CN112173078A - 螺旋桨组件和桨距控制单元 - Google Patents

Abstract

提供一种与发动机可操作地联接的可变桨距螺旋桨组件和用于控制该可变桨距螺旋桨组件的多个螺旋桨叶片的桨距的方法。在一个示例方面，可变桨距螺旋桨组件包括用于将超速、顺桨和反桨功能性结合在单个副控制阀中的特征。副控制阀可操作来选择性地允许受控量的液压流体流到或流出变桨促动组件，使得螺旋桨叶片的桨距可被调节以在恒速模式、顺桨模式和反桨模式中的一种模式下操作可变桨距螺旋桨组件。

Description

螺旋桨组件和桨距控制单元

技术领域

本公开大体上涉及螺旋桨控制单元。

背景技术

用于飞行器的可变桨距螺旋桨组件被可操作地构造成将螺旋桨组件的螺旋桨叶片调节多个叶片角度。以这种方式，螺旋桨叶片可被调节到一螺旋桨叶片角度，该角度对于给定的飞行状况或对于地面操作优化发动机性能。为了调节螺旋桨叶片的螺旋桨叶片角度，可变桨距螺旋桨组件典型地包括桨距控制单元。某些桨距控制单元可包括主桨距控制阀或调控器。基于一个或多个输入信号，主控制阀选择性地允许一定量的液压流体流向定位在螺旋桨组件内的变桨促动组件或从变桨促动组件排出。通过改变变桨促动组件中的液压流体的量，螺旋桨叶片的叶片角度可被设定为期望的桨距。

对于恒速可变桨距螺旋桨组件，桨距控制单元被构造成通过调节螺旋桨叶片角度以响应于变化的飞行状况而改变螺旋桨上的负载来保持恒定的发动机速度。特别地，主控制阀调整螺旋桨叶片的桨距以保持基准速度。在一些情况下，螺旋桨组件可经历超速状况，这发生在螺旋桨转速(RPM)增加到基准速度以上时，并且在一些情况下，螺旋桨组件可经历欠速状况，这发生在螺旋桨转速降低到基准速度以下时。当经历超速或欠速状况时，主控制阀控制通过系统的液压流体流，使得螺旋桨组件返回到在速(onspeed)状况，或者发动机的实际转速与基准速度相同的状况。

此外，一些可变桨距螺旋桨组件被构造为顺桨(feather)螺旋桨组件。这种顺桨螺旋桨组件典型地包括螺线管操作的顺桨阀。螺线管操作的顺桨阀被可操作地构造成将螺旋桨组件切换到顺桨模式。顺桨模式可由飞行员通过专用的驾驶舱开关来命令，可在正常停机后由发动机控制器来命令，或者可在检测到发动机熄火或动力意外突然降低时由发动机控制器自动命令(即自动顺桨)。这种常规的螺线管操作的顺桨阀和伴随的感测部件可增加发动机的重量，这对发动机的效率是不利的。

此外，一些可变桨距螺旋桨组件包括地面β(beta)或反桨模式功能性。例如，一些螺旋桨组件包括地面β使能螺线管和地面β使能阀，其有效地使螺旋桨叶片能够移动到精细桨距位置(例如用于在地面滑行)或反桨角度(例如用于倒退和制动)。这些常规的螺线管和阀可增加发动机的重量，这对发动机的效率是不利的。

发明内容

本公开涉及一种可变桨距螺旋桨组件，其用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的发动机，可变桨距螺旋桨组件包括：多个螺旋桨叶片，其能够围绕轴向方向旋转并沿周向方向间隔开，各个螺旋桨叶片能够围绕相应的变桨轴线旋转多个叶片角度，变桨轴线各自在径向方向上延伸；变桨促动组件，其用于将多个螺旋桨叶片调节多个叶片角度，并且包括限定腔室的螺旋桨导流帽；以及桨距控制单元，其包括至少一个电动液压伺服阀和至少一个阀，至少一个电动液压伺服阀可操作来选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件的螺旋桨导流帽，并且当液压流体不位于至少一个电动液压伺服阀的入口端口处时，限定缺油状况，至少一个阀选择性地将螺旋桨导流帽流通地联接到至少一个电动液压伺服阀的入口端口。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，至少一个阀是单向阀，该单向阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到至少一个电动液压伺服阀的入口端口的出口，并且在缺油状况期间，该单向阀被构造成将螺旋桨导流帽流通地联接到至少一个电动液压伺服阀的入口端口。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，至少一个电动液压伺服阀是具有第一级和第二级的主桨距控制阀，并且单向阀选择性地与第一级流通地联接。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，与没有至少一个阀的桨距控制单元相比，多个螺旋桨叶片在缺油状况期间以更低的速度移动到顺桨模式。

