CN111664010A - 用于涡轮发动机的自适应可操作性恢复的预测健康管理控制 - Google Patents

Abstract

本公开的主题涉及一种具有自适应预测健康管理控制系统的涡轮发动机，该控制系统被动地监视失速裕度的降低，并将校正调节应用于发动机的功率管理调度，以随时间恢复可操作性，同时在发动机的整个寿命周期内维持足够水平的失速裕度。控制系统可以根据需要调整功率管理调度以保持目标失速裕度，这允许更优化和渐进的性能与可操作性的折衷。

Description

用于涡轮发动机的自适应可操作性恢复的预测健康管理控制

联邦赞助的研究

本发明是在政府支持下以合同号N00014-10-D-0010进行的。美国政府可以享有本发明的某些权利。

技术领域

本公开的主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的控制系统，并且更具体地涉及基于检测到的压缩机元件的劣化将校正调节应用于功率管理调度的控制系统。

背景技术

燃气涡轮发动机的性能通常有一定的裕度，从而在发动机完全劣化的最坏情况状态下可以避免压缩机失速。因此，即使对于新的发动机，发动机的峰值推力和运行瞬态也是有限的。整个发动机组可以被设计成适应最坏情况状态。尽管这种传统的控制方案通常保证最坏情况的完全劣化的发动机组在正常操作下不会失速，但以这种方式控制发动机会导致发动机的寿命周期的绝大部分时间的发动机性能下降。换句话说，由传统系统控制的发动机通常以过量的可操作性裕度操作，直到发动机已经完全劣化到最坏情况的情况状态为止。结果，对于发动机的寿命周期的绝大部分时间，发动机性能不是最佳的。

因此，具有解决上述一个或多个挑战的控制系统的发动机将是有用的。此外，用于控制解决上述一个或多个挑战的发动机的方法将是有益的。特别地，提供增强的性能(例如峰值推力和更快的瞬变)以及允许基于状态的维护调度的控制系统和方法将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优势将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实施本发明来获知。

在一方面，提供了一种用于具有压缩机元件的发动机的控制系统。该控制系统包括传感器，该传感器能够操作以感测与压缩机元件相关联的操作特性。此外，控制系统包括与传感器通信联接的一个或多个计算装置。所述一个或多个计算装置被配置为：从传感器接收指示与压缩机元件相关联的操作特性的数据；至少部分地基于所接收到的数据来确定指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号；至少部分地基于所确定的信号来确定压缩机元件的健康状态标志；至少部分地基于压缩机元件的健康状态标志来确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节；以及至少部分地基于校正调节来调整发动机的功率管理调度。

在另一方面，提供了一种方法。该方法包括操作具有压缩机元件的发动机。此外，该方法包括由一个或多个计算装置设置与压缩机元件相关联的失速裕度目标。该方法还包括由一个或多个计算装置接收指示与发动机的压缩机元件相关联的操作特性的数据。此外，该方法包括由一个或多个计算装置至少部分地基于所接收到的数据来确定指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。该方法进一步包括由一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的信号来确定压缩机元件的健康状态标志。此外，该方法包括由一个或多个计算装置至少部分地基于健康状态标志和失速裕度目标来确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节。此外，该方法包括由一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的校正调节来调整发动机的功率管理调度。

在又一个方面，提供了一种涡轮发动机。该涡轮发动机包括压缩机元件和传感器，该传感器能够操作以感测与该压缩机元件相关联的操作特性。此外，涡轮发动机包括与传感器通信联接的一个或多个计算装置。一个或多个计算装置被配置为：从传感器接收指示与压缩机元件相关联的操作特性的数据；将数据转换为指示压缩机元件的失速裕度的信号；至少部分地基于信号来确定压缩机元件的健康状态标志；至少部分地基于健康状态标志来确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节；以及至少部分地基于校正调节来调整发动机的功率管理调度。

参考以下描述和所附权利要求书，将更好的理解本发明的这些及其它特征，方面和优势。并入并构成该说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并同描述一起用来说明本发明的原理。

附图说明

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，其参考所附的附图，其中：

图1提供了根据本主题的示例性方面的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图；

图2提供了图1的燃气涡轮发动机的示意图，并描述了其控制系统；

图3提供了图2的控制系统的控制器的示意图；

图4提供了描绘根据本公开的示例性方面的各种功率管理调度的发动机推力作为节流阀位置的函数的曲线图；

图5提供了描绘利用传统控制方案的发动机的给定功率设置下的压缩机元件的可操作性裕度对时间的曲线图，并且描绘了根据本主题的示例性方面的利用本主题的控制方案的发动机的给定功率设置下的压缩机元件的可操作性裕度对时间的关系；

图6提供了描绘根据本主题的示例性方面针对图5的两个控制方案的压缩机元件的性能对时间的曲线图；

图7提供了描绘指示对于给定的功率设置下压缩机元件的失速裕度的信号对时间的曲线图；

图8提供了描绘图7的压缩机元件的失速裕度丢失对时间的曲线图；

图9提供了描绘图7的压缩机元件的过量的失速裕度对时间的曲线图；

图10提供了图3的控制器的数据库，其使失速裕度丢失计数与各种校正调节相关；

图11提供了描绘根据本公开的示例性方面的作为节流阀位置的函数的用于各种调节的功率管理调度的发动机推力的曲线图；

图12提供了根据本公开的示例性实施例的示例性方法的流程图；以及

图13提供了根据本公开的示例性实施例的示例性计算系统。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被图示。具体说明中使用数字和字母标记来指出附图中的特征。附图和说明书中的相同或类似的指示已用于本发明的相同或类似的部分。如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流动路径中的流体流动的相对流动方向。例如，“上游”是指流体从其流动的流动方向，“下游”是指流体向其流动的流动方向。此外，如本文所用，术语“轴向”或“轴向地”是指沿着发动机纵向轴线的尺度。与“轴向”或“轴向地”结合使用的术语“前向”是指朝向发动机入口的方向，或与另一部件相比，部件相对更靠近发动机入口。与“轴向”或“轴向地”结合使用的术语“后部”是指朝向发动机喷嘴的方向，或与另一部件相比，部件相对更靠近发动机喷嘴。术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线和外发动机圆周之间延伸的尺度。此外，如本文所用，除非另有说明，近似术语，例如“近似”，“基本上”或“大约”是指在百分之十五(15％)的误差范围内。

总的来说，本公开涉及用于涡轮发动机的控制系统和用于控制涡轮发动机的方法。在一个示例方面，控制系统的控制器可以接收指示与发动机的压缩机元件相关联的操作特性的数据。例如，该数据可以指示遍及压缩机叶片的环形阵列的压力。控制器可以从一个或多个高带宽传感器接收数据。接收到的数据可以被转换为指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。可以通过控制器的预测健康管理(PHM)模型被动地监视指示随着时间推移的失速裕度的信号，并且基于监视到的信号，可以例如连续地、以预定的时间间隔或者基于触发条件来确定压缩机元件的健康状况。例如，PHM模型可以至少部分地基于指示压缩机元件的健康状况的信号来确定压缩机元件的失速裕度丢失或劣化。

