CN109983209B - 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 - Google Patents
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Abstract
一种用于具有第一燃气涡轮发动机和第二燃气涡轮发动机的飞行器的系统,该系统包含第一发动机控制器,其包括第一运动传感器。第一运动传感器限定第一正交坐标系,并且被构造为用于确定第一运动传感器数据,其指示飞行器沿着第一正交坐标系的至少一个轴线的运动。该系统还包含第二发动机控制器,其包括与第一运动传感器间隔开的第二运动传感器。第二运动传感器限定第二正交坐标系,并且被构造用于确定第二运动传感器数据,其指示飞行器沿着第二正交坐标系的至少一个轴线的运动。另外,第二发动机控制器通信地联接到第一发动机控制器,使得第一发动机控制器接收第二运动传感器数据。
Description
技术领域
本主题大体涉及燃气涡轮发动机,并且更具体地,涉及用于预测燃气涡轮发动机的燃料流动需求的变化的系统和方法。
背景技术
燃气涡轮发动机通常串行流动关系包括压缩机部分,燃烧部分,涡轮部分和排气部分。在操作中,空气进入压缩机部分的入口,其中一个或多个压缩机逐渐压缩空气直至其到达燃烧部分。燃料与压缩空气混合并在燃烧部分内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体通过在涡轮部分内限定的热气路径从燃烧部分经过,然后经由排气部分从涡轮部分排出。
涡轮轴发动机,通常在直升机上使用的一种燃气涡轮发动机,通常包含动力涡轮线轴,其包括驱动例如直升机的主旋翼的外部负载的动力涡轮。直升机飞行移动快速改变动力涡轮的发动机动力需求。然而,为了实现直升机的最佳操纵质量,当输送动力涡轮的发动机动力需求的所需的变化时,必须保持期望的转子速度。
因此,用于响应发动机动力需求的快速变化来改进飞行器的操纵的系统和方法在该技术内受到欢迎。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述,或者可以从描述中显而易见,或者可以通过实践本发明来学习。
在第一示例性实施例中,提供了一种用于控制到飞行器的一个或多个燃气涡轮发动机的燃料流动的方法。该方法包括通过一个或多个燃气涡轮发动机的发动机控制器,从彼此间隔开并且与飞行器的相应燃气涡轮发动机相关联的至少两个运动传感器接收运动传感器数据。更具体地,接收的运动传感器数据指示飞行器的运动。该方法还包括至少部分地基于接收的运动传感器数据来调节到燃气涡轮发动机的燃料流动。
在第二示例性实施例中,提供了一种用于具有第一燃气涡轮发动机和第二燃气涡轮发动机的飞行器的系统。该系统包含第一发动机控制器,其包括第一运动传感器。第一运动传感器限定第一正交坐标系,并且被构造为用于确定指示飞行器沿着第一正交坐标系的至少一个轴线的运动的第一运动传感器数据。该系统还包含第二发动机控制器,其包括与第一运动传感器间隔开的第二运动传感器。第二运动传感器限定第二正交坐标系,并且被构造为用于确定指示飞行器沿着第二正交坐标系的至少一个轴线的运动的第二运动传感器数据。另外,第二发动机控制器通信地联接到第一发动机控制器,使得第一发动机控制器接收第二运动传感器数据。
参考以下描述和所附权利要求,将更好地理解本发明的这些和其他特征,方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
参考附图,在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开,包括其最佳模式,其中:
图1是根据本公开的一个实施例的飞行器的示意性剖视图;
图2是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意性剖视图;
图3示出了根据本公开的用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流动的系统的一个实施例的示意图;
图4示出了根据本公开的用于控制到燃气涡轮发动机的燃料流动的系统的另一个实施例的示意图;和
图5示出了用于基于所接收的指示飞行器的运动的运动传感器数据,来自动地控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流动的方法的一个实施例的流程图。
在本说明书和附图中重复使用的参考标记,旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本发明,而不是限制本发明。事实上,对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,可以在本发明中进行各种修改和变化。例如,作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用,以产生又一个实施例。因此,本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
