纵的输入装置302接收操作员命令312且将操作员命令312转换成控制起始燃料流需求316的逻辑314。
同时，发动机控制器304被配置以在求和块326确定跟踪误差324。可通过从参考或所要旋翼速度318减去实际旋翼速度320来确定跟踪误差324。参考和实际旋翼速度318、320可指示直升机的主旋翼的旋翼速度，或者，可为例如燃气涡轮发动机100的燃气涡轮发动机的旋翼速度。将在求和块326处确定的跟踪误差324提供到发动机控制器304的调速器逻辑328以确定呈燃料速率(即，每单位时间燃料的量)的形式的燃料需求。如下文将更详细地解释，将燃料需求转换成不基于速率的燃料需求信号(即，燃料量)，且在求和块336处与至少部分使用逻辑314(也呈不基于速率的燃料需求/燃料量的形式)确定的控制起始燃料流需求316求和，以确定复合燃料流需求。
接着可通过确定提供到燃气涡轮发动机100的燃料流的滞后网络处理来自求和块336的复合燃料流需求。滞后网络指求和块、积分器块与增益块的组合。用于所描绘的实施例的滞后网络包括求和块360、增益块362和积分器块352。值得注意地，基于速率的选择逻辑344在用于所描绘的实施例的滞后网络内，以提供对于燃气涡轮发动机(例如，发动机100)的其它调节器的控制，例如涡轮温度调节器、旋转速度调节器等。将来自积分器块352的值反馈到求和块360以创建滞后网络。系统300包括分别存在于各种滞后功能(lagfunctions)和提前功能(lead functions)中的时间常量τA和τB，以成形响应且去除由块的布置造成的任何动态伪影(artifacts)(或频率翘曲(frequency warping))。
另外，将了解，在示范性系统300中的其它处考虑包括由增益块362和求和块360增添的滞后。举例来说，通过电力将来自逻辑314的控制起始燃料流需求316提供到包括提前功能(例如，对于所描绘的实施例，(τAs+1))的燃料补偿网络364。将了解，到燃料补偿网络364的功率是转移函数，其被配置以补偿发动机(例如，发动机100)，或更确切地说，以减少或消除发动机动力学。然而，到燃料补偿网络364的功率还可减少或消除系统300可敏感的任何其它动力学。因此，到燃料补偿网络364的功率将系统300针对飞行器接口归一化。另外，由增益块362增添的滞后由滞后块366、增益块368和提前-滞后/提前网络块370考虑。
一般来说，图5的控制系统300闭合围绕积分器块352的回路，并且，结果，创建静态功率需求接口，而不需要速率计算和存储器。先前描述的各种块被配置以消除由这些操作造成的任何动态伪影。将了解，在本发明的其它示范性方面，“外速度回路”可由块328、368、326、318和320以任何合适方式闭合。
现参看图6，根据本主题的方面，说明用于控制提供到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的计算机实施方法400的一个实施例的流程图。一般来说，本文中将参照以上参看图3到5描述的系统连同以上参看图1和2论述的飞行器10和燃气涡轮发动机100来论述方法400。然而，应了解，公开的方法400可通常用具有任何其它合适的发动机配置的燃气涡轮发动机和/或用具有任何其它合适的系统配置的系统来实施。此外，尽管图6出于说明和论述的目的描绘了以特定次序执行的步骤，但是本文所论述的方法不限于任何特定次序或布置。使用本文所提供的公开内容，所属领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的范围的情况下，本文所公开的方法的各种步骤可以各种方式省略、重排、组合和/或改编。
如图6中所示，在402，方法400包括由一个或多个控制器至少部分基于操作员命令确定控制起始燃料流需求。具体地说，在一些示范性实施例中，一个或多个控制器可从飞行器的由操作员操纵的输入装置接收操作员命令。举例来说，在一个实施例中，一个或多个控制器可被配置以至少部分基于从飞行器的共同输入装置接收的操作员命令确定控制起始燃料流需求。
另外，在框404处，方法400包括由一个或多个控制器至少部分基于指示燃气涡轮发动机的所要旋转速度与燃气涡轮发动机的实际旋转速度之间的差的燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率。具体地说，在一些示范性实施例中，所要旋转速度可指示飞行器的主旋翼的参考速度，或者，可指示燃气涡轮发动机的动力涡轮轴的参考速度。同样地，实际旋转速度可指示主旋翼的实际速度，或者，可指示动力涡轮轴的实际速度。
在框406处，方法400包括由一个或多个控制器对燃料流需求的第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求。举例来说，在一个实施例中，一个或多个控制器包括第一积分器块，其对燃料流需求的第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求。
在框408处，所述方法400包括由一个或多个控制器将控制起始燃料流需求与跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求。具体地说，在一个实施例中，一个或多个控制器包括求和块，其将控制起始燃料流需求与跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求。
此外，在框410处，所述方法400包括由一个或多个控制器至少部分基于复合燃料流需求控制到燃气涡轮发动机的燃料流。具体地说，在一些示范性实施例中，至少部分基于复合燃料流需求控制燃料流包括至少部分基于复合燃料流需求的修改使用滞后网络来控制到燃气涡轮发动机的燃料流。更具体地说，至少部分基于复合燃料流需求的修改控制到燃气涡轮发动机的燃料流包括使用滞后网络引入滞后(例如，见使用滞后网络362引入的滞后)，和至少部分使用提前-滞后网络(例如，见使用提前-滞后/提前网络块370引入的提前-滞后网络)补偿由滞后网络引入的滞后。
应了解，参看图6描述的示范性方法400和在图3和5中描绘且参看图3和5描述的示范性系统200、300各被配置以利用“操作员输入”。举例来说，“控制起始燃料流需求”216、316各自在以上被描述为基于由操作员操纵的输入装置。另外，指示燃气涡轮发动机的参考速度的“第一信号”218、318是从由操作员操纵的输入装置导出。然而，应了解，在本发明的其它示范性方面，这些信号中的至少一个可实际上从在飞行器10上收集或确定的信息导出。举例来说，在本发明的替代性方面，可从飞行器10上的惯性传感器导出控制起始燃料流需求216、316或第一信号218、318中的至少一个，所述惯性传感器可确定例如飞行器10上的g负荷的信息以确定飞行器10的实际功率需求。