基于压缩机元件的健康状况，可以确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节。使用控制器的自适应控制逻辑，可以使用所确定的校正调节来调整或调节功率管理调度。以这种方式，当发动机健康时，可以实现更接近失速线的操作，从而改善发动机性能。特别地，该自适应控制系统通过适应发动机随着时间推移的劣化，使发动机能够更接近失速线操作。更积极的功率管理调度可以改善发动机瞬态并增加峰值推力输出。另外，控制系统可以推荐预防性维护，并有助于增加在翼时间，以及其他益处和优点。

图1提供了根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。对于图1所示的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，这里称为“涡轮风扇发动机10”。涡轮风扇10可以被安装到空中运载工具，例如固定翼飞行器。如图1所示，涡轮风扇10限定轴向方向A，径向方向R和周向方向。此外，涡轮风扇10限定轴向中心线或纵向轴线12，其延伸以用于参考目的。通常，纵向轴线12和轴向方向A彼此平行地延伸，径向方向R与轴向方向A正交，从纵向轴线12向内和向外延伸，并且周向方向围绕纵向轴线12同心地延伸。

涡轮风扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。核心涡轮发动机16包括限定环形核心入口20的基本上管状的外壳体18。外壳体18以串联流动关系包围压缩机区段，该压缩机区段包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；包括燃烧室26的燃烧室区段；包括高压涡轮28和低压涡轮30的涡轮区段；以及喷射排气喷嘴区段32。高压轴或线轴34驱动地将HP涡轮28连接到HP压缩机24。低压轴或线轴36驱动地将LP涡轮30连接到LP压缩机22。

每个压缩机22、24可以包括多个压缩机元件。特别地，对于该实施例，涡轮风扇10的每个压缩机22、24包括多个压缩机级，每个级包括静止压缩机轮叶82的环形阵列和旋转压缩机叶片84的环形阵列，该旋转压缩机叶片84的环形阵列直接位于压缩机轮叶82的下游。另外，压缩机22、24可包括一个或多个可变几何形状部件86(图2)，包括入口导向轮叶(IGV)，出口导向轮叶(OGV)，可变定子轮叶等。此外，一个或多个泄放阀88(图2)可沿压缩机24和/或压缩机22定位，并且能够操作以移动打开和关闭，使得加压空气可从涡轮风扇10的核心发动机16的核心空气流动路径泄放。通过泄放阀88泄放的泄放空气可以被导向到其它发动机系统(例如用于HP涡轮28的主动间隙控制系统)，或者被导向到发动机附接到其上的各种运载工具系统(例如用于对飞行器的机舱加压的机舱空气压力系统)。

对于所描绘的实施例，风扇区段14包括可变桨距风扇38，该可变桨距风扇38具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如所描绘的，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。由于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44上，每个风扇叶片40相对于盘42绕俯仰轴线P可旋转，所述致动构件44被构造成共同地改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40，盘42和致动构件44可通过LP轴36绕着纵向轴线12一起旋转。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被空气动力学轮廓的可旋转的旋转器48覆盖，以促进气流通过多个风扇叶片40。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地环绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当理解，机舱50可被构造成通过多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。此外，机舱50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16的外部上延伸，以便在它们之间限定旁通气流通道56。

在涡轮风扇发动机10的操作中，一定量的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的关联入口60进入涡轮风扇10。当一定量的空气58穿过风扇叶片40时，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁通气流通道56中，并且如箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导向到LP压缩机22中。空气的第一部分62和空气的第二部分64的比例通常被称为旁通比。当空气的第二部分64被导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧室26时，空气的第二部分64的压力被增加，在燃烧室26与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被导向通过HP涡轮28，在HP涡轮28中来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级被提取，从而导致HP轴或线轴34旋转，从而支撑HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被导向通过LP涡轮30，在LP涡轮30中经由联接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66提取热能和/或动能的第二部分，从而导致LP轴或线轴36旋转，从而支撑LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，随着空气的第一部分62在从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁通气流通道56，空气的第一部分62的压力被显著增加，这也提供推进推力。HP涡轮28，LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。

应当理解，尽管对具有核心涡轮发动机16的涡轮风扇10进行了描述，但是本主题也可应用于其它类型的涡轮机械。例如，本主题可适用于涡轮螺旋桨发动机，涡轮轴发动机，涡轮喷气发动机，工业和船用燃气轮机发动机和/或辅助动力单元中或与之一起使用。

图2提供了图1的涡轮风扇10的示意图，并描述了其控制系统100。如图所示，控制系统100可以包括若干传感器，用于例如在发动机操作期间感测发动机的各种操作特性。对于该实施例，控制系统100包括传感器110，其能够操作以感测与LP压缩机或增压器22的压缩机元件相关联的操作特性。特别地，传感器110是压力传感器，其能够操作以感测当增压器22的叶片旋转经过传感器110时由压缩机叶片尖端涡流引起的压力波动。因此，在该示例中，操作特性是增压器22的压缩机元件处的压力。此外，对于该实施例，传感器110是高带宽压力传感器。然而，在替代实施例中，传感器110可感测与增压器22的压缩机元件相关联的其它操作特性，例如温度。如这里所使用的，术语“压缩机元件”可以指在压缩机的特定级中的轮叶或叶片的阵列，压缩机的一级的单个轮叶或叶片，轮叶和叶片的多级，和/或压缩机整体。

控制系统100还包括传感器112，其能够操作以感测与HP压缩机24的压缩机元件相关联的操作特性。对于该实施例，传感器112是压力传感器，其能够操作以感测当HP压缩机24的叶片旋转经过传感器112时由压缩机叶片尖端涡流引起的压力波动。此外，传感器112是高带宽压力传感器。然而，在替代实施例中，传感器112可感测HP压缩机24的其它操作特性，例如温度。控制系统100还包括传感器114，其能够操作以感测与风扇38的压缩机元件相关联的操作特性。对于该实施例，传感器114是压力传感器，其能够操作以感测当风扇38的叶片40旋转经过传感器114时由风扇叶片尖端涡流引起的压力波动。此外，传感器114是高带宽压力传感器。然而，在替代实施例中，传感器114可感测风扇38的其它操作特性，例如温度。

此外，涡轮风扇10的控制系统100包括用于控制涡轮风扇10的操作的一个或多个计算装置。特别地，对于该实施例，控制系统100包括控制器120，其被配置用于控制涡轮风扇10的各个方面。具体地，控制器120被配置为执行一种或多种操作或功能，以对涡轮风扇10的压缩机22、24中的一个或两个进行稳定性控制，并在发动机的寿命周期内提供改进的发动机性能。控制器120可以以与下面参考图13描述的示例性计算系统500的计算装置之一基本上相同的方式来配置(并且可以被配置为执行这里描述的示例性方法(400)的一个或多个功能)。控制器120可以是控制器系统或单个控制器。在一些实施例中，控制器120可以是发动机控制器。控制器120可以是例如电子发动机控制器(EEC)或电子控制单元(EEC)。控制器120可以作为运载工具(例如，飞行器)的全权限数字发动机控制(FADEC)系统的控制装置来操作。