如本文所使用的,术语“第一”和“第二”可以互换地使用以将一个部件与另一个部件区分开,并且不表示各个部件的位置或重要性。
大体上,本公开指向一种系统和方法,其用于至少部分地基于从彼此间隔开,并且与飞行器的相应燃气涡轮发动机相关联的至少两个运动传感器接收的运动传感器数据,来调节到飞行器的一个或多个燃气涡轮发动机的燃料流动。更具体地,该系统包括发动机控制器,其被构造成至少部分地基于接收的运动传感器数据,来估计飞行器的发动机动力需求的变化。此外,发动机控制器至少部分地基于估计的发动机动力需求的变化,来计算燃气涡轮发动机的燃料流动需求。更进一步地,发动机控制器调节到燃气涡轮发动机的燃料流动,使得调节的燃料流动与计算的燃料流动需求匹配。因此,该系统提供改进的飞行器的操纵。
应当理解,本公开的系统和方法通常可用于改进任何合适类型的基于飞行器的涡轮发动机的操作和效率。例如,该系统可用于改进直升机的操纵。更具体地,该系统可以将直升机的主旋翼轴保持在期望的旋转速度,以防止叶片下垂。
图1提供了根据本公开的示例性飞行器10的立体图。飞行器10限定了正交坐标系,其包括三个正交坐标轴线。更具体地,三个正交坐标轴线包括横向轴线L,水平轴线T和竖直轴线V。在操作中,飞行器10可以沿着或围绕横向轴线L,水平轴线T和竖直轴线V中的至少一个移动。
飞行器10包括机身12,主旋翼组件20和尾部旋翼组件30。主旋翼组件20包括主旋翼毂22和多个主旋翼叶片24。如图所示,每个主旋翼叶片24从主旋翼毂22向外延伸。尾部旋翼部分30包括尾部旋翼毂32和多个尾部旋翼叶片34。每个尾部旋翼叶片34从尾部旋翼毂32向外延伸。
飞行器10还包括第一燃气涡轮发动机40和第二燃气涡轮发动机42。第一和第二燃气涡轮发动机40,42生成并传递扭矩以驱动主旋翼叶片24和尾部旋翼叶片34的旋转。特别地,主旋翼叶片24的旋转生成用于飞行器10的升力,而尾部旋翼叶片34的旋转生成推力并抵消由主旋翼叶片24施加在机身12上的扭矩。
应当理解,尽管已经示出并描述了特定的直升机,但是其他构造和/或飞行器,例如具有补充平移推力系统的高速复合旋翼飞行器,双反转,同轴旋翼系统飞行器,涡轮螺旋桨,倾斜旋翼,倾斜翼飞行器,常规起飞和着陆飞行器以及其他涡轮驱动机器也将受益于本公开。
图2提供了根据本公开的示例性燃气涡轮发动机100的示意性剖视图。如图2所示,燃气涡轮发动机100限定了延伸穿过其中的纵向或中心轴线102以供参考。燃气涡轮发动机100通常可包括实质上管状的外壳104,其限定环形入口106。外壳104可以由单个壳或多个壳形成。外壳104以串行流动关系包围燃气发生器压缩机110,燃烧部分130,涡轮140和排气部分150。燃气发生器压缩机110包括入口导向静叶112的环形阵列,压缩机叶片114的一个或多个连续级段,压缩机静叶116的一个或多个连续级段,以及离心压缩机118。压缩机叶片114,压缩机静叶116和离心压缩机118共同限定压缩空气路径120。
燃烧部分130包括燃烧室132和延伸到燃烧室132中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。如下面将更详细地描述的,燃烧气体136驱动涡轮140。
涡轮140包括燃气发生器涡轮142和动力涡轮144。燃气发生器涡轮142包括涡轮转子叶片146的一个或多个连续级段,并且动力涡轮144包括涡轮转子叶片148的一个或多个连续级段。此外,如下面将更详细地讨论的,燃气发生器涡轮142经由燃气发生器轴160驱动燃气发生器压缩机110,动力涡轮144经由动力涡轮轴170驱动输出轴180。
如图2所示的实施例中所示,燃气发生器压缩机110和燃气发生器涡轮142经由燃气发生器轴160彼此联接。在操作中,燃烧气体136驱动燃气发生器涡轮142和动力涡轮144。当燃气发生器涡轮142围绕中心轴线102旋转时,燃气发生器压缩机110和燃气发生器轴160都围绕中心轴线102旋转。此外,当动力涡轮144旋转时,动力涡轮轴170旋转并将旋转能量传递到输出轴180。作为示例,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40,42,输出轴180可以旋转飞行器10的主旋翼叶片24和尾部旋翼叶片34。
现在参考图3,根据本发明的方面,示出了系统200的一个实施例,该系统200用于至少部分地基于飞行器的运动来控制到飞行器的一个或多个燃气涡轮发动机的燃料流动。通常,本文将参考图1和2的飞行器和燃气涡轮发动机来描述系统200。然而,在其他实施例中,系统200可以与任何其他合适的飞行器和/或任何其他合适的燃气涡轮发动机相关联地实施或使用。