此书面描述使用实例来公开本发明，包括制造和使用任何装置或系统和执行任何合并的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书定义，并且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质差异的等效结构元件，那么希望所述实例在权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的计算机实施方法，所述方法包括：
由一个或多个控制器至少部分基于操作员命令确定控制起始燃料流需求，其中所述操作员命令为响应于所述飞行器的总桨距输入装置、循环桨距输入装置和尾旋翼输入装置中的至少一个的操纵而产生的不基于速率的信号；
由所述一个或多个控制器至少部分基于指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差的所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率；
由所述一个或多个控制器对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求；
由所述一个或多个控制器将所述控制起始燃料流需求与所述跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求；以及
由所述一个或多个控制器至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。
2.根据权利要求1所述的计算机实施方法，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括：
由所述一个或多个控制器对所述复合燃料流需求求微分以确定燃料流需求的第二改变速率；以及
由所述一个或多个控制器至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率来确定燃料流需求的第三改变速率。
3.根据权利要求2所述的计算机实施方法，其特征在于：燃料流需求的所述第三改变速率不同于燃料流需求的所述第二改变速率。
4.根据权利要求2所述的计算机实施方法，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流进一步包括：
由所述一个或多个控制器对燃料流需求的所述第三改变速率求积分以确定所获得的燃料流需求；以及
由所述一个或多个控制器控制所述燃气涡轮发动机的所述燃料流以匹配所述所获得的燃料流需求。
5.根据权利要求2所述的计算机实施方法，其特征在于：确定燃料流需求的所述第三改变速率进一步包括至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率和所述燃气涡轮发动机的操作参数来确定燃料流需求的所述第三改变速率。
6.根据权利要求5所述的计算机实施方法，其特征在于：至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率和所述燃气涡轮发动机的所述操作参数来确定燃料流需求的所述第三改变速率包括基于从所述燃气涡轮发动机的传感器接收的数据来确定所述操作参数。
7.根据权利要求6所述的计算机实施方法，其特征在于：所述传感器包括温度传感器和压力传感器中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的计算机实施方法，其特征在于：所述传感器包括所述温度传感器，且其中所述温度传感器感测指示所述燃气涡轮发动机的涡轮气体温度的信息。
9.根据权利要求7所述的计算机实施方法，其特征在于：所述传感器包括所述压力传感器，且其中所述压力传感器感测指示所述燃气涡轮发动机的压缩机排放压力的信息。
10.根据权利要求1所述的计算机实施方法，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括至少部分基于所述复合燃料流需求的修改使用滞后网络来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流。
11.根据权利要求1所述的计算机实施方法，其特征在于：所述燃气涡轮发动机包括动力涡轮轴，其中所述所要旋转速度指示所述动力涡轮轴的参考速度，且其中所述实际旋转速度指示所述动力涡轮轴的实际速度。
12.一种用于控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流的系统，所述系统包括：
一个或多个处理器；以及
一个或多个存储器装置，所述一个或多个存储器装置存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：
至少部分基于操作员命令确定控制起始燃料流需求，其中所述操作员命令为响应于所述飞行器的总桨距输入装置、循环桨距输入装置和尾旋翼输入装置中的至少一个的操纵而产生的不基于速率的信号；
至少部分基于指示所要旋转速度与实际旋转速度之间的差的所述燃气涡轮发动机的跟踪误差来确定燃料流需求的第一改变速率；
对燃料流需求的所述第一改变速率求积分以确定跟踪误差燃料流需求；
将所述控制起始燃料流需求与所述跟踪误差燃料流需求求和以确定复合燃料流需求；以及
至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的燃料流。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括：
由所述一个或多个处理器对所述复合燃料流需求求微分以确定燃料流需求的第二改变速率；以及
由所述一个或多个处理器至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率来确定燃料流需求的第三改变速率。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：燃料流需求的所述第三改变速率与燃料流需求的所述第二改变速率不同。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流进一步包括：