控制器120与如图2所示的涡轮风扇发动机10的各个部件通信地联接(例如，经由一个或多个合适的有线和/或无线通信链路)。对于该实施例，控制器120与传感器110、112、114，燃料系统90的燃料计量装置92，LP和HP压缩机22、24的可变几何形状部件86以及风扇38的致动构件44通信地联接。可以理解，控制器120可以与涡轮风扇发动机10的其它部件通信地联接，可以被通信地联接至安装有涡轮风扇发动机10的运载工具的其它计算系统或部件，可以被通信地联接至各种远程计算系统200或部件(例如，地面系统，维护实体，分析实体等)，以及其他部件或计算系统。

此外，对于该实施例，控制系统100的一个或多个计算装置包括信号解释器盒126，该信号解释器盒126能够操作以将来自一个或多个传感器(例如，传感器110、112、114)的高频数据转化或转换为指示压缩机元件的剩余失速裕度或健康状况的信号。例如，信号解释器盒126可以计算涡轮风扇10的叶片，级或整个压缩机的剩余失速裕度。计算出的剩余失速裕度信号可以从信号解释器盒126路由到控制器120，使得控制器120可以根据计算出的剩余失速裕度信号来控制涡轮风扇10。尽管在图2中示出信号解释器盒126在控制器120的外部，但是在一些替代实施例中，信号解释器盒126可以在控制器120的内部。

图3提供了描述各种模型及其控制逻辑的控制器120的示意图。如图所示，控制器120包括PHM数字孪生模型122。如图所示，PHM模型122可以被嵌入在控制器120内。PHM模型122能够操作为在其相应的寿命周期期间虚拟地表示或建模涡轮风扇10(图2)的一个或多个物理对象或元件。例如，压缩机元件(例如，压缩机叶片的环形阵列)的健康状况可以例如至少部分地基于感测，测量和/或计算的输入或信号，由PHM模型122建模或虚拟地表示。PHM模型122可以单独地或作为部件系统来建模多个部件。

此外，控制器120还包括自适应控制逻辑124。如将在此解释的，自适应控制逻辑124可以由控制器120用于经由校正调节来调整或调节涡轮风扇10的功率管理调度。例如，自适应控制逻辑124可以至少部分地基于由PHM模型122确定的一个或多个压缩机元件的健康状况来调整涡轮风扇10的功率管理调度。因此，考虑到压缩机元件随着时间推移而劣化，控制系统100可以控制涡轮风扇10在发动机正常操作期间更靠近压缩机失速线操作。以这种方式，发动机的性能可以在发动机的整个寿命周期内得到改善。

图4提供了描述各种功率管理调度的发动机推力作为节流阀位置(或所需功率)的函数的曲线图。特别地，图4描述了对于增强的功率管理调度或“增强调度”的发动机推力对节流阀位置的关系，对于基本调度或“基本调度”以及调节的功率管理调度或“调节调度”的发动机推力对节流阀位置的关系。增强调度表示可以由控制器120为具有最小劣化(如果有的话)的完全健康的发动机设置的功率管理调度。如图所示，如果控制器120设定了增强调度，则发动机可以产生最佳的推力。在范围的另一端，基本调度表示可以由控制器120设置的可以避免最坏情况的完全劣化的发动机的压缩机失速的功率管理调度。如前所述，传统的控制方案通常使用基本调度来设置发动机寿命周期期间的功率管理调度。如图所示，如果控制器120将功率管理调度设置为基本调度而不是增强调度，则对于相同的增加的节流阀位置(或高功率)，发动机产生较小的推力。因此，当发动机完全劣化时，虽然基本调度防止压缩机失速，但是如果控制器120将功率管理调度设置为基本调度，则对于增加的节流阀位置(或高功率)达不到最佳的发动机性能。

根据本主题的创造性方面，当发动机随时间的推移而劣化时，控制器120可以调整或调节功率管理调度以产生调节调度。也就是说，当发动机随时间的推移而劣化时，控制器120可以调整或调节增强型和/或基本调度，以防止压缩机失速，同时实现增强的发动机性能(例如，对于给定的节流阀位置实现更大的推力)。因此，在发动机的寿命周期内，控制器120可以初始地将发动机的功率管理调度设置为增强调度。然后，当发动机劣化时，可以应用校正调节(例如，对增强调度或基本调度)，使得调节调度通常从增强调度移动到基本调度(或在图4中标记为"Δt"的箭头的方向上向下移动)。一旦通过应用校正调节不能再获得足够的压缩机失速或可操作性裕度，控制器120就可以将功率管理调度设置在基本调度，从而可以避免压缩机失速。此外，控制器120可以在这样的时间请求预防性维护。

图5和6以图形方式描绘了本主题的自适应控制方案对传统控制方案的优点。具体地，图5提供了描绘利用传统控制方案(在图5中被标记为“传统控制方案”)的发动机的给定功率设置下的压缩机元件的可操作性裕度对时间的曲线图，并且描绘了利用本主题的自适应控制方案(在图5中被标记为“自适应控制方案”)的发动机的给定功率设置下的压缩机元件的可操作性裕度对时间的关系。图6提供了描绘图5的两种不同控制方案的压缩机元件的性能对时间的曲线图。

如图5所示，利用如图4所示的由校正调节所调节的功率管理调度，使用本主题的自适应控制方案控制的压缩机元件的可操作性或失速裕度可以实现相对平坦的可操作性裕度(例如，通过调节功率管理调度)，并且可以紧密地跟踪由控制器120(例如，自动地或基于飞行员输入)设置的失速裕度目标。失速裕度目标可以由控制器120设置，以便足够的或期望的裕度在发动机的失速和操作线之间提供缓冲。通常，如图所示，与由传统控制方案控制的发动机相比，利用自适应控制方案，发动机可以在发动机的绝大部分寿命周期内更接近失速地操作。因此，如图6所示，对于发动机的绝大部分寿命周期，使用自适应控制方案可以实现改进的性能。

相反，在发动机的整个寿命周期中，传统控制方案的功率管理调度设置为基本调度(图4)，相对于使用自适应控制方案能够实现的可操作性裕度，使用传统控制方案控制的压缩机元件的可操作性裕度具有显著的过量裕度。因此，如图6所示，在发动机的寿命周期内，压缩机元件的性能保持相对平坦。

一般地参考图2，控制系统100可以控制涡轮风扇发动机10以改进的性能更接近失速操作，从而以下面的示例方式实现上述益处和优点。如图所示，信号解释器盒126被配置为从一个或多个传感器接收指示与发动机的压缩机元件相关联的操作特性的数据130。例如，信号解释器盒126可以从传感器110接收指示与增压器22的压缩机元件相关联的操作特性的数据130。附加地或替代地，信号解释器盒126可以从传感器112接收指示与HP压缩机24的压缩机元件相关联的操作特性的数据130。附加地或替代地，信号解释器盒126可以从传感器114接收指示与风扇38的压缩机元件相关联的操作特性的数据130。数据130可以经由合适的有线或无线通信链路从传感器110、112、114中的一个或多个被路由到信号解释器盒126。数据130可以被路由为模拟和/或数字信号。如上所述，传感器110、112、114可以是高带宽压力传感器。此外，信号解释器盒126可以在涡轮风扇10的操作期间连续地或以预定的时间间隔接收指示压缩机元件的操作特性的数据130。这样，控制器120可以连续地或几乎连续地监视压缩机22、24中的一个或两个和/或风扇38的一个或多个操作特性。