如图3所示的实施例中所示,系统200包括第一和第二发动机控制器202,204。示例性第一和第二发动机控制器202,204每个通常包括一个或多个处理器210和关联存储器212,其被构造为执行各种计算机实现的功能(例如,执行本文公开的方法,步骤,计算等)。如本文所使用的,术语“处理器”不仅指本领域中提及的包括在计算机中的集成电路,还指控制器,微控制器,微计算机,可编程逻辑控制器(PLC),特定应用集成电路(ASIC)和其他可编程电路。另外,存储器212通常可以包括存储器元件,包括但不限于计算机可读介质(例如,随机存取存储器(RAM)),计算机可读非易失性介质(例如,闪存),软盘,光盘只读存储器(CD-ROM),磁光盘(MOD),数字通用光盘(DVD)和/或其他合适的存储器元件。
应当理解,第一和第二发动机控制器202,204每个可以构造为全权限数字发动机控制器(FADEC)。更具体地,FADEC可以构造为自动控制燃气涡轮的操作。作为示例,第一发动机控制器202可以是构造为控制第一燃气涡轮发动机40的操作的FADEC,第二发动机控制器202可以是构造为控制第二燃气涡轮发动机42的操作的FADEC。
第一和第二发动机控制器202,204每个包括通信接口214。应当理解,通信接口214可以是任何合适的有线或无线通信接口。此外,如图3所示,第一发动机控制器202的处理器210经由数据总线220通信地联接到第二发动机控制器204的处理器210。应当理解,数据总线220可以是任何合适的通信接口(即,任何合适的有线或无线通信接口)。
第一发动机控制器202还包括第一运动传感器230,并且第二发动机控制器204包括第二运动传感器240。第一运动传感器230限定第一正交坐标系232,第二运动传感器240限定第二正交坐标系242。更具体地,第一和第二正交坐标系232,242每个包括三个正交轴线,具体地,X轴线,Y轴线和Z轴线。这样,第一运动传感器230可以被构造为检测沿着第一正交坐标系232的一个或多个正交轴线的运动,并且第二运动传感器可以被构造为检测沿着第二正交坐标系242的一个或多个正交轴线的运动。
如图3所示,第一和第二运动传感器230,240被定向成使得第一正交坐标系232的Z轴线基本上平行于第二正交坐标系242的Z轴线。然而,应该理解的是,第一运动传感器230可以相对于第二运动传感器240不同地定向。例如,第一运动传感器230可以被定向成使得第一正交坐标系232的Z轴线基本垂直于第二正交坐标系242的Z轴线。
在一个示例性实施例中,第一运动传感器230安装到飞行器10的第一燃气涡轮发动机40,第二运动传感器240安装到飞行器10的第二燃气涡轮发动机42。第一和第二燃气涡轮发动机40,42通常彼此间隔开(如通过第一和第二发动机控制器202,204的定位示意性地示出)。例如,第一和第二燃气涡轮发动机40,42可以定位成彼此离得足够远,使得在飞行器10的操作期间的正常振动和其他位置的变化不会导致两个发动机彼此接触。这样,第一和第二运动传感器230,240彼此间隔开,例如,沿横向方向L(图1)。此外,第一和第二运动传感器230,240分别定向在第一和第二燃气涡轮发动机40和42上,使得第一和第二正交坐标系232,242的Z轴线平行于飞行器10的竖直轴线V。这样,沿Z轴线检测到的运动指示飞行器10沿竖直方向V向上或向下移动。更进一步,沿Y轴线检测到的运动指示飞行器10沿水平轴线T的运动,沿X轴线检测到的运动指示飞行器10沿横向轴线L的运动。
对于所描绘的实施例,第一和第二运动传感器230,240每个还包括加速度计250。特别地,第一运动传感器230的加速度计250被构造为检测飞行器10沿着第一正交坐标系232的至少一个轴线的加速度,并且第二运动传感器240的加速度计250被构造为检测飞行器10沿着第二正交坐标系242的至少一个轴线的加速度。然而,应当理解,在其他示例性实施例中,运动传感器230,240可以附加地或替代地包括任何其他合适的运动传感器或运动传感器的组合(参见例如图4)。
如图所示,第一运动传感器230将第一运动传感器数据282提供给第一发动机控制器202,并且第二运动传感器230将第二运动传感器数据284提供给第二发动机控制器204。在替代实施例中,第一运动传感器230可以将第一运动传感器数据282提供给第二发动机控制器204,和/或第二运动传感器240可以将第二运动传感器数据284提供给第一发动机控制器202。在又一替代实施例中,第一运动传感器230可将第一运动传感器数据282提供给第一和第二发动机控制器202和204,和/或第二运动传感器240可将第二运动传感器数据284提供给第一和第二发动机控制器202和204。应当理解,第一和第二运动传感器数据282,284可以经由数据总线220在第一和第二发动机控制器202,204之间交换。
在图3所描绘的实施例中,第一运动传感器数据282指示飞行器10沿第一正交坐标系232的至少一个轴线的加速度,第二运动传感器数据284指示飞行器10沿第二正交坐标系242的至少一个轴线的加速度。更具体地,第一和第二运动传感器数据282,284可以包括指示作用在X轴线上的加速力的大小的第一值,指示作用在Y轴线上的加速力的大小的第二值,以及指示作用在Z轴线上的加速力的大小的第三值。