本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，至少一个阀是桨距锁定阀，该桨距锁定阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口和成组的出口，并且在缺油状况期间，桨距锁定阀被构造成将螺旋桨导流帽与至少一个电动液压伺服阀的入口端口在流通方面脱开。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，至少一个电动液压伺服阀包括主控制阀和副控制阀，主控制阀可操作来选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件，副控制阀能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节，并且可操作来至少部分地基于副控制阀的模式而选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，成组的出口包括流通地联接到主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，桨距锁定阀包括阀体，该阀体能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，第一出口和第二出口与入口流通地联接，在第二位置，第三出口流通地联接到入口。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，阀体被构造成能够基于在缺油状况期间引起的内部压力的降低而从第一位置移动到第二位置。本公开的各方面的任何排列还可包括螺线管阀，该螺线管阀流通地联接在第三出口和排放管线之间，并且可操作来选择性地打开和关闭通过排放管线的液压流体流。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，螺线管阀是用户促动式或自动控制器促动式中的一种。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，螺线管阀的促动会打开通过排放管线的液压流体流。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，副控制阀包括限定腔室的阀体和能够在腔室内移动的阀芯，并且其中，阀芯限定第一凹槽和第二凹槽，并且其中，当阀芯处于至少一个恒速位置或至少一个反桨位置时，主控制阀与第一凹槽流通地连接。

本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，变桨促动组件包括：控制活塞，其能够在螺旋桨导流帽内平移；活塞杆，其连接到控制活塞并延伸到发动机的螺旋桨齿轮箱中，该活塞杆能够与控制活塞一致地平移；油传输轴承，其在发动机的螺旋桨齿轮箱内围绕活塞杆，并限定与副控制阀流通地连接的飞行通道(gallery)和与副控制阀流通地连接的地面通道；以及β管，其被包围在活塞杆内并将飞行通道与螺旋桨导流帽的腔室流通地连接。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，飞行通道导管将副控制阀与飞行通道流通地连接，并且地面通道导管将副控制阀与地面通道流通地连接。

本发明还涉及一种用于控制由动力装置驱动的可变桨距螺旋桨组件的方法，动力装置限定轴向方向和径向方向并且包括控制器，可变桨距螺旋桨组件具有：多个螺旋桨叶片，其能够围绕轴向方向旋转并且能够围绕相应的变桨轴线调节，变桨轴线各自沿着径向方向延伸；螺旋桨控制系统，其包括用于围绕螺旋桨叶片的相应的变桨轴线促动螺旋桨叶片的变桨促动组件和桨距控制单元，桨距控制单元用于驱动变桨促动组件，并且包括均与控制器通信联接的主控制阀和副控制阀，主控制阀和副控制阀各自被构造成选择性地控制流到或流出变桨促动组件的液压流体流，该方法包括：操作动力装置；由控制器控制能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节的副控制阀，以选择性地允许受控量的液压流体流到或流出变桨促动组件；在缺油状况期间，经由至少一个阀来从可变桨距螺旋桨组件的螺旋桨导流帽选择性地转移液压流体。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，至少一个阀是单向阀，该单向阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到主控制阀的入口端口的出口，并且在缺油状况期间，该单向阀提供从螺旋桨导流帽到主控制阀的入口端口的流通联接。本公开的各方面的任何排列还可包括在副控制阀失效时用主控制阀控制顺桨。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，至少一个阀是桨距锁定阀，该桨距锁定阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口、流通地联接到主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口，并且其中，选择性地转移液压流体包括移动能够在第一位置或第二位置之间移动的阀体，在第一位置，第一出口和第二出口与入口流通地联接，在第二位置，第三出口流通地联接到入口。本公开的各方面的任何排列还可包括：其中，从螺旋桨导流帽选择性地转移液压流体还包括打开排放管线上的阀以产生顺桨状况。