在一些实施例中，与压缩机元件相关的操作特性是遍及压缩机元件或在压缩机元件处的压力和温度中的至少一个。例如，在一些实施例中，压缩机元件可以是压缩机22、24中的一个的压缩机叶片84(图1)的阵列，并且操作特性可以是遍及压缩机叶片84的阵列的压力。在又一个实例中，压缩机元件可以是压缩机22或压缩机24，并且操作特性可以是遍及压缩机22或压缩机24的压力。作为又一实例，压缩机元件可以是压缩机22、24中的一个的单个压缩机叶片84，并且操作特性可以是遍及单个压缩机叶片84的压力。在另一个示例中，压缩机元件可以是风扇38或风扇38的单个叶片40，并且操作特性可以是遍及其上的压力。

在接收到数据130时，信号解释器盒126可至少部分地基于所接收到的数据来确定指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。也就是说，信号解释器盒126可以将接收到的数据130转换为指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。当从传感器接收到数据130时，信号可以随时间连续地产生。例如，图7提供了描绘指示对于给定的功率设置或瞬变(例如，全功率的88％)下压缩机元件的失速裕度的信号对时间的曲线图。图7的曲线图的时间跨越发动机的整个寿命周期。标记为“失速裕度信号”的信号表示所确定的指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。值得注意的是，控制器120被配置为设置失速裕度目标(在图7中被标记为“失速裕度目标”)。控制器120可以自动地或基于用户输入(例如，来自飞行员)来设置失速裕度目标。失速裕度目标被设置在比失速更高的裕度处并偏离失速，从而在发动机的操作线和失速之间存在足够的裕度。如图7所示，自适应控制方案设法驱动失速裕度信号到失速裕度目标。

当指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号被信号解释器盒126确定或产生时，该信号被路由到控制器120，并且控制器120的PHM模型122(图3)监视该信号。特别地，PHM模型122被动地监视指示压缩机元件随着时间推移的剩余失速裕度的信号，以确定该信号是否超过裕度阈值(在图7中被标记为“裕度阈值”)。如图所示，在一些情况下，压缩机元件的失速裕度(由失速裕度信号表示)逐渐远离失速裕度目标移动或从失速裕度目标下降。最终，失速裕度信号下降，使得它超过裕度阈值。例如，如图7所示，失速裕度信号在时间T2处，在时间T3处，在时间T4处和在时间T5处超过了裕度阈值。

在指示压缩机元件的失速裕度的信号被信号解释器盒126确定并被路由到控制器120之后，控制器120的PHM模型122(图3)至少部分地基于所确定的信号来确定压缩机元件的健康状态标志。即，PHM模型122确定压缩机元件的健康状况。在一些实施例中，控制器120被配置为至少部分地基于失速裕度信号连续地或以预定的时间间隔来确定压缩机元件的健康状态标志。在其它示例性实施例中，为了有利地节省计算资源，控制器120被配置为当信号超过裕度阈值时(例如，如图7所示，当失速裕度信号超过裕度阈值时)至少部分地基于该信号来确定压缩机元件的健康状态标志。对于图7所示的示例，控制器120在时间T2处，在时间T3处，在时间T4处和在时间T5处确定压缩机元件的健康状态标志，因为这些时间对应于失速裕度信号超过裕度阈值的情况。

在一些实施例中，健康状态标志指示压缩机元件的失速裕度丢失。例如，图8提供了描绘图7的压缩机元件的失速裕度丢失对时间的曲线图。现在参考图7和图8，如图所示，失速裕度在失速裕度信号超过裕度阈值的每个时间点丢失。特别地，如图8所示，压缩机元件在时间T2处，在时间T3处，在时间T4处和在时间T5处丢失失速裕度。此外，值得注意的是，每当失速裕度信号超过裕度阈值时，压缩机元件的失速裕度丢失增加。也就是说，如图9所示，每当失速裕度信号超过裕度阈值时，通过本公开的自适应控制方案实现的过量的失速裕度(与失速裕度丢失相反；另参见图5)减小。这是由于压缩机元件的劣化。

通常，失速裕度可以随着时间的推移而丢失或逐渐减小。然而，在一些实施例中，失速裕度丢失可以作为计数或失速裕度丢失计数被跟踪；因此，图8中的阶梯函数。如图所示，如图7所示每当失速裕度信号超过裕度阈值时(例如在时间T2处，在时间T3处，在时间T4处和在时间T5处)，将计数加到失速裕度丢失计数。因此，如图8所示，在时间T2处一个计数可以被加到失速裕度丢失计数，总共一个(1)计数被加到失速裕度丢失计数，在时间T3处一个计数可以被加到失速裕度丢失计数，总共两个(2)计数被加到失速裕度丢失计数，在时间T4处一个计数可以被加到失速裕度丢失计数，总共三个(3)计数被加到失速裕度丢失计数，以及在时间T5处一个计数可以被加到失速裕度丢失计数，总共四(4)个计数被加到失速裕度丢失计数。如下面将要解释的，在一些实施例中，失速裕度丢失计数的计数总数可以与用于发动机的功率管理调度的校正调节相关联或相关。

一旦确定了健康状态标志，控制器120就被配置为确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节。校正调节可以由控制器120的自适应控制逻辑124(图3)至少部分地基于所确定的压缩机元件的健康状态标志来确定。校正调节可以包括用于调整功率管理调度的指令。例如，校正调节可以包括用于调整功率管理调度的指令，以便调整各种飞行器系统，例如，可变几何形状部件86(图2)的几何形状，风扇38的速度，在风扇叶片40绕各自的俯仰轴线P(图1)可旋转的实施例中的风扇叶片40的桨距，由燃料计量单元92计量的到燃烧室26的流量，和/或一个或多个泄放阀88的阀位置，从而改变从发动机的核心空气流动路径移除的泄放空气的质量流量。此外，在一些实施例中，在确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节时，控制器120被配置为使压缩机元件的失速裕度丢失/劣化与多个校正调节中的一个相关。一旦确定了校正调节，控制器120被配置为至少部分地基于校正调节来调整发动机的功率管理调度。

通过示例的方式，现在一般地参考图7，10和11，图10提供了控制器120的数据库140，其使失速裕度丢失计数(在该示例中是健康状态标志)与失速裕度目标(例如，10％失速裕度)和用于发动机的特定功率设置(例如，全功率的88％)的各种校正调节相关或相关联。图11提供了描绘根据本公开的示例性方面的作为节流阀位置的函数的用于各种调节的功率管理调度的发动机推力的曲线图。

如图10所示，对于这个示例，失速裕度丢失计数“0”与与增强调度相关联的校正调节相关。因此，如图11所示，当失速裕度丢失计数为“0”时，功率管理调度被调整或设置为增强调度，在该示例中，失速裕度丢失计数发生在时间T1直到大约时间T2的时间。以这种方式，例如对于高功率节流阀位置可以实现最佳性能。