应当理解,第一,第二和第三值可以是数字值。例如,运动传感器可以包括具有n位分辨率的模数转换器(ADC)。此外,ADC可以被构造为将从加速度计250的每个通道(X,Y和Z)读取的模拟电压转换为0和2n-1之间的对应数字值。替代地,第一,第二和第三值可以作为模拟电压提供给第一和第二发动机控制器202,204。
然而,应当理解,在其他实施例中,第一和第二运动传感器230,240可以以任何其他合适的方式处理/通信运动传感器数据。例如,第一运动传感器230的第一运动传感器数据282可以包括指示检测到的加速度的大小和方向的矢量。应当理解,来自第二运动传感器240的运动传感器数据284也可以包括指示检测到的加速度的大小和方向的矢量。
在一个示例性实施例中,第一和第二发动机控制器202,204中的一个或全部被构造为处理第一和第二运动传感器数据282,284,以确定飞行器10的速度,方向和旋转。具体地,第一和第二发动机控制器202,204中的一个或全部可以被构造为从第一和第二运动传感器230,240(彼此间隔开)接收第一和第二运动传感器数据282,284,以确定关于飞行器10的运动的信息,否则使用单个运动传感器将无法获得该信息。例如,第一运动传感器230可以指示第一燃气涡轮发动机40以第一速度沿第一正交坐标系232的Z轴线运动,而第二运动传感器240可以指示第二燃气涡轮发动机42以第二速度(不同于第一速度)沿第二正交坐标系242的Z轴线运动。因此,第一和第二发动机控制器202,204中的一个或全部可以使用这种信息,该信息包括在第一和第二运动传感器数据282和284中,以确定飞行器10开始旋转。
现在简要参考图4,描述了根据本公开的系统200的另一实施例。图4中描述的示例性系统200与图3中描述的示例性系统200可以以基本相同的方式构造,因此,相同或相似的数字可以指相同或相似的部分。例如,系统200包含第一发动机控制器202和第二发动机控制器204,第一发动机控制器202包括第一运动传感器230,第二发动机控制器204包括第二运动传感器240。然而,对于图4中描绘的示例性实施例,第一和第二运动传感器230,240每个包含加速度计250和陀螺仪260。第一运动传感器230的陀螺仪260检测围绕第一正交系232的至少一个轴线的旋转,并且第二运动传感器240的陀螺仪260检测围绕第二正交系242的至少一个轴线的旋转。
在一个示例性实施例中,第一运动传感器230安装到飞行器10的第一燃气涡轮发动机40,第二运动传感器240安装到飞行器10的第二燃气涡轮发动机42。具体地,第一运动传感器230的加速度计250被构造为检测飞行器10沿着第一正交坐标系232的至少一个轴线的加速度,并且第一运动传感器230的陀螺仪260被构造为检测飞行器10围绕第一正交坐标系232的至少一个轴线的旋转。
在图4所示的实施例中,第一运动传感器数据282指示飞行器10沿着和/或围绕第一正交坐标系232的至少一个轴线的运动,第二运动传感器数据284指示飞行器10沿着和/或围绕第二正交坐标系242的至少一个轴线的运动。例如,如果飞行器10向左倾斜,则第一运动传感器数据282可以指示沿Z轴线的加速度的大小,并且还可以指示围绕X轴线的旋转。第二运动传感器数据284也可以指示沿Z轴线的加速度和围绕X轴线的旋转。然而,应当理解,在又一个实施例中,第一和/或第二运动传感器230,240可以被构造为或包含任何其他合适的运动传感器。
另外大体参考图3和图4,在一些实施例中,来自第一和第二运动传感器230,240的原始数据(即,运动传感器数据)可以被补偿以最小化原始数据的错误概率。例如,可以用模拟或数字滤波器对从加速度计250接收的原始数据进行过滤,以去除不想要的电噪声。此外,可以补偿来自陀螺仪260的原始数据以去除陀螺仪260固有的漂移误差。另外,第一和第二发动机控制器202,204可以从第一和第二燃气涡轮发动机的一个或多个传感器接收飞行控制数据。例如,在一个实施例中,第一发动机控制器202可以接收指示第一燃气涡轮发动机40的扭矩Q1的第一信号和指示输出轴180的转子速度NR的第二信号。另外,第一燃气涡轮发动机40可以接收指示第二燃气涡轮发动机142的扭矩Q2的第三信号。此外,第一发动机控制器202可以至少部分地基于第一燃气涡轮发动机140的扭矩Q1,第二燃气涡轮发动机142的扭矩Q2和输出轴180的转子速度NR中的至少一个来补偿原始数据。
而且,第一和第二发动机控制器202,204可以从飞行器10的操作者操纵的输入装置270接收操作者发起的命令。更具体地,操作者操纵的输入装置270可以包括集中输入装置272,循环输入装置274和踏板输入装置276中的至少一个。如下面将更详细地讨论,系统200可以至少部分地基于操作者发起的命令和从第一运动传感器230和第二运动传感器240中的至少一个接收到的运动传感器数据,来调节到第一燃气涡轮发动机40和第二燃气涡轮发动机42的燃料流动。
