CN109681328B - 一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN109681328B
CN109681328B CN201811511265.2A CN201811511265A CN109681328B CN 109681328 B CN109681328 B CN 109681328B CN 201811511265 A CN201811511265 A CN 201811511265A CN 109681328 B CN109681328 B CN 109681328B
Authority
CN
China
Prior art keywords
apu
opening
temperature
main engine
determining
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
CN201811511265.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109681328A (zh
Inventor
杨帆
周骁
白洁
吕伟
唐甜
王伟
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.)
Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
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 Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC filed Critical Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
Priority to CN201811511265.2A priority Critical patent/CN109681328B/zh
Publication of CN109681328A publication Critical patent/CN109681328A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109681328B publication Critical patent/CN109681328B/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
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/057—Control or regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/12—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本发明提供一种调节APU引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质，该方法包括：监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。本发明通过监测APU排气温度、转速及环境条件，调节引气伺服阀开度，保证APU在起动主发动机的使用包线内不超温、不掉转，获得APU引气起动主发动机的极限功率。本发明提高了APU引气起动主发动机的可用性和环境适应性。本发明的方法适用于不带负载压气机的、自核心机压气机引气的单轴APU。

Description

一种调节APU引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储 介质
技术领域
本发明属于航空发动机数字控制技术领域，具体为一种调节APU引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质。
背景技术
APU是一种小型的燃气涡轮发动机，主要用于为飞机主发动机的起动及环控系统提供引气，并可通过附件齿轮箱为飞机发电系统及液压系统提供轴功率。
目前，APU引气起动主发动机的常用方法有二：采用通断开关阀，起动主发动机时，接通引气，按固定的最大引气流量起动主发动机，为保证APU安全，这一由引气管路限制的最大流量是有所保留的；其二，采用连续可调的引气伺服阀，引气伺服阀以最大开度接通，当APU超温时，按APU排气温度程度，关小引气伺服阀，保证APU不超温条件下的最大引气起动功率。方法二较方法一无疑具有更好的环境适应性，可保证APU引气起动主发动机使用包线内，不同环境条件下的APU安全性，并能提供最大的引气起动功率；但当超出使用包线引气起动主发动机时，会引起APU掉转。
发明内容
本发明的目的
为扩大APU引气起动主发动机的使用包线，解决引气起动主发动机过程中，APU超温、掉转的问题，本发明提出了按APU转速及排气温度状态调节引气伺服阀的控制方法。
本发明的技术方案
本发明提出的调节APU引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质，采用如下技术方案：
第一方面，提供一种调节APU引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质，包括：
监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；
根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。
可选的，根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度，包括：
根据APU转速和环境条件，确定维持AUP转速不变的最大开度作为不掉转开度；
根据环境条件和APU排气温度，确定APU不超温的引气伺服阀的不超温开度；
将所述不掉转开度和所述不超温开度中较小的开度作为所述最优开度。
可选的，所述根据APU转速，确定维持AUP转速不变的最大开度作为不掉转开度，包括：
当处在低空条件时，确定所述不掉转开度是引气伺服阀全开的开度；
当处在高空条件时，将所述引气伺服阀按最小开度打开，并根据所述APU转速NG，逐步增大引气伺服阀开度至能维持NG不变的最大开度。