如图10进一步所示，失速裕度丢失计数“1”与校正调节TR1相关。校正调节TR1可应用于增强调度或基本调度以调整发动机的功率管理调度。在如图7所示的失速裕度信号超过裕度阈值的时间T2处或紧接在时间T2之后，如图11所示，利用校正调节TR1来调整功率管理调度。如图11所示，尽管用校正调节TR1调节功率管理调度在高功率节流阀位置不能提供与增强调度相同水平的性能，但是利用校正调节TR1对功率管理调度的调整返回或驱动稳定裕度信号回到如图7所示的失速裕度目标。也就是说，当紧接在时间T2之后利用校正调节TR1来调节功率管理调度时，失速裕度信号回复到失速裕度目标以维持足够的失速裕度。因此，随着指示压缩机元件劣化的失速裕度丢失增加(例如，在时间T2处)，调节功率管理调度以维持可接受的失速裕度，同时维持最佳性能。

如图10进一步所示，失速裕度丢失计数“2”与校正调节TR2相关。校正调节TR2可应用于增强调度或基本调度以调整发动机的功率管理调度。在如图7所示的失速裕度信号超过裕度阈值的时间T3处或紧接在时间T3之后，如图11所示，利用校正调节TR2来调整功率管理调度。如图11所示，尽管用校正调节TR2调节的功率管理调度在高功率节流阀位置不能提供与增强调度或调节调度TR1相同水平的性能，但是利用校正调节TR2对功率管理调度的调整返回或驱动稳定裕度回到如图7所示的失速裕度目标。也就是说，当紧接在时间T3之后利用校正调节TR2来调节功率管理调度时，失速裕度信号回复到失速裕度目标以维持足够的失速裕度。

类似地，如图10所示，失速裕度丢失计数“3”与校正调节TR3相关。校正调节TR3可应用于增强调度或基本调度以调整发动机的功率管理调度。在如图7所示的失速裕度信号超过裕度阈值的时间T4处或紧接在时间T4之后，如图11所示，利用校正调节TR3来调整功率管理调度。如图11所示，尽管用校正调节TR3调节的功率管理调度在高功率节流阀位置不能提供与增强调度，调节调度TR1或调节调度TR2相同水平的性能，但是利用校正调节TR3对功率管理调度的调整返回或驱动稳定裕度回到如图7所示的失速裕度目标。也就是说，当紧接在时间T4之后利用校正调节TR3来调节功率管理调度时，失速裕度信号回复到失速裕度目标以维持足够的失速裕度。

如图10所示，失速裕度丢失计数“4”与与基本调度相关联的校正调节相关。在如图7所示的失速裕度信号超过裕度阈值的时间T5处或紧接在时间T5之后，如图11所示，利用基本调度来调整功率管理调度。这样，对于最坏情况的完全劣化的发动机，可以防止压缩机失速。具体地说，尽管压缩机元件现在已经劣化，但是失速裕度仍可被保持在正常操作条件下的失速裕度目标处。

图10中所示的控制器120的数据库140代表一个查找表，该查找表可被用于特定的发动机功率设置和失速裕度目标。数据库140可以包括查找表，该查找表使失速裕度丢失计数与用于发动机的各种功率设置(例如，95％、90％、85％、80％、75％、70％的发动机功率等)和用于各种失速裕度目标(例如，失速5％、失速10％、失速15％、失速20％等)的校正调节相关联。此外，将理解，数据库140可以关联比图10中所示更少或更多数量的计数和校正调节。

如前所述，控制器120被配置为将例如在图7中示出的失速裕度目标设置为失速裕度目标。在一些实施例中，控制器120被配置为至少部分地基于失速裕度目标来确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节。例如，控制器120可以至少部分地基于确定的或预定的给定压缩机元件的发动机功率管理参数和失速裕度恢复参数之间的关系来确定用于调整功率管理调度的校正调节。自适应调节可以被连续地计算，并被用于优化随着时间的性能和可操作性之间的折衷。例如，当至少部分地基于校正调节和失速裕度目标来调整发动机的功率管理调度时，调整功率管理调度，使得指示压缩机元件的失速裕度的信号返回或回复到失速裕度目标。例如，如图7所示，当至少部分地基于时间T2处、时间T3处和时间T4处的校正调节和失速裕度目标来调整功率管理调度时，调整功率管理调度，使得失速裕度信号返回到失速裕度目标。

再次参考图2，一旦控制器120调整功率管理调度，控制器120就可以引起对影响通过或穿过压缩机元件的质量流量的一个或多个发动机系统或部件的调整。作为一个示例，控制器120可以至少部分地基于发动机100的被调整的功率管理调度来引起对发动机100的一个或多个可变几何形状部件86的调整。作为另一个示例，控制器120可以至少部分地基于发动机的被调整的功率管理调度来引起对发动机100的燃料计量装置92的调整。例如，燃料计量装置92可至少部分地基于针对特定功率设置的被调整的功率管理调度来改变到燃烧器26的燃料的质量流量。作为又一个示例，控制器120可以至少部分地基于发动机100的被调整的功率管理调度来引起对发动机100的风扇38的调整。例如，在风扇叶片40绕各自的俯仰轴线P(图1)可旋转的实施例中，风扇速度可被调整和/或风扇叶片40的桨距可被调整。在又一个实例中，控制器120可以至少部分地基于发动机100的被调整的功率管理调度来引起对发动机100的一个或多个泄放阀88的调整。以这种方式，通过核心空气流动路径的质量流量可以被改变，从而压缩机元件被改变，这最终可以改变压缩机元件的失速裕度。

有利的是，在利用与传统控制方案相反的上述自适应控制方案来控制发动机时，发动机可以在发动机循环的绝大部分(参见图5)中更接近失速裕度地运行，并且因此可以实现改进的性能(参见图6)。在传统系统试图基于压缩机健康指示来检测即将发生的失速并触发控制器响应以快速改变控制需求的情况下，例如增加泄放流量或减少燃料流量以避免发动机失速。相反，在此描述的自适应PHM控制方案和系统被动地监视失速裕度降低(即，稳定性裕度丢失)，并将校正调节应用于功率管理调度以恢复随时间的可操作性。例如，如图7所示，利用本公开的自适应控制方案消除了与传统控制方案相关联的过量裕度。本公开的自适应PHM控制系统100仅根据需要调整功率管理调度以保持失速裕度目标，这允许比传统控制方案更优化和渐进的性能与可操作性的折衷。

此外，在一些实施例中，当需要维护压缩机元件时，控制器120可以使得警报被发送到适当的实体。例如，在一些实施例中，控制器120被配置为确定失速裕度丢失是否超过裕度丢失阈值。在这样的实施例中，控制器120被配置为至少部分地基于失速裕度丢失是否超过裕度丢失阈值来使得通知被发送。例如，该通知可以是指示在压缩机元件上需要维护的通知。例如，如果失速裕度丢失超过裕度丢失阈值，则控制器120可以使得通知被发送。另一方面，如果失速裕度丢失没有超过裕度丢失阈值，则控制器120可以不做任何事或发送指示压缩机元件的健康状态的通知。

如图8所示，描绘了裕度丢失阈值。在一些实施例中，当在时间T5处失速裕度丢失超过裕度丢失阈值时，控制器120可以使得指示需要在压缩机元件上进行维护的通知被发送。例如，通知可以被发送到任何合适的实体，计算系统等。作为一个示例，通知可以被发送到安装发动机的飞行器计算系统，到远程计算系统200(图2)，到维护实体等。