在一些实施例中,集中输入装置272可包括构造成调节主旋翼叶片24的桨距角的杆。例如,主旋翼叶片24的桨距角可以响应于操作者相对于初始位置升高集中输入装置272(特别是上述杆)而增加。相反,主旋翼叶片24的桨距角可以响应于操作者相对于初始位置降低集中输入装置272或杆而减小。此外,由于调节主旋翼叶片24的桨距角必然增加或减小飞行器10上的阻力,操作者必须旋转集中输入装置272或杆,以调节第一和第二燃气涡轮发动机140,142的发动机动力,并保持期望的输出轴180的转子速度NR。更具体地,沿第一方向旋转集中输入装置272或杆增加了燃气发生器轴160的旋转速度NG。此外,增加燃气发生器轴160的旋转速度NG增加了动力涡轮轴170的旋转速度NP。更进一步,增加动力涡轮轴170的旋转速度NP增加了输出轴180的旋转速度NR。相反,沿第二方向旋转集中输入装置272或杆减小了动力涡轮轴160的旋转速度NG。
通常,上面提到的并且在图3和4中描绘的系统200的示例性实施例提供了各种优点。特别地,系统200改进了飞行器的操纵,因为系统200至少部分地基于来自飞行器10上彼此间隔开的两个或更多个运动传感器的运动传感器数据来估计发动机动力需求的变化。因此,这样的构造可以捕获对其操纵具有物理效应的所有飞行器负载数据,即使这样的负载数据是无意义的。更具体地,系统200至少部分地基于估计的发动机动力需求变化来调节到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流动。除了改进操纵之外,系统200还提供在数字发动机控制诞生之前的传统飞行器的解决方案,因为系统200可以至少部分地基于来自飞行器的两个或更多个运动传感器的运动传感器数据来预测操作员命令。因此,系统200可以至少部分地基于检测到的飞行器的运动来调节到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流动。
现在参考图5,根据本公开示出用于自动控制到飞行器的燃气涡轮发动机的燃料流动的方法的一个实施例的流程图。图7的示例性方法500可以与上面参考图3和4描述的示例性系统200一起使用。另外,尽管图5描绘了出于说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤,但是本文讨论的方法不限于任何特定顺序或排列。使用本文提供的公开内容,本领域技术人员将理解,在不脱离本公开的范围的情况下,本文公开的方法的各个步骤可以以各种方式省略,重新排列,组合和/或调整。
如图5所示,方法(300)包括,在(310)处,从运动传感器接收运动传感器数据,其中所接收的运动传感器数据来自彼此间隔开的至少两个运动传感器,其彼此分离一段距离以形成力臂(例如,定位在飞行器的分开的发动机上/与飞行器的分开的发动机相关联)。例如,来自飞行器的第一运动传感器的运动传感器数据可以包括矢量(例如,幅度和方向),并且来自飞行器的第二运动传感器的运动传感器数据也可以包括矢量(例如,幅度和方向)。另外,如将理解的,(310)还可以包括处理从至少两个间隔开的运动传感器接收的数据,以确定飞行器的附加运动信息。例如,至少两个运动传感器可以各自是相对低自由度的运动传感器(例如,每三个自由度传感器),并且方法(300)还可以包括在(310)处处理来自至少两个运动传感器的数据,以确定关于飞行器的更高且更有用的自由度信息(例如,六个自由度信息)。
在(320)处,方法(300)包括至少部分地基于接收的运动传感器数据来估计发动机动力需求。如上所述,估计发动机动力需求还包括将接收的运动传感器数据与飞行器的预定移动(例如,坡道,滚转,爬升,下降)相关联。此外,在一些实施例中,估计发动机动力需求可以至少部分地基于接收的运动传感器数据和从操作者操纵的输入装置接收的操作者发起的输入命令。
在(330)处,该方法包括至少部分地基于估计的发动机动力需求来计算燃料流动需求。应当理解,基于发动机动力需求计算燃料流动需求的方法在本领域中是已知的。还应当理解,本公开不限于基于发动机动力需求计算燃料流动需求的任何特定的方法。
在(340)处,方法(300)包括调节到燃气涡轮发动机的燃料流动,使得调节的燃料流动与计算的燃料流动需求匹配。具体地,在一个实施例中,第一发动机控制器可致动第一燃气涡轮发动机的燃料计量阀,以调节到第一燃气涡轮发动机的燃烧部分的燃料流动。应当理解,第二发动机控制器可以致动第二燃气涡轮发动机的燃料计量阀,以调节到第二燃气涡轮发动机的燃烧部分的燃料流动。
通常,上述以及图7中描绘的方法的示例性实施例提供了各种优点。特别是,系统200提供改进的飞行器操纵,因为系统200至少部分地基于来自飞行器的至少两个运动传感器的运动传感器数据,来预测燃气涡轮发动机的发动机动力需求变化。更具体地,该系统优化燃料流动以保持输出轴的旋转速度并防止叶片下垂。