可选的，所述根据所述环境条件和所述排气温度，确定APU不超温的引气伺服阀的不超温开度，包括：
根据所述环境条件中的APU进口温度和所述APU进口压力，确定APU超温限制值；
通过APU排气温度回路的闭环算法调节引气伺服阀开度至所述不超温开度，所述不超温开度满足所述排气温度不超温或超温后可快速退出超温状态，并将排气温度维持在所述APU超温限制值减去一个数值δ的状态上，其中δ是一个0～10℃的数值。
可选的，所述方法还包括：
获取APU起动主发动的起动高度；
判断所述起动高度是否大于规定的起动高度限制值；
其中，当所述起动高度大于规定的起动高度限制值时，认为当前处在所述低空条件；当所述起动高度小于或等于规定的起动高度限制值时，认为当前处在所述高空条件。
第二方面，提供一种调节APU引气流量起动主发动机的控制装置，包括：
监测模块，用于监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；
控制模块，用于根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在所述APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。
第三方面，提供一种调节APU引气流量起动主发动机的存储介质，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述存储器被配置为：
监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；
根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在所述APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。
第四方面，提供一种计算机可读的存储介质，所述存储介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现所述权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
本发明具有的优点效果
本发明的核心思想是通过监测APU转速的状态，逐步开大引气伺服阀开度、增大APU引气起动功率，在保证APU不掉转的安全限制条件下，获得最大的引气起动功率，扩大了APU引气起动主发动机的使用包线。
附图说明
图1APU引气起动主发动机原理图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种调节APU引气流量起动主发动机的控制方法，该方法包括：
1、监测辅助动力装置APU排气温度T4、APU转速NG及环境条件T1和P1，根据所述T4、NG、T1、P1，确定引气伺服阀的最优开度YB；所述的YB满足在APU使用包线内，起动主发动机时，APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。
2、最优开度YB为基于NG调节的最优开度YBNG，与基于T4调节的最优开度YBT4的小值，即YB＝MIN(YBNG，YBT4)。
3、基于NG调节的最优开度YBNG，为维持NG不掉转的最大开度，其计算方法为：
当处在低空条件(即P1>P1low，P1low为规定的APU起动主发动的起动高度限制值)时，YBNG＝100％；
当处在高空条件(即P1≤P1low)，YBNG按最小开度打开，并根据NG，逐步增大至能维持NG不变的最大开度。
4、基于T4调节的最优开度YBT4，为保持APU不超温的最大开度，其计算方法为：
根据T1和P1，确定APU超温限制值T4MAX；
以T4MAX为控制目标值，采用闭环算法调节YBT4，使T4不超温，或超温后可快速退出超温状态，并将T4维持在T4MAX-δ的状态上，其中δ是一个0～10℃的数值，YBT4的初始值为100％。
本发明实施例提供一种调节APU引气流量起动主发动机的控制装置，该装置包括：
监测模块，用于监测APU的NG、T4、T1、P1；
控制模块，用于根据APU的NG、T4、T1、P1，确定引气伺服阀的最优开度YB，YB满足在APU使用包线内，起动主发动机时，APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。
本发明实施例提供一种调节APU引气流量起动主发动机的控制装置，该装置，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器，其配置为：
监测APU的NG、T4、T1、P1；
根据APU的NG、T4、T1、P1，确定引气伺服阀的最优开度YB，YB满足在APU使用包线内，起动主发动机时，APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。
下面通过一个具体的实例，对本发明作进一步的详细说明，实例中APU的稳态转速为100％、排气温度限制T4MAX随进口温度T1的变化规律为T4MAX＝718+0.2×T1、起动高度限制为4.5km(对应的气压为57.7kPa)。
图1为本发明实施例提供的一种调节APU引气流量起动主发动机的系统原理图，应用该方法的控制装置，可以是机械控制装置、电子控制装置，该方法包括：
步骤1、监测辅助动力装置APU排气温度T4、APU转速NG、APU进口温度T1和压力P1；
步骤2、根据NG、P1，确定维持NG不掉转的最大开度YBNG：
当处在低空条件P1>57.7kPa时，YBNG＝100％；
当处在高空条件P1≤57.7kPa时，每隔1s，判断NG状态，并更新YBng输出：若NG>99.5％，YBng增大5％，直至引气伺服阀最大开度100％；否则，若NG≤99.5％，保持YBng不变。
步骤3、根据T4、T1，确定维持T4不超温的最大开度YBT4：
根据T1，确定APU超温限制值T4MAX，T4MAX＝718+0.2×T1；
以T4MAX为控制目标值，采用闭环算法调节YBT4，使T4不超温，或超温后可快速退出超温状态，并将T4维持在T4MAX-10℃的状态上，YBT4的初始值为100％。
步骤4、最优开度YB为YBNG与YBT4的小值，即YB＝MIN(YBNG，YBT4)。
引气伺服阀的最优开度YB；YB满足在APU使用包线内，起动主发动机时，APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率。

Claims (7)