由所述一个或多个处理器对燃料流需求的所述第三改变速率求积分以确定所获得的燃料流需求；以及
由所述一个或多个处理器控制所述燃气涡轮发动机的所述燃料流以匹配所述所获得的燃料流需求。
16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：确定燃料流需求的所述第三改变速率进一步包括至少部分基于燃料流需求的所述第二改变速率和所述燃气涡轮发动机的操作参数来确定燃料流需求的所述第三改变速率，且其中所述操作参数是基于从所述燃气涡轮发动机的传感器接收的数据确定。
17.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括至少部分基于所述复合燃料流需求的修改使用滞后网络来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：至少部分基于所述复合燃料流需求的所述修改来控制到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流包括使用滞后网络引入滞后，和至少部分使用提前-滞后网络补偿所述滞后。
CN201711334256.6A 2016-12-12 2017-12-12 用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流的系统和方法 Active CN108223141B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/375547 2016-12-12
US15/375,547 US10302020B2 (en) 2016-12-12 2016-12-12 System and method for controlling a fuel flow to a gas turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108223141A CN108223141A (zh) 2018-06-29
CN108223141B true CN108223141B (zh) 2021-06-29

Family

ID=62488961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711334256.6A Active CN108223141B (zh) 2016-12-12 2017-12-12 用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流的系统和方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10302020B2 (zh)
CN (1) CN108223141B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11092136B2 (en) * 2018-05-04 2021-08-17 Raytheon Technologies Corporation Systems and methods for optimal speed protection for power turbine governing
CN110886661B (zh) * 2018-09-11 2024-05-28 普拉特-惠特尼加拿大公司 设定根据飞行器速度变化的发动机起动燃料流的方法和系统
US11578661B2 (en) 2019-09-19 2023-02-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Systems and methods for starting a gas turbine engine
US11506133B2 (en) * 2020-03-05 2022-11-22 General Electric Company Method for fuel delivery
US11720067B2 (en) * 2020-03-30 2023-08-08 General Electric Company Method for handling a simultaneous failure of all channels of a multi-channel engine controller for a gas turbine engine
CN112046762B (zh) * 2020-09-07 2021-10-22 南京航空航天大学 基于涡桨发动机的混合动力无人机及其起降控制方法
CN113756963B (zh) * 2021-09-02 2023-02-24 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种燃气轮机负荷控制装置及方法
US11920521B2 (en) * 2022-02-07 2024-03-05 General Electric Company Turboshaft load control using feedforward and feedback control

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101566105A (zh) * 2008-04-25 2009-10-28 通用电气公司 用于操作燃气涡轮发动机系统的方法和系统
CN104696078A (zh) * 2015-01-14 2015-06-10 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 用于燃气轮机的燃料量的控制方法及装置
CN105392977A (zh) * 2013-04-23 2016-03-09 斯内克马公司 用于生成旨在注入涡轮的燃烧室的燃料流的控制的方法和设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195247B1 (en) 1998-06-02 2001-02-27 Pratt & Whitney Canada Exciter controlled by FADEC system