本书面描述使用示例来公开本发明,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利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他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件,或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件,则这些其他示例旨在落入权利要求的范围内。
Claims (17)
1.一种用于控制到飞行器的一个或多个燃气涡轮发动机的燃料流动的方法,其特征在于,所述方法包括:
通过所述一个或多个燃气涡轮发动机的发动机控制器,从彼此间隔开并且与所述飞行器的相应燃气涡轮发动机相关联的至少两个运动传感器接收运动传感器数据,所接收到的运动传感器数据指示所述飞行器的运动,其中所述至少两个运动传感器包括第一运动传感器和第二运动传感器,其中所述第一运动传感器构造成感测第一类型的运动数据,所述第一类型的运动数据指示所述飞行器沿着或围绕第一正交坐标系的至少一个轴线的运动,并且其中所述第二运动传感器构造成感测第二类型的运动数据,所述第二类型的运动数据指示所述飞行器沿着或围绕第二正交坐标系的至少一个轴线的运动;
通过所述一个或多个燃气涡轮发动机的所述发动机控制器,基于所述第一类型的运动数据和所述第二类型的运动数据,确定所述飞行器的第三类型的运动数据,其中所述第三类型的运动数据是所述飞行器的旋转;和
调节到所述燃气涡轮发动机的燃料流动,所调节的燃料流动至少部分地基于所接收到的运动传感器数据。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,其中所述第一类型的运动数据是线速度或加速度,并且所述第二类型的运动数据也是线速度或加速度。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,其中调节到所述燃气涡轮发动机的所述燃料流动进一步包括至少部分地基于所确定的所述飞行器的旋转来估计发动机动力需求。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括:
通过所述飞行器的操作者操纵的输入装置接收操作者发起的命令。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,其中所调节的燃料流动至少部分地基于所接收到的运动传感器和所述操作者发起的命令。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,其中所述操作者操纵的输入装置包括集中输入装置,循环输入装置和踏板输入装置中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,其中所述一个或多个燃气涡轮发动机包括第一燃气涡轮发动机和第二燃气涡轮发动机,其中所述第一运动传感器与所述第一燃气涡轮发动机相关联,并且其中所述第二运动传感器与所述第二燃气涡轮发动机相关联。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一类型的运动数据不同于所述第二类型的运动数据。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一类型的运动数据与所述第二类型的运动数据相同。
10.一种用于具有第一燃气涡轮发动机和第二燃气涡轮发动机的飞行器的系统,其特征在于,所述系统包括:
第一发动机控制器,所述第一发动机控制器包括限定第一正交坐标系的第一运动传感器,所述第一运动传感器被构造用于确定第一类型的运动数据,所述第一类型的运动数据指示所述飞行器沿着或围绕所述第一正交坐标系的至少一个轴线的运动;和
第二发动机控制器,所述第二发动机控制器包括限定第二正交坐标系的第二运动传感器,所述第二运动传感器与所述第一运动传感器间隔开,并且被构造用于确定第二类型的运动数据,所述第二类型的运动数据指示所述飞行器沿着或围绕所述第二正交坐标系的至少一个轴线的运动,所述第二发动机控制器通信地联接到所述第一发动机控制器,使得所述第一发动机控制器接收所述第二类型的运动数据;
其中所述第一发动机控制器被构造为基于所述第一类型的运动数据和所述第二类型的运动数据来确定所述飞行器的第三类型的运动数据,其中所述第三类型的运动数据是所述飞行器的旋转。
11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述第三类型的运动数据是所述飞行器的旋转。
12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,其中所述第一发动机控制器进一步被构造为至少部分地基于所确定的所述第三类型的运动数据来调节到所述第一燃气涡轮发动机的燃料流动。