图12提供了根据本公开的示例性实施例的用于控制涡轮发动机的示例性方法(400)的流程图。例如，方法(400)可以被实施为控制图1和图2的涡轮风扇10。然而，方法(400)也可以被实施为控制具有压缩机元件的其它发动机。方法(400)中的一些或全部可以由这里描述的控制系统100来实施。此外，应当理解，在不偏离本主题的范围的情况下，可以以各种方式修改、调整、扩展、重新布置和/或省略示例性方法(400)。

在(402)处，方法(400)包括操作具有压缩机元件的发动机。例如，发动机可以是燃气涡轮发动机，例如，图1和图2的涡轮风扇10。此外，燃气涡轮发动机可以是另一种合适类型的燃气涡轮发动机，例如涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、喷气发动机、航改式燃气涡轮发动机、船用燃气涡轮发动机等。在其它实施例中，发动机可以是不同类型的涡轮发动机，例如蒸汽涡轮发动机。压缩机元件可以是任何合适的可旋转压缩机。例如，压缩机元件可以是图1和图2的涡轮风扇10的增压器22、HP压缩机24和/或风扇38。在一些实施方式中，压缩机元件可以是压缩机叶片或定子轮叶的环形阵列。在其它实施方式中，压缩机元件可以是环形阵列的单个叶片或轮叶。在一些其它实施方式中，压缩机元件可以是径向压缩机或叶轮。

在(404)处，所述方法(400)包括由一个或多个计算装置设置与压缩机元件相关联的失速裕度目标。例如，一个或多个计算装置可以包括在此描述的发动机控制器120。控制器120可以自动地或基于用户输入(例如，来自飞行员)来设置失速裕度目标。失速裕度目标被设置在比失速更高的裕度处并且偏离失速，从而在发动机的操作线和失速之间存在足够的裕度。例如，如图7所示，控制器120已经设置了失速裕度目标，使得它以期望的裕度偏离失速。

在(406)处，方法(400)包括由一个或多个计算装置接收指示与发动机的压缩机元件相关联的操作特性的数据。例如，指示与发动机的压缩机元件相关联的操作特性的数据可以是压缩机元件处的压力和温度中的至少一个。数据可以从位于压缩机元件处或其附近的一个或多个传感器被路由。例如，一个或多个传感器可以是高带宽压力传感器。例如，参考图2，传感器可以包括沿着涡轮风扇10的增压器22定位的传感器110，沿着HP压缩机24定位的传感器112，和/或沿着风扇38定位的传感器114。控制系统100的计算装置中的一个或多个可以接收数据。例如，图2所示的信号解释器盒126可以从信号接收数据。

在(408)处，方法(400)包括由一个或多个计算装置至少部分地基于所接收到的数据来确定指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。例如，一个或多个计算装置可以将指示与压缩机元件相关联的操作特性的数据转换为指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。例如，参考图7，接收到的数据可以被转换为剩余失速裕度，如由失速裕度信号标记的线所示。例如，信号解释器盒126可以至少部分地基于所接收到的数据来确定指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号。

在(410)处，在一些实施方式中，方法(400)包括由一个或多个计算装置被动地监视信号以确定信号是否超过裕度阈值。例如，如图7所示，一个或多个计算装置可以监视失速裕度信号以确定失速裕度信号是否超过裕度阈值。如图7所示，可以将裕度阈值设置在比失速裕度目标更低的裕度处，但是设置在比失速更高的裕度处。一个或多个计算装置(例如，控制器120)可以连续地或以预定的时间间隔监视失速裕度信号。如果在(410)处确定失速裕度信号没有超过裕度阈值，则在(406)处，一个或多个计算装置继续接收指示与发动机的压缩机元件相关联的操作特性的数据，在(408)处将该数据转换为指示随着时间推移的剩余失速裕度的信号，然后在(410)处继续被动地监视该信号，以再次确定该信号是否超过裕度阈值，例如，如图12所示。

另一方面，如果在(410)处确定失速裕度信号超过了裕度阈值，则一个或多个计算装置继续进行调整以驱动失速裕度信号回到失速裕度目标。例如，如图7所示，当失速裕度信号在时间T2处，时间T3处，时间T4处和时间T5处超过裕度阈值时，一个或多个计算装置进行调整以驱动失速裕度信号回到失速裕度目标。例如，在一些实施方式中，一个或多个计算装置被配置为至少部分地基于信号超过裕度阈值时的信号来确定压缩机元件的健康状态标志。即，当失速裕度信号超过裕度阈值时，一个或多个计算装置被配置为确定压缩机元件的健康状态标志，例如，如下面在(412)处更全面地解释的。

在(412)处，方法(400)包括由一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的信号来确定压缩机元件的健康状态标志。例如，一个或多个计算装置可以连续地，以预定的时间间隔，或者在触发条件下(例如，当指示随着时间推移的失速裕度的信号超过裕度阈值时)，确定压缩机元件的健康状态标志。在一些实施方式中，由一个或多个计算装置至少部分地基于在(412)处所确定的信号来确定压缩机元件的健康状态标志包括确定压缩机元件的失速裕度丢失。压缩机元件的失速裕度丢失指示压缩机元件已经随时间的推移退化了多少。

在一些实施方式中，失速裕度丢失可以至少部分地基于信号超过裕度阈值多少次。也就是说，失速裕度丢失可以作为失速裕度丢失计数被跟踪。例如，每次剩余失速裕度超过裕度阈值时，可以将计数加到失速裕度丢失计数。例如，如图7和图8中所示，每当失速裕度信号超过裕度阈值时，例如如图7所示的时间T2处，时间T3处，时间T4处和时间T5处，如图8中的阶梯函数所示，将计数加到失速裕度丢失计数。值得注意的是，每当失速裕度信号超过裕度阈值时，例如，在时间T2处，时间T3处，时间T4处和时间T5处，失速裕度丢失增加或“提高”。每当失速裕度信号超过裕度阈值时，失速裕度计数增加。

在(414)处，方法(400)包括由一个或多个计算装置至少部分地基于健康状态标志和失速裕度目标来确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节。换言之，确定校正调节，使得其可以被应用于调整发动机的功率管理调度。以这种方式，在防止压缩机失速的同时适应压缩机元件的劣化。此外，将校正调节应用到功率管理调度可以使得所测量的失速裕度被驱动回到失速裕度目标。

在一些实施方式中，在(414)处由一个或多个计算装置至少部分地基于健康状态标志和失速裕度目标来确定用于调整发动机的功率管理调度的校正调节包括使所确定的压缩机元件的失速裕度丢失与多个校正调节中的一个相关联，并且其中选择相关联的校正调节用于调整功率管理调度。例如，失速裕度丢失计数可以代表失速裕度丢失。如图10所示，控制器120包括使失速裕度丢失计数与校正调节相关的数据库140。在该示例中，数据库140是用于88％全功率的功率设置和用于10％失速的失速裕度目标的查找表。为了使失速裕度丢失计数与多个校正调节中的一个相关联，控制器120选择与失速裕度丢失计数相关联的校正调节。例如，如果确定失速裕度丢失计数为“3”，则控制器120使失速裕度丢失计数“3”与相关联的校正调节相关，在本例中相关联的校正调节为“TR3”。图10中所示的控制器120的数据库140代表一个查找表，该查找表可被用于特定的发动机功率设置和失速裕度目标。如前所述，数据库140可以包括查找表，该查找表使失速裕度丢失计数与用于发动机的各种功率设置(例如，95％，90％，85％，80％，75％，70％的发动机功率等)和用于各种失速裕度目标(例如，失速5％，失速10％，失速15％，失速20％等)的校正调节相关联。因此，在确定校正调节时，控制器120访问数据库140以选择正确的功率设置和失速裕度目标，从而可以选择正确的校正调节来驱动失速裕度信号回到失速裕度目标(例如，如图7所示)。此外，可以理解，数据库140可以关联比图10中所示更少或更多数量的计数和校正调节。