1.一种调节APU引气流量起动主发动机的控制方法，其特征在于，包括：
监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；
根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率；
根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度，包括：
根据APU转速和环境条件，确定维持AUP转速不变的最大开度作为不掉转开度；
根据环境条件和APU排气温度，确定APU不超温的引气伺服阀的不超温开度；
将所述不掉转开度和所述不超温开度中较小的开度作为所述最优开度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据APU转速，确定维持AUP转速不变的最大开度作为不掉转开度，包括：
当处在低空条件时，确定所述不掉转开度是引气伺服阀全开的开度；
当处在高空条件时，将所述引气伺服阀按最小开度打开，并根据所述APU转速NG，逐步增大引气伺服阀开度至能维持NG不变的最大开度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述环境条件和所述排气温度，确定APU不超温的引气伺服阀的不超温开度，包括：
根据所述环境条件中的APU进口温度和所述APU进口压力，确定APU超温限制值；
通过APU排气温度回路的闭环算法调节引气伺服阀开度至所述不超温开度，所述不超温开度满足所述排气温度不超温或超温后可快速退出超温状态，并将排气温度维持在所述APU超温限制值减去一个数值δ的状态上，其中δ是一个0～10℃的数值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取APU起动主发动的起动高度；
判断所述起动高度是否大于规定的起动高度限制值；
其中，当所述起动高度大于规定的起动高度限制值时，认为当前处在所述低空条件；当所述起动高度小于或等于规定的起动高度限制值时，认为当前处在所述高空条件。
5.一种调节APU引气流量起动主发动机的控制装置，其特征在于，包括：
监测模块，用于监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；
控制模块，用于根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在所述APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率；
控制模块具体用于：
根据APU转速和环境条件，确定维持AUP转速不变的最大开度作为不掉转开度；根据环境条件和APU排气温度，确定APU不超温的引气伺服阀的不超温开度；将所述不掉转开度和所述不超温开度中较小的开度作为所述最优开度。
6.一种调节APU引气流量起动主发动机的存储介质，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述存储器被配置为：
监测辅助动力装置APU排气温度、APU转速及环境条件；
根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度；所述最优开度满足在所述APU使用包线内，起动主发动机时，所述APU不超温、不掉转，且达到APU引气起动主发动机的极限功率；
根据所述APU排气温度、APU转速及环境条件，确定引气伺服阀的最优开度，包括：
根据APU转速和环境条件，确定维持AUP转速不变的最大开度作为不掉转开度；
根据环境条件和APU排气温度，确定APU不超温的引气伺服阀的不超温开度；
将所述不掉转开度和所述不超温开度中较小的开度作为所述最优开度。
7.一种计算机可读的存储介质，所述存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现所述权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
CN201811511265.2A 2018-12-11 2018-12-11 一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质 Active CN109681328B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811511265.2A CN109681328B (zh) 2018-12-11 2018-12-11 一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811511265.2A CN109681328B (zh) 2018-12-11 2018-12-11 一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109681328A CN109681328A (zh) 2019-04-26
CN109681328B true CN109681328B (zh) 2021-02-09

Family

ID=66187552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811511265.2A Active CN109681328B (zh) 2018-12-11 2018-12-11 一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109681328B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111693180B (zh) * 2020-05-27 2021-07-23 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种辅助动力系统排气温度超温故障检测方法
CN111645866B (zh) * 2020-05-27 2023-05-09 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种辅助动力装置进气门控制系统及方法
CN112211725B (zh) * 2020-09-11 2023-03-24 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所 一种适用于无人机的辅助能源控制系统及控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10696417B2 (en) * 2015-06-25 2020-06-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Auxiliary power unit with excess air recovery
US10240521B2 (en) * 2015-08-07 2019-03-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Auxiliary power unit with variable speed ratio
CN106226060B (zh) * 2016-08-30 2019-02-05 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 飞机辅助动力装置测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109681328A (zh) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109681328B (zh) 一种调节apu引气流量起动主发动机的控制方法、装置及存储介质
EP2884075B1 (en) Aircraft engine system comprising a main engine, a starter and an auxiliary power unit
US7367193B1 (en) Auxiliary power unit control method and system
US6735951B2 (en) Turbocharged auxiliary power unit with controlled high speed spool
CA2845182C (en) System and method for engine transient power response
US20210025339A1 (en) Hybrid gas turbine engine starting control
KR101860582B1 (ko) 항공기용 자유 터빈 동력유닛의 제어를 최적화하기 위한 방법 및, 상기 방법을 수행하기 위한 제어유닛
CA2951091A1 (en) Method and system for stall margin modulation as a function of engine health
EP3907388A1 (en) Engine bleed power recovery systems and related methods
CA2466526A1 (en) Method and apparatus for the control of the output shaft speed of a gas turbine engine
EP3663203A1 (en) Systems to produce aircraft cabin supply air
US20200358117A1 (en) Aircraft fuel cell system without the use of a buffer battery
US8850790B2 (en) Gas turbine engine speed control system and method during maximum fuel flow
EP3901440B1 (en) System and method for controlling engine speed
KR20130090832A (ko) 터빈 엔진의 조절 장치 및 방법과 항공기
JP2021193282A (ja) ガスタービンの制御装置および方法並びにガスタービン
US20210188455A1 (en) Method for managing the propulsive power of an aircraft
US20210276725A1 (en) Systems and Methods for Defining APU Steady State Speed according to the Aircraft Operational Conditions
US20240117772A1 (en) Gas turbine system and control method therefor
CN116906190B (zh) 一种航空发动机冷运转控制系统和方法
CN117869084A (zh) 辅助动力装置冷却运行控制方法
JP2009007949A (ja) 圧縮装置および圧縮装置の起動方法

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