13.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,其中所述第一发动机控制器和所述第二发动机控制器被构造为通过操作者操纵的输入装置接收操作者发起的命令。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,其中所述第一发动机控制器被构造为至少部分地基于所确定的第三类型的运动数据和所述操作者发起的命令来调节到所述第一燃气涡轮发动机的燃料流动。
15.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,其中所述操作者操纵的输入装置包括集中输入装置,循环输入装置和踏板输入装置中的至少一个。
16.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,其中所述第一类型的运动数据指示所述飞行器沿着和围绕所述第一正交坐标系的至少一个轴线的运动,其中所述第二类型的运动数据指示所述飞行器沿着和围绕所述第二正交坐标系的至少一个轴线的运动,并且其中所述第三类型的运动数据是所述飞行器的旋转。
17.根据权利要求16所述的系统,其特征在于,其中所述第一发动机控制器和所述第二发动机控制器被构造为通过操作者操纵的输入装置接收操作者发起的命令,并且其中所述第一发动机控制器至少部分地基于所述操作者发起的命令和所确定的所述飞行器的旋转来调节到所述第一燃气涡轮发动机的燃料流动。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4038526A (en) * | 1967-12-29 | 1977-07-26 | The Secretary Of State For Defence In Her Britanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Optimizing control system for aircraft |
US5265826A (en) * | 1991-08-27 | 1993-11-30 | United Technologies Corporation | Helicopter engine control having lateral cyclic pitch anticipation |
US7931231B2 (en) * | 2007-05-18 | 2011-04-26 | Sikorsky Aircraft Corporation | Engine anticipation for rotary-wing aircraft |
CN103171769A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 贝尔直升机泰克斯特龙公司 | 双增益数字引擎控件 |
Family Cites Families (8)
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 |
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US9630706B2 (en) | 2013-02-22 | 2017-04-25 | Rolls-Royce Corporation | Positionable ejector member for ejector enhanced boundary layer alleviation |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4038526A (en) * | 1967-12-29 | 1977-07-26 | The Secretary Of State For Defence In Her Britanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Optimizing control system for aircraft |
US5265826A (en) * | 1991-08-27 | 1993-11-30 | United Technologies Corporation | Helicopter engine control having lateral cyclic pitch anticipation |
US7931231B2 (en) * | 2007-05-18 | 2011-04-26 | Sikorsky Aircraft Corporation | Engine anticipation for rotary-wing aircraft |
CN103171769A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 贝尔直升机泰克斯特龙公司 | 双增益数字引擎控件 |
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