在一些实施方式中，方法(400)可以包括确定失速裕度丢失是否超过裕度丢失阈值。此外，方法(400)可包括由一个或多个计算装置至少部分地基于失速裕度丢失是否超过裕度丢失阈值来使得媒体认证被发送。在这样的实施方式中，如果失速裕度丢失超过裕度丢失阈值，则一个或多个计算装置可以使得维护通知被发送到例如图2所示的远程计算系统200或一些其它维护实体。作为示例，如图8所示，当所确定的失速裕度丢失超过裕度丢失阈值时(例如，在大约时间T5处)，一个或多个计算装置可以使得维护通知被发送，因为超过裕度丢失阈值可以对应于与压缩机元件的不可接受的劣化水平。

在(416)处，方法(400)包括由一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的校正调节来调整发动机的功率管理调度。例如，一旦在(414)处确定或选择了校正调节，则可以应用该校正调节来调节或调整功率管理调度，使得指示压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号被校正或驱动回到失速裕度目标，例如，如图7所示的在失速裕度信号超过裕度阈值之后。以这种方式，可以维持相对平坦或恒定的失速裕度(例如，在失速裕度目标处)。与传统的控制方案相比，随着时间推移逐渐调节功率管理调度同时相对于压缩机失速维持足够的裕度在发动机的寿命期间提供了增强的发动机性能(例如，如图6中的图形表示的)。

在(418)处，方法(400)包括由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整或被调节的功率管理调度来引起对一个或多个发动机系统的调整。例如，可以调整一个或多个发动机系统，使得可以改变通过或穿过压缩机元件的质量流量。这样，可以避免压缩机失速。

例如，在一些实施方式中，一个或多个发动机系统可以包括一个或多个可变几何形状部件。因此，在这种实施方式中，在(418)处由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对一个或多个发动机系统的调整包括由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对一个或多个可变几何形状部件的调整。例如，可变几何形状部件可以包括图2所示的可变几何形状部件86。

在其它实施方式中，一个或多个发动机系统可以包括燃料系统，更具体地，包括燃料系统的燃料计量装置。因此，在这种实施方式中，在(418)处由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对一个或多个发动机系统的调整包括由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对燃料计量装置的调整。例如，燃料计量装置可包括图2所示的燃料计量装置92。当燃料计量装置被调整时，对于特定的功率设置，可以改变到燃烧室26的燃料的质量流量。

在其它实施方式中，一个或多个发动机系统可以包括发动机的风扇或可操作地联接到其上的螺旋桨。在这样的实施方式中，在(418)处由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对一个或多个发动机系统的调整包括由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对发动机的风扇的调整。例如，风扇可以是图2所示的风扇38。在其它实施方式中，风扇可以是与发动机可操作地联接的螺旋桨。在一些实施方式中，风扇的调整可以是针对给定功率设置的风扇速度的调整。附加地或替代地，在一些实施方式中，风扇或螺旋桨的调整可以是风扇或螺旋桨叶片围绕其各自轴线的桨距的调整。

在又一些实施方式中，一个或多个发动机系统可以包括一个或多个泄放阀(例如，沿着发动机的核心空气流动路径定位的泄放阀)。在这种实施方式中，在(418)处由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对一个或多个发动机系统的调整包括由一个或多个计算装置至少部分地基于被调整的功率管理调度来引起对发动机的泄放阀的调整。例如，泄放阀可以是图2所示的泄放阀88。泄放阀的调整可改变通过发动机的核心空气流动路径的质量流量，并因此改变压缩机元件的质量流量。

图13提供了根据本公开的示例性实施例的示例性计算系统500。这里描述的控制器120可以包括各种部件并执行例如下面描述的计算系统500的各种功能。

如图13所示，计算系统500可以包括一个或多个计算装置510。计算装置510可以包括一个或多个处理器510A和一个或多个存储装置510B。一个或多个处理器510A可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器，微控制器，集成电路，逻辑装置和/或其它合适的处理装置。一个或多个存储装置510B可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其它存储装置。

一个或多个存储装置510B可存储可由一个或多个处理器510A访问的信息，包括可由一个或多个处理器510A执行的计算机可读指令510C。指令510C可以是当由一个或多个处理器510A执行时使一个或多个处理器510A执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令510C可以由一个或多个处理器510A执行，以使得一个或多个处理器510A执行操作，诸如配置了计算系统500和/或计算装置510的任何操作和功能中，诸如用于控制如本文所述的发动机的操作。例如，方法(400)可以全部或部分地由计算系统500实现。因此，方法(400)可以至少部分地是计算机实施的方法，使得示例性方法(400)的至少一些步骤由一个或多个计算装置(例如计算系统500的示例性计算装置510)执行。指令510C可以是用任何合适的编程语言编写的软件，或者可以以硬件实现。附加地和/或可替代地，指令510C可以在处理器510A上的逻辑和/或虚拟分离的线程中被执行。存储装置510B可进一步存储可由处理器510A访问的数据510D。例如，数据510D可以包括模型，数据库等。例如，数据510D可以包括图10的数据库140。

计算装置510还可以包括被用于例如与系统500的其它部件通信的网络接口510E(例如，经由网络)。网络接口510E可以包括用于与一个或多个网络连接的任何合适的部件，包括例如发射机，接收器，端口，控制器，天线和/或其它合适的部件。诸如远程计算系统200的一个或多个外部装置可以被配置为从计算装置510接收一个或多个命令或数据，或者向计算装置510提供一个或多个命令或数据。此外，通信接口510E可以包括一个或多个传感器和效应器接口，例如，使得计算装置可以与控制系统的一个或多个传感器(例如，传感器110、112、114等)通信。

这里讨论的技术参考基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的行动以及向基于计算机的系统发送和从基于计算机的系统发送的信息。本领域的普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许在部件之间的任务和功能的各种可能的配置，组合和划分。例如，这里讨论的过程可以使用单个计算装置或多个计算装置组合工作来实现。数据库，存储器，指令和应用可以在单个系统上实现，或者分布在多个系统上。分布式部件可以顺序地或并行地操作。

尽管各种实施例的具体特征可能在一些附图中示出而在其他附图中未示出，但是这仅是为了方便。根据本公开的原理，附图的任何特征可以与任何其他附图的任何特征组合地参考和/或要求。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：

1.一种用于具有压缩机元件的发动机的控制系统，所述控制系统包括：传感器，所述传感器能够操作以感测与所述压缩机元件相关联的操作特性；与所述传感器通信地联接的一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置被配置为：从所述传感器接收指示与所述压缩机元件相关联的所述操作特性的数据；至少部分地基于所接收到的数据来确定指示所述压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号；至少部分地基于所确定的信号来确定所述压缩机元件的健康状态标志；至少部分地基于所述压缩机元件的所述健康状态标志来确定用于调整所述发动机的功率管理调度的校正调节；以及至少部分地基于所述校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度。