US20090017910A1 (en) 2007-06-22 2009-01-15 Broadcom Corporation Position and motion tracking of an object
US8327117B2 (en) 2008-08-29 2012-12-04 Rolls-Royce Corporation Reconfigurable FADEC with flash based FPGA control channel and ASIC sensor signal processor for aircraft engine control
ITTO20090079U1 (it) 2009-06-10 2010-12-11 Agusta Spa Sistema per la gestione ed il controllo della velocita' di uno o piu' rotori di un aeromobile atto a volare a punto fisso
US20120095661A1 (en) 2010-10-14 2012-04-19 Hamilton Sundstrand Corporation Distributed small engine fadec
FR2977638B1 (fr) * 2011-07-04 2017-10-06 Snecma Procede de commande pour transitoires de regime d'une turbomachine
US8965288B2 (en) 2012-12-31 2015-02-24 Elwha Llc Cost-effective mobile connectivity protocols
US9630706B2 (en) 2013-02-22 2017-04-25 Rolls-Royce Corporation Positionable ejector member for ejector enhanced boundary layer alleviation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101566105A (zh) * 2008-04-25 2009-10-28 通用电气公司 用于操作燃气涡轮发动机系统的方法和系统
CN105392977A (zh) * 2013-04-23 2016-03-09 斯内克马公司 用于生成旨在注入涡轮的燃烧室的燃料流的控制的方法和设备
CN104696078A (zh) * 2015-01-14 2015-06-10 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 用于燃气轮机的燃料量的控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180163638A1 (en) 2018-06-14
US10302020B2 (en) 2019-05-28
CN108223141A (zh) 2018-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108223141B (zh) 用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流的系统和方法
CN110844089B (zh) 用于混合电动系统的前馈负载感测
EP3147220B1 (en) Single lever turboprop control systems and methods utilizing torque-based and power-based scheduling
CN107893703B (zh) 用于动态地控制飞行器的操作的系统和方法
EP2952710B1 (en) Model-based optimal control for stall margin limit protection in an aircraft engine
EP3626627B1 (en) Model-based control system and method for a turboprop engine
EP3550127B1 (en) Systems and methods for power turbine governing
CN109356727B (zh) 控制气体发生器的输出的系统及控制其功率和转矩输出的方法
US11428171B2 (en) Electric machine assistance for multi-spool turbomachine operation and control
JPH0416618B2 (zh)
US11408357B2 (en) Engine and propeller control system
EP3677511A1 (en) Systems and methods of controlling load share and speed of engines in multiple-engine propulsion systems
US11313286B2 (en) Integrated propeller and engine controller
CN113294247A (zh) 用于涡轮机的分布式控制的自主安全模式
EP3656999B1 (en) Engine and propeller control system
EP3835199B1 (en) System and method for propeller speed governing
CN109983209B (zh) 基于运动传感器数据控制到燃气涡轮发动机的燃料流动的系统和方法
US11920521B2 (en) Turboshaft load control using feedforward and feedback control
US20230312115A1 (en) Aircraft powerplant(s) for an aircraft with electric machine controlled propulsor speed
US11852083B2 (en) Engine and propeller control system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant