CN110966098B - 一种直升机刹车起动控制电路、刹车起动系统及控制方法 - Google Patents

一种直升机刹车起动控制电路、刹车起动系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于直升机发动机起动领域，本发明提供一种直升机刹车起动控制电路、直升机刹车起动系统和控制方法，满足直升机在特殊情况下的使用维护以及执行任务需求。直升机刹车起动系统主要包括旋翼刹车装置、发动机电子控制器、发动机起动开关和刹车联锁开关，该系统作用于发动机、传动系统以及旋翼来实现直升机刹车起动功能。

Description

一种直升机刹车起动控制电路、刹车起动系统及控制方法
技术领域
本发明属于直升机发动机起动领域，具体涉及直升机涡轴发动机刹车起动系统和控制方法。
背景技术
直升机依靠涡轴发动机输出轴功率通过传动系统驱动旋翼和尾桨提供飞行所需升力及反扭力矩。航空涡轴发动机的涡轮由燃气涡轮和动力涡轮两部分组成。前端燃气涡轮带动压气机工作，共同构成发动机燃气发生器转子；后端动力涡轮通过输出轴同传动系统相连，用于驱动旋翼、尾桨做功。燃气涡轮与动力涡轮彼此无机械连接。正常情况下，涡轴发动机在起动过程中，高温燃气推动燃气涡轮和动力涡轮一起转动，而动力涡轮与旋翼相连，因此发动机起动过程中，旋翼会随动力涡轮同步加速。现代电调涡轴发动机多采用动力涡轮恒转速控制，即发动机起动成功后将旋翼稳定在一个恒定转速上。
正常起动时，旋翼会随发动机起动同步旋转；但在某些应用场景下(如强风环境、周围有障碍物、狭小环境、旋翼未安装桨叶等)，为保证直升机安全，不允许起动发动机。从而限制了直升机在此类场景下使用维护及执行任务的能力。
发明内容
本发明的目的：提供一种直升机刹车起动控制电路、直升机刹车起动系统和控制方法，满足直升机在特殊情况下的使用维护以及执行任务需求。本发明提供的直升机旋翼刹车起动发动机的方法，该方法可以实现在旋翼刹车，即旋翼不转的情况下起动发动机。
本发明的技术方案为：一方面，提供一种直升机刹车起动控制电路，所述刹车起动控制电路包括发动机电子控制器电路、直升机电源、第一开关、第二开关、刹车联锁电路和发动机起动机，
所述直升机电源、第一开关、第二开关和发动机起动机依次串联；所述刹车联锁电路控制所述第一开关的通断；
所述发动机电子控制器电路包括发动机电子控制器和起动继电器，所述发动机电子控制器与起动继电器电连接，并控制起动继电器工作，所述起动继电器控制所述第二开关的通断；
当第一开关和第二开关均闭合时，发动机起动机工作。
进一步地，所述刹车联锁电路包括旋翼刹车装置、刹车联锁开关和刹车联锁继电器，
所述旋翼刹车装置和刹车联锁开关分别与刹车联锁继电器连接；所述第一开关为常闭开关，所述第二开关为常开开关；
当所述旋翼刹车装置为止动状态且所述刹车联锁开关为联锁状态时，所述刹车联锁继电器通电工作，以控制所述第一开关断开。
进一步地，所述旋翼刹车装置设置于旋翼轴上，用于对旋翼的旋转进行止动；所述旋翼刹车装置包括刹车止动机构和旋翼刹车信号器，刹车止动机构对直升机旋翼进行止动；
当刹车止动机构对直升机旋翼进行止动时，旋翼刹车信号器反馈刹车状态给发动机电子控制器并控制刹车联锁继电器。
另一方面，提供一种直升机刹车起动系统，所述刹车起动系统包括如上所述的刹车起动控制电路，
所述旋翼刹车信号器与所述发动机电子控制器信号连接，用于向所述发动机电子控制器反馈所述刹车止动机构是否对直升机旋翼进行了止动；
当所述发动机电子控制器接收到起动信号后，所述刹车联锁电路和所述发动机电子控制器电路分别控制所述第一开关和第二开关的通断，以控制所述发动机起动机的起动；所述发动机电子控制器根据所述旋翼刹车装置反馈的信号以控制发动机的起动模式和工作状态。
进一步地，所述起动模式包括第一起动模式和第二起动模式，
第一起动模式为以发动机的动力涡轮恒定转速为目标进行控制；第二起动模式为以发动机的燃气涡轮恒定转速为目标进行控制；
所述工作状态包括第一工作状态和第二工作状态，所述第一工作状态为采用第一起动模式起动成功后的发动机工作状态；所述第二工作状态为采用第二起动模式起动成功后的发动机工作状态。
进一步地，若所述发动机电子控制器接收到所述旋翼刹车装置反馈的信号为，所述刹车止动机构未对直升机旋翼进行止动，所述发动机电子控制器控制发动机以第一起动模式进行起动，并在第一工作状态下进行工作；
若所述发动机电子控制器接收到所述旋翼刹车装置反馈的信号为，所述刹车止动机构对直升机旋翼进行了止动，则所述发动机电子控制器控制发动机以第二起动模式进行起动，并在第二工作状态下进行工作。
再一方面，提供一种直升机刹车起动系统控制方法，利用如上所述的刹车起动控制电路，所述方法包括，
确定旋翼刹车装置为止动状态、刹车联锁开关位于解锁位，所述刹车联锁继电器不通电，所述第一开关为闭合状态；
所述发动机电子控制器接收起动信号，所述发动机电子控制器控制起动继电器工作，所述起动继电器控制所述第二开关闭合；
所述发动机电子控制器控制发动机以第二起动模式进行起动，并在第二工作状态下进行工作。
进一步地，第二起动模式为以发动机的燃气涡轮恒定转速为目标进行控制；所述第二工作状态为采用第二起动模式起动成功后的发动机工作状态。
本发明的有益效果：本发明方案利用刹车信号器反馈信号，通过发动机电子控制器控制发动机的起动模式。即在刹车起动时，控制发动机从正常起动的动力涡轮恒转速控制转换为燃气涡轮恒转速控制。从而保障了发动机在动力涡轮、传动系统、旋翼不随动条件下的稳定工作。本发明方案通过设计“刹车联锁”功能，可以有效避免发动机因误进入刹车起动模式带来的安全风险。
附图说明
图1为旋翼刹车起动系统原理图；
图2为直升机刹车起动控制电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图2为直升机刹车起动控制电路原理图，结合图2所示，本实施例1的直升机刹车起动控制电路，包括发动机电子控制器电路、直升机电源、第一开关、第二开关、刹车联锁电路和发动机起动机，
所述直升机电源、第一开关、第二开关和发动机起动机依次串联；所述刹车联锁电路控制所述第一开关的通断；
所述发动机电子控制器电路包括发动机电子控制器和起动继电器，所述发动机电子控制器与起动继电器电连接，并控制起动继电器工作，所述起动继电器控制所述第二开关的通断；
当第一开关和第二开关均闭合时，发动机起动机工作。
进一步地，所述刹车联锁电路包括旋翼刹车装置、刹车联锁开关和刹车联锁继电器；所述旋翼刹车装置和刹车联锁开关分别与刹车联锁继电器连接；所述第一开关为常闭开关，所述第二开关为常开开关；当所述旋翼刹车装置为止动状态且所述刹车联锁开关为联锁状态时，所述刹车联锁继电器通电工作，以控制所述第一开关断开。
进一步地，所述旋翼刹车装置设置于旋翼轴上，用于对旋翼的旋转进行止动；所述旋翼刹车装置包括刹车止动机构和旋翼刹车信号器，刹车止动机构对直升机旋翼进行止动；当刹车止动机构对直升机旋翼进行止动时，旋翼刹车信号器反馈刹车状态给发动机电子控制器并控制刹车联锁继电器。
实施例2，
图1为旋翼刹车起动系统原理图，结合图1和图2所示，一种直升机刹车起动系统，所述刹车起动系统包括刹车起动控制电路，
所述旋翼刹车信号器与所述发动机电子控制器信号连接，用于向所述发动机电子控制器反馈所述刹车止动机构是否对直升机旋翼进行了止动；
当所述发动机电子控制器接收到起动信号后，所述刹车联锁电路和所述发动机电子控制器电路分别控制所述第一开关和第二开关的通断，以控制所述发动机起动机的起动；所述发动机电子控制器根据所述旋翼刹车装置反馈的信号以控制发动机的起动模式和工作状态。
进一步地，所述起动模式包括第一起动模式和第二起动模式，
第一起动模式为以发动机的动力涡轮恒定转速为目标进行控制；第二起动模式为以发动机的燃气涡轮恒定转速为目标进行控制；
所述工作状态包括第一工作状态和第二工作状态，所述第一工作状态为采用第一起动模式起动成功后的发动机工作状态；所述第二工作状态为采用第二起动模式起动成功后的发动机工作状态。
进一步地，若所述发动机电子控制器接收到所述旋翼刹车装置反馈的信号为，所述刹车止动机构未对直升机旋翼进行止动，所述发动机电子控制器控制发动机以第一起动模式进行起动，并在第一工作状态下进行工作；
若所述发动机电子控制器接收到所述旋翼刹车装置反馈的信号为，所述刹车止动机构对直升机旋翼进行了止动，则所述发动机电子控制器控制发动机以第二起动模式进行起动，并在第二工作状态下进行工作。
本发明的工作原理：
直升机刹车起动系统主要包括旋翼刹车装置、发动机电子控制器、发动机起动开关和刹车联锁开关，该系统作用于发动机、传动系统以及旋翼来实现直升机刹车起动功能。
旋翼刹车装置包括刹车止动机构和旋翼刹车信号器，刹车止动机构包括刹车作动筒、压力表、刹车片、制动盘等。旋翼刹车作动筒可以在液压的作用下驱动刹车片与制动盘之间产生摩擦来抵消发动机动力涡轮在燃气作用下产生的扭矩。当旋翼刹车装置启用时，即旋翼刹车装置为止动状态，刹车信号器反馈刹车状态给发动机电子控制器，控制发动机进入刹车起动模式。
电子控制器是发动机的控制单元，当电子控制器接收到刹车信号的情况下再接收到发动机起动信号时，控制器将控制发动机进入刹车起动模式。在刹车起动模式下，发动机按第二起动模式起动，并以第二工作状态进行工作。该第二起动模式下发动机起动分为两个阶段，第一阶段按固定油气比进行控制；当压气机转速达到设定值后，进入第二阶段由正常起动的动力涡轮恒转速控制转换为按燃气涡轮恒转速控制，即保证压气机转速恒定。
旋翼刹车起动系统一般在直升机地面维护以及直升机待起飞时，发动机处于停车状态下使用。为避免发动机误进入刹车起动模式，系统设置了“刹车联锁”开关，开关通过直升机电气线路控制发动机起动机，控制原理如图1及2所示。当开关处于“联锁”位置时，发动机起动机只有在正常起动状态下才能被接通，避免误进入刹车起动模式；当开关处于“解锁”位置时，发动机起动机在刹车起动和正常起动状态下都能够被接通，具体起动模式取决于刹车信号器反馈信号。
本发明专利提供的直升机旋翼刹车起动发动机的技术方案，可以实现在旋翼刹车即旋翼不转的情况下起动发动机。以满足直升机在特殊环境下起动发动机的维护需求。可应用于发动机清洗后的烘干、发动机封存/起封前假起动开车以及未装旋翼条件下起动发动机等维护场景。此外，由于发动机起动成功后燃气推动动力涡轮的扭矩远大于发动机起动过程中，因此，采用旋翼刹车起动发动机后再松开旋翼刹车可以提高旋翼的加速性，在更短的时间内加速到额定转速，适用于强风环境下的直升机起动。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种直升机刹车起动控制电路，其特征在于，所述刹车起动控制电路包括发动机电子控制器电路、直升机电源、第一开关、第二开关、刹车联锁电路和发动机起动机，
所述直升机电源、第一开关、第二开关和发动机起动机依次串联；所述刹车联锁电路控制所述第一开关的通断；
所述刹车联锁电路包括旋翼刹车装置、刹车联锁开关和刹车联锁继电器；所述旋翼刹车装置和刹车联锁开关分别与刹车联锁继电器连接；其中，所述第一开关为常闭开关，所述第二开关为常开开关；当所述旋翼刹车装置为止动状态且所述刹车联锁开关为联锁状态时，所述刹车联锁继电器通电工作，以控制所述第一开关断开；
所述发动机电子控制器电路包括发动机电子控制器和起动继电器，所述发动机电子控制器与起动继电器电连接，并控制起动继电器工作，所述起动继电器控制所述第二开关的通断；
当第一开关和第二开关均闭合时，发动机起动机工作。
2.根据权利要求1所述的直升机刹车起动控制电路，其特征在于，所述旋翼刹车装置设置于旋翼轴上，用于对旋翼的旋转进行止动；所述旋翼刹车装置包括刹车止动机构和旋翼刹车信号器，刹车止动机构对直升机旋翼进行止动；
当刹车止动机构对直升机旋翼进行止动时，旋翼刹车信号器反馈刹车状态给发动机电子控制器并控制刹车联锁继电器。
3.一种直升机刹车起动系统，所述刹车起动系统包括权利要求2所述的刹车起动控制电路，其特征在于，
所述旋翼刹车信号器与所述发动机电子控制器信号连接，用于向所述发动机电子控制器反馈所述刹车止动机构是否对直升机旋翼进行了止动；
当所述发动机电子控制器接收到起动信号后，所述刹车联锁电路和所述发动机电子控制器电路分别控制所述第一开关和第二开关的通断，以控制所述发动机起动机的起动；所述发动机电子控制器根据所述旋翼刹车装置反馈的信号以控制发动机的起动模式和工作状态。
4.根据权利要求3所述的直升机刹车起动系统，其特征在于，所述起动模式包括第一起动模式和第二起动模式，
第一起动模式为以发动机的动力涡轮恒定转速为目标进行控制；第二起动模式为以发动机的燃气涡轮恒定转速为目标进行控制；
所述工作状态包括第一工作状态和第二工作状态，所述第一工作状态为采用第一起动模式起动成功后的发动机工作状态；所述第二工作状态为采用第二起动模式起动成功后的发动机工作状态。
5.根据权利要求4所述的直升机刹车起动系统，其特征在于，
若所述发动机电子控制器接收到所述旋翼刹车装置反馈的信号为，所述刹车止动机构未对直升机旋翼进行止动，所述发动机电子控制器控制发动机以第一起动模式进行起动，并在第一工作状态下进行工作；
若所述发动机电子控制器接收到所述旋翼刹车装置反馈的信号为，所述刹车止动机构对直升机旋翼进行了止动，则所述发动机电子控制器控制发动机以第二起动模式进行起动，并在第二工作状态下进行工作。
6.一种直升机刹车起动系统控制方法，利用如权利要求1至2任一项所述的刹车起动控制电路，其特征在于，所述方法包括，
确定旋翼刹车装置为止动状态、刹车联锁开关位于解锁位，所述刹车联锁继电器不通电，所述第一开关为闭合状态；
所述发动机电子控制器接收起动信号，所述发动机电子控制器控制起动继电器工作，所述起动继电器控制所述第二开关闭合；
所述发动机电子控制器控制发动机以第二起动模式进行起动，并在第二工作状态下进行工作。
7.根据权利要求6所述的刹车起动系统控制方法，其特征在于，第二起动模式为以发动机的燃气涡轮恒定转速为目标进行控制；所述第二工作状态为采用第二起动模式起动成功后的发动机工作状态。
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