2.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：监视指示所述压缩机元件随着时间推移的剩余失速裕度的所述信号，以确定所述信号是否超过裕度阈值，并且其中，所述一个或多个计算装置被配置为当所述信号超过所述裕度阈值时，至少部分地基于所述信号来确定所述压缩机元件的所述健康状态标志。

3.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述健康状态标志指示所述压缩机元件的失速裕度丢失。

4.根据任何在前条项的控制系统，其中，在确定用于调整所述发动机的所述功率管理调度的所述校正调节时，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：使所述压缩机元件的所述失速裕度丢失/劣化与多个校正调节中的一个校正调节相关。

5.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：确定所述失速裕度丢失是否超过裕度丢失阈值；以及至少部分地基于所述失速裕度丢失是否超过所述裕度丢失阈值来使得维护通知被发送，并且其中如果所述失速裕度丢失超过所述裕度丢失阈值，则所述一个或多个计算装置使得所述维护通知被发送。

6.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：设置失速裕度目标，并且其中，所述一个或多个计算装置被配置为至少部分地基于所述失速裕度目标来确定用于调整所述发动机的所述功率管理调度的所述校正调节，并且其中，当至少部分地基于所述校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度时，指示所述压缩机元件的所述失速裕度的所述信号返回到所述失速裕度目标。

7.根据任何在前条项的控制系统，其中，与所述压缩机元件相关联的所述操作特性是遍及所述压缩机元件或在所述压缩机元件处的压力和温度中的至少一个。

8.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的一个或多个可变几何形状部件的调整。

9.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的燃料计量装置的调整。

10.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的风扇的调整。

11.根据任何在前条项的控制系统，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的泄放阀的调整。

12.一种方法，包括：操作具有压缩机元件的发动机；由一个或多个计算装置设置与所述压缩机元件相关联的失速裕度目标；由所述一个或多个计算装置接收指示与所述发动机的所述压缩机元件相关联的操作特性的数据；由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所接收到的数据来确定指示所述压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号；由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的信号来确定所述压缩机元件的健康状态标志；由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所述健康状态标志和所述失速裕度目标来确定用于调整所述发动机的功率管理调度的校正调节；以及由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度。

13.根据任何在前条项的方法，其中，由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的信号来确定所述压缩机元件的所述健康状态标志包括至少部分地基于所确定的信号来确定所述压缩机元件的所述失速裕度丢失。

14.根据任何在前条项的方法，进一步包括：监视指示所述压缩机元件随着时间推移的剩余失速裕度的信号，以确定所述信号是否超过裕度阈值，并且其中，所述一个或多个计算装置被配置为仅当所述信号超过所述裕度阈值时，至少部分地基于所述信号来确定所述压缩机元件的所述健康状态标志。

15.根据任何在前条项的方法，其中，所述失速裕度丢失作为失速裕度计数被跟踪，并且其中由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所述健康状态标志和所述失速裕度目标来确定用于调整所述发动机的所述功率管理调度的所述校正调节包括，针对设置的所述失速裕度目标和所述发动机的功率设置，使所述失速裕度计数与多个校正调节中的一个校正调节相关，并且其中选择相关的校正调节，用于调整所述功率管理调度。

16.根据任何在前条项的方法，其中，由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所确定的校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度将指示所述压缩机元件随着时间推移的所述失速裕度的所述信号驱动回到所述失速裕度目标。

17.根据任何在前条项的方法，进一步包括：由所述一个或多个计算装置至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的一个或多个发动机系统的调整，从而改变经过所述压缩机元件的质量流量。

18.一种涡轮发动机，包括：压缩机元件；传感器，所述传感器能够操作以感测与所述压缩机元件相关联的操作特性；与所述传感器通信地联接的一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置被配置为：从所述传感器接收指示与所述压缩机元件相关联的所述操作特性的数据；将所述数据转换为指示所述压缩机元件的失速裕度的信号；至少部分地基于所述信号来确定所述压缩机元件的健康状态标志；至少部分地基于所述健康状态标志来确定用于调整所述发动机的功率管理调度的校正调节；以及至少部分地基于所述校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度。

19.根据任何在前条项的涡轮发动机，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：监视所转换的信号以确定所述信号是否超过裕度阈值，并且其中，在至少部分地基于所述信号来确定所述压缩机元件的所述健康状态标志时，所述控制器被配置为：如果所述信号超过所述裕度阈值，则至少部分地基于所述信号来确定所述压缩机元件的失速裕度丢失。

20.根据任何在前条项的涡轮发动机，进一步包括：与所述控制器通信地联接的一个或多个发动机系统，并且其中所述一个或多个计算装置进一步被配置为：至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的一个或多个发动机系统的调整，从而改变经过所述压缩机元件的质量流量。

Claims (10)

1.一种用于具有压缩机元件的发动机的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

传感器，所述传感器能够操作以感测与所述压缩机元件相关联的操作特性；

与所述传感器通信地联接的一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置被配置为：

从所述传感器接收指示与所述压缩机元件相关联的所述操作特性的数据；

至少部分地基于所接收到的数据来确定指示所述压缩机元件随着时间推移的失速裕度的信号；

至少部分地基于所确定的信号来确定所述压缩机元件的健康状态标志；

至少部分地基于所述压缩机元件的所述健康状态标志来确定用于调整所述发动机的功率管理调度的校正调节；以及

至少部分地基于所述校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

监视指示所述压缩机元件随着时间推移的剩余失速裕度的所述信号，以确定所述信号是否超过裕度阈值，并且

其中，所述一个或多个计算装置被配置为当所述信号超过所述裕度阈值时，至少部分地基于所述信号来确定所述压缩机元件的所述健康状态标志。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，所述健康状态标志指示所述压缩机元件的失速裕度丢失。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，其中，在确定用于调整所述发动机的所述功率管理调度的所述校正调节时，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

使所述压缩机元件的所述失速裕度丢失/劣化与多个校正调节中的一个校正调节相关。

5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

确定所述失速裕度丢失是否超过裕度丢失阈值；以及

至少部分地基于所述失速裕度丢失是否超过所述裕度丢失阈值来使得维护通知被发送，并且其中如果所述失速裕度丢失超过所述裕度丢失阈值，则所述一个或多个计算装置使得所述维护通知被发送。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

设置失速裕度目标，并且

其中，所述一个或多个计算装置被配置为至少部分地基于所述失速裕度目标来确定用于调整所述发动机的所述功率管理调度的所述校正调节，并且其中，当至少部分地基于所述校正调节来调整所述发动机的所述功率管理调度时，指示所述压缩机元件的所述失速裕度的所述信号返回到所述失速裕度目标。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，与所述压缩机元件相关联的所述操作特性是遍及所述压缩机元件或在所述压缩机元件处的压力和温度中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的一个或多个可变几何形状部件的调整。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的燃料计量装置的调整。

10.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，其中，所述一个或多个计算装置进一步被配置为：

至少部分地基于所述发动机的被调整的所述功率管理调度来引起对所述发动机的风扇的调整。

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