CN108438210B - 一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空发动机螺旋桨控制技术领域，具体涉及一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法，该方法在活塞式航空发动机螺旋桨变距系统架构上实现，所述构架包括螺旋桨电子控制器、直流电机、执行机构、限位保护装置、螺旋桨系统；螺旋桨电子控制器采集螺旋桨的转速信号、桨叶角信号、控制命令等指令，根据指令计算控制输出指令，并输出至限位保护装置；限位保护装置控制直流电机处于正转、反转、停止三种状态，直流电机根据输出功率驱动执行机构带动螺旋桨系统的桨叶角发生变化。本方法具备功能全、成本低，通用性强等特点，主要应用于螺旋桨桨距控制技术。

Description

一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法
技术领域
本发明属于航空发动机螺旋桨控制技术领域，具体涉及一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法，主要应用于螺旋桨桨距控制技术。
背景技术
活塞式航空发动机主要应用于小型固定翼飞机、旋翼机、飞艇、初级教练机、无人机等机型。该类发动机工作原理为通过活塞式发动机输出功率驱动螺旋桨产生飞机所需的拉力及功率。为了提高活塞式航空发动机的工作效率，保证飞机在起飞、爬升、巡航、着陆等工作状态下发挥最优性能，螺旋桨的工作模式从传统的定距转变为变距工作模式，目前的变距控制方法不能满足全飞行包线内的变距控制功能，变距范围有限，不能充分发挥螺旋桨的性能。
技术方案
发明目的：为了解决活塞式航空发动机螺旋桨变距控制问题，提高螺旋桨工作效率，提出一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法。
技术方案：一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法，该方法在活塞式航空发动机螺旋桨变距系统架构上实现，所述构架包括螺旋桨电子控制器、直流电机、执行机构、限位保护装置、螺旋桨系统；螺旋桨电子控制器采集螺旋桨的转速信号、桨叶角信号、控制命令等指令，根据指令计算控制输出指令，并输出至限位保护装置；限位保护装置控制直流电机处于正转、反转、停止三种状态，直流电机根据输出功率驱动执行机构带动螺旋桨系统的桨叶角发生变化。
有益效果
本专利具备功能全、成本低，通用性强等特点。可应用于航空活塞式发动机螺旋桨系统桨距控制，提高活塞式航空发动机在全飞行包线内的可靠性及工作性能(拉力、功率)，降低了耗油率。
附图说明
图1是变距系统架构图；
图2是限位保护装置原理框图；
图3是直流电机工作原理框图。
具体实施方式
螺旋桨变距方法主要包括以下过程：
(1)电子控制器采集螺旋桨转速、桨叶角、控制命令等信号；
(2)根据采集信号判定输出指令方式；
(3)计算开环输出或闭环输出指令大小；开环指令输出可更具系统要求设定，当控制器接收到某种命令时，直接输出对应指令大小值即可；闭环输出指令大小需根据闭环方式确定，采用闭环控制原理实现指令的实时计算。
(4)螺旋桨桨叶角闭环控制原理为；电子控制器根据螺旋桨系统工作状态实时计算需求桨叶角，通过采集反馈桨叶角信号，通过(比例-积分-微分)PID控制算法计算控制指令值，并限幅输出。
(5)螺旋桨转速闭环控制原理为；电子控制器根据螺旋桨系统工作状态实时计算需求转速，通过采集反馈转速信号，通过(比例-积分-微分)PID控制算法计算控制指令值，并限幅输出。
(6)控制器输出指令通过限位保护装置驱动直流电机；限位保护装置原理见图2；限位保护装置设置有多个保护开关，这些开关可根据设计者要求进行移动，以满足不同桨叶角需求的需要。
(7)直流电机驱动螺旋桨变距；具体原理见图3，变化规律为：当直流电机正转时，桨叶角变大，电机反转时，桨叶角降低；电机停止时，桨叶角维持不动。
当发动机输出功率恒定时，桨叶角变化必然导致转速变化。螺旋桨系统将转速和桨叶角信号反馈于电子控制器，完成螺旋桨转速和桨叶角的闭环控制功能。当螺旋桨桨叶角变化时，发动机输出功率不变时，必然导致螺旋桨转速的变化；具体变化规律如下：当桨叶角上升，螺旋桨转速下降；反之转速上升。

Claims (1)

1.一种活塞式航空发动机螺旋桨变距方法，其特征在于：该方法在活塞式航空发动机螺旋桨变距系统架构上实现，所述活塞式航空发动机螺旋桨变距系统架构包括螺旋桨电子控制器、直流电机、执行机构、限位保护装置、螺旋桨系统；螺旋桨电子控制器采集螺旋桨的指令，指令包括转速信号、桨叶角信号、控制命令，根据指令计算控制输出指令，并输出至限位保护装置；限位保护装置控制直流电机处于正转、反转、停止三种状态，直流电机根据输出功率驱动执行机构带动螺旋桨系统的桨叶角发生变化；计算开环输出或闭环输出指令大小；开环指令输出可根据螺旋桨系统要求设定，当螺旋桨电子控制器接收到某种命令时，直接输出对应指令大小值即可；闭环输出指令大小需根据闭环方式确定，采用闭环控制实现指令的实时计算；
在实现螺旋桨桨叶角闭环控制时：螺旋桨电子控制器根据螺旋桨系统工作状态实时计算需求桨叶角，通过采集反馈桨叶角信号，通过PID控制算法计算控制指令值，并限幅输出；
在实现螺旋桨转速闭环控制时：螺旋桨电子控制器根据螺旋桨系统工作状态实时计算需求转速，通过采集反馈转速信号，通过PID控制算法计算控制指令值，并限幅输出；
所述螺旋桨电子控制器输出指令通过限位保护装置驱动直流电机；限位保护装置设置有多个保护开关，这些开关根据设计者要求进行移动，以满足不同桨叶角需求的需要；
直流电机驱动螺旋桨变距的变化规律为：当直流电机正转时，桨叶角变大，电机反转时，桨叶角降低；电机停止时，桨叶角维持不动。
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