CN110736625A - 一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机状态检测技术领域，具体涉及一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法。所述方法包括确定不同低压转速或高压转速下，发动机熄火时的高压转子转速变化率；按照相似原理换算为不同低压换算转速或高压换算转速与高压转子换算转速变化率之间的关系，根据上述关系判断当所述实时高压转子换算转速变化率大于同时刻的实时低压换算转速或实时高压换算转速对应的高压转子换算转速，则判定所述主燃烧室熄火，本申请的发动机主燃烧室熄火的方法，能够有效检测出主燃烧室熄火问题，可以有效提高飞行的安全性，提高飞机的作战效能。

Description

一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法
技术领域
本申请属于航空发动机状态检测技术领域，特别涉及一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法。
背景技术
燃气涡轮发动机工作时，燃料在燃烧室部件内燃烧，将蕴含的化学能转化为热能，通过叶轮机械转化为功率或推力输出，航空发动机还可同时提供飞机环控用气。如果主燃烧室熄火，燃气涡轮发动机将停止工作、功能丧失，会对相关设备及人员安全等造成严重影响。早期燃气发动机采用机械液压系统控制时，不具备采用复杂算法对其进行检测和处置的条件。发动机采用数字控制系统后，具备实现复杂算法的计算和控制能力。但查阅公开技术文件可知，目前还没有识别主燃烧室熄火的方法。
现有技术方案缺少识别燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，无法对主燃烧室熄火进行快速处置，会影响经济效益、设备及人员安全等。以配装军用战斗机的发动机为例，飞行过程中主燃烧室熄火，因控制系统缺少识别方法，不能及时处置，直至发动机降低转速至停车确认转速后控制系统才会根据给定的控制规律进行空中起动，重新恢复发动机原有功率状态。上述过程存在如下缺点：1)空中停车会给飞行员造成较大的压力，飞行员还需要关注起动过程参数变化并在必要进行干预，增加了飞行员负担，影响飞行员的注意力；2)发动机推力降级大，推力恢复时间长，会影响任务执行；3)如空中起动失败，出现空中停车故障，危及飞机安全，严重时会造成机毁人亡。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，从熄火事件发生后的高、低压转子转速变化率变化现象出发，快速、准确地检测熄火问题，所述方法包括：
步骤S1、通过试验确定不同低压转速或高压转速下，发动机熄火时的高压转子转速变化率；
步骤S2、按照相似原理确定不同低压换算转速或高压换算转速下，发动机熄火的高压转子换算转速变化率；
步骤S3、根据步骤S2计算的高压转子换算转速变化率确定发动机熄火判断阈值；
步骤S4、获取飞机飞行时的发动机实时低压换算转速或实时高压换算转速，以及获取同时刻的实时高压转子换算转速变化率；
步骤S5、若所述实时高压转子换算转速变化率大于同时刻的实时低压换算转速或实时高压换算转速对应的所述发动机熄火判断阈值，则判定所述主燃烧室熄火。
优选的是，所述步骤S2中，低压换算转速n1R与低压转速n1的换算关系为：
n1R＝n1*(288.15/Tt2)0.5,其中，Tt2为发动机进口总温；
高压换算转速n2R与高压转速n2的换算关系为：
n2R＝n2*(288.15/Tt2)0.5,其中，Tt2为发动机进口总温；
高压转子换算转速变化率N2dotst与高压转子转速变化率N2dot的换算关系为：
N2dotst＝N2dot*101.325/Pt2*(Tt2/288.15)0.5,其中，Pt2为发动机进口总压。
优选的是，所述步骤S3中，所述发动机熄火判断阈值高于步骤S1中的多次试验所获取的发动机熄火时的高压转子转速变化率的最大值。
优选的是，所述步骤S3中，所述发动机熄火判断阈值低于发动机减速时对应的高压转子换算转速变化率。
优选的是，所述步骤S4中，在低压转子信号无效时，获取高压转速。
优选的是，所述步骤S3中，将多次试验下计算的不同低压换算转速或高压换算转速所对应的发动机熄火判断阈值形成阈值表，在步骤S5中，通过插值计算获得所述实时高压转子换算转速变化率所述发动机熄火判断阈值的关系。
本申请解决了双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的识别和处理问题，保证能够可靠地检测到熄火问题并尽早处置，提高飞行的安全性和飞机的作战效能。本申请针对发动机熄火过程中的特征—转子转速上升速率来进行设计，理论上一旦主燃烧室出现熄火即可判别出。
附图说明
图1是本申请识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法的一实施方式的流程图。
图2是本申请发动机熄火判断阈值确定示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
如图1所示，本申请提供了一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，包括：
步骤S1、通过试验或计算的方法，确定不同低压转速或高压转速下，发动机熄火时的高压转子转速变化率。
步骤S2、按照相似原理将数据换算至标准大气条件下，确定不同低压换算转速或高压换算转速下，发动机熄火的高压转子换算转速变化率，例如图2中熄火对应的若干条线即为多次试验中，低压转子换算转速值n1R和高压转子转速变化率换算值N2dotst对应关系。
步骤S3、根据步骤S2计算的高压转子换算转速变化率确定发动机熄火判断阈值；
步骤S4、获取飞机飞行时的发动机实时低压换算转速或实时高压换算转速，以及获取同时刻的实时高压转子换算转速变化率；
步骤S5、若所述实时高压转子换算转速变化率大于同时刻的实时低压换算转速或实时高压换算转速对应的所述发动机熄火判断阈值，则判定所述主燃烧室熄火。
可以理解的是，在确定的低压换算转速n1R条件下，高压转子换算转速变化率N2dotst大于图2中给出的熄火对应的数值，即可判断出发动机出现熄火问题。但应低于发动机快拉减速对应的高压转子换算转速变化率(见图2)以避免将正常减速过程误判为熄火。
在一些可选实施方式中，所述步骤S2中，低压换算转速n1R与低压转速n1的换算关系为：
n1R＝n1*(288.15/Tt2)0.5,其中，Tt2为发动机进口总温，单位为K；
高压换算转速n2R与高压转速n2的换算关系为：
n2R＝n2*(288.15/Tt2)0.5,其中，Tt2为发动机进口总温，单位为K；
高压转子换算转速变化率N2dotst与高压转子转速变化率N2dot的换算关系为：
N2dotst＝N2dot*101.325/Pt2*(Tt2/288.15)0.5,其中，Pt2为发动机进口总压，单位为kPa。
在一些可选实施方式中，所述步骤S3中，所述发动机熄火判断阈值高于步骤S1中的多次试验所获取的发动机熄火时的高压转子转速变化率的最大值。
在一些可选实施方式中，所述步骤S4中，在低压转子信号无效时，获取高压转速，可根据高压换算转速n2R与高压转子转速变化率N2dotst关系判断发动机熄火。
需要说明的是，当燃气涡轮发动机喘振信号有效时，不进行熄火判断；当燃气涡轮发动机正常停车过程中，不进行熄火判断。
在一些可选实施方式中，所述步骤S3中，将多次试验下计算的不同低压换算转速或高压换算转速所对应的发动机熄火判断阈值形成阈值表，在步骤S5中，通过插值计算获得所述实时高压转子换算转速变化率所述发动机熄火判断阈值的关系。所形成的阈值表包括两列，分别为低压转子换算转速值n1R和高压转子转速变化率换算值N2dotst，或者为高压换算转速n2R与高压转子转速变化率N2dotst。以该阈值表的参数为基础开展全包线范围内累积试验验证(地面台和高空台)，根据试验结果，视情对熄火判断阈值进行修正。
本申请提出了一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，能够有效检测出主燃烧室熄火问题，可以有效提高飞行的安全性，提高飞机的作战效能。
本申请主燃烧室熄火的识别方法是通过特征分析，采用低压转子相对换算转速n1r与高压转子转速上升速率关联关系作为判断准则；
本申请根据相似原理，对低压转子转速和高压转子转速变化率进行修正，提高了识别方法的环境适应性。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，其特征在于，包括：
步骤S1、通过试验确定不同低压转速或高压转速下，发动机熄火时的高压转子转速变化率；
步骤S2、按照相似原理确定不同低压换算转速或高压换算转速下，发动机熄火的高压转子换算转速变化率；
步骤S3、根据步骤S2计算的高压转子换算转速变化率确定发动机熄火判断阈值；
步骤S4、获取飞机飞行时的发动机实时低压换算转速或实时高压换算转速，以及获取同时刻的实时高压转子换算转速变化率；
步骤S5、若所述实时高压转子换算转速变化率大于同时刻的实时低压换算转速或实时高压换算转速对应的所述发动机熄火判断阈值，则判定所述主燃烧室熄火。
2.如权利要求1所述的识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，其特征在于，所述步骤S2中，低压换算转速n1R与低压转速n1的换算关系为：
n1R＝n1*(288.15/Tt2)0.5,其中，Tt2为发动机进口总温；
高压换算转速n2R与高压转速n2的换算关系为：
n2R＝n2*(288.15/Tt2)0.5,其中，Tt2为发动机进口总温；
高压转子换算转速变化率N2dotst与高压转子转速变化率N2dot的换算关系为：
N2dotst＝N2dot*101.325/Pt2*(Tt2/288.15)0.5,其中，Pt2为发动机进口总压。
3.如权利要求1所述的识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述发动机熄火判断阈值高于步骤S1中的多次试验所获取的发动机熄火时的高压转子转速变化率的最大值。
4.如权利要求1所述的识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述发动机熄火判断阈值低于发动机减速时对应的高压转子换算转速变化率。
5.如权利要求1所述的识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，其特征在于，所述步骤S4中，在低压转子信号无效时，获取高压转速。
6.如权利要求1所述的识别双转子燃气涡轮发动机主燃烧室熄火的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将多次试验下计算的不同低压换算转速或高压换算转速所对应的发动机熄火判断阈值形成阈值表，在步骤S5中，通过插值计算获得所述实时高压转子换算转速变化率所述发动机熄火判断阈值的关系。
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