技术方案1. 一种可变桨距螺旋桨组件，其用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的发动机，所述可变桨距螺旋桨组件包括：

多个螺旋桨叶片，其能够围绕所述轴向方向旋转并沿着所述周向方向间隔开，所述多个螺旋桨叶片中的各个螺旋桨叶片能够围绕相应的变桨轴线旋转多个叶片角度，所述变桨轴线各自在所述径向方向上延伸；

变桨促动组件，其用于将所述多个螺旋桨叶片调节所述多个叶片角度，并包括限定腔室的螺旋桨导流帽；和

桨距控制单元，其包括：

至少一个电动液压伺服阀，其可操作来选择性地允许液压流体流到或流出所述变桨促动组件的所述螺旋桨导流帽，并且当液压流体不位于所述至少一个电动液压伺服阀的入口端口处时，限定缺油状况；和

至少一个阀，其选择性地将所述螺旋桨导流帽流通地联接到所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口。

技术方案2. 根据技术方案1所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个阀是单向阀，所述单向阀具有流通地联接到所述螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口的出口，并且在所述缺油状况期间，所述单向阀被构造成将所述螺旋桨导流帽流通地联接到所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口。

技术方案3. 根据技术方案2所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个电动液压伺服阀是具有第一级和第二级的主桨距控制阀，并且所述单向阀选择性地与所述第一级流通地联接。

技术方案4. 根据技术方案2所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，与没有所述至少一个阀的所述桨距控制单元相比，所述多个螺旋桨叶片在所述缺油状况期间以更低的速度移动到顺桨模式。

技术方案5. 根据技术方案1所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个阀是桨距锁定阀，所述桨距锁定阀具有流通地联接到所述螺旋桨导流帽的入口和成组的出口，并且在所述缺油状况期间，所述桨距锁定阀被构造成将所述螺旋桨导流帽与所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口在流通方面脱开。

技术方案6. 根据技术方案5所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个电动液压伺服阀包括主控制阀和副控制阀，所述主控制阀可操作来选择性地允许液压流体流到或流出所述变桨促动组件，所述副控制阀能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节，并且可操作来至少部分地基于所述副控制阀的模式而选择性地允许液压流体流到或流出所述变桨促动组件。

技术方案7. 根据技术方案6所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述成组的出口包括流通地联接到所述主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到所述副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口。

技术方案8. 根据技术方案7所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述桨距锁定阀包括阀体，所述阀体能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第一出口和所述第二出口与所述入口流通地联接，在所述第二位置，所述第三出口流通地联接到所述入口。

技术方案9. 根据技术方案8所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述阀体被构造成能够基于在所述缺油状况期间引起的内部压力的降低而从所述第一位置移动到所述第二位置。

技术方案10. 根据技术方案7所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，还包括螺线管阀，所述螺线管阀流通地联接在所述第三出口和所述排放管线之间，并且可操作来选择性地打开和关闭通过所述排放管线的液压流体流。

技术方案11. 根据技术方案10所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述螺线管阀是用户促动式或自动控制器促动式中的一种。

技术方案12. 根据技术方案10所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述螺线管阀的促动会打开通过所述排放管线的所述液压流体流。

技术方案13. 根据技术方案6所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述副控制阀包括限定腔室的阀体和能够在所述腔室内移动的阀芯，并且其中，所述阀芯限定第一凹槽和第二凹槽，并且其中，当所述阀芯处于至少一个恒速位置或至少一个反桨位置时，所述主控制阀与所述第一凹槽流通地连接。

技术方案14. 根据技术方案6所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述变桨促动组件还包括：

控制活塞，其能够在所述螺旋桨导流帽内平移；

活塞杆，其连接到所述控制活塞并延伸到所述发动机的螺旋桨齿轮箱中，所述活塞杆能够与所述控制活塞一致地平移；

油传输轴承，其在所述发动机的所述螺旋桨齿轮箱内围绕所述活塞杆，并限定与所述副控制阀流通地连接的飞行通道和与所述副控制阀流通地连接的地面通道；和

β管，其被包围在所述活塞杆内并将所述飞行通道与所述螺旋桨导流帽的所述腔室流通地连接。

技术方案15. 根据技术方案14所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，飞行通道导管将所述副控制阀与所述飞行通道流通地连接，并且地面通道导管将所述副控制阀与所述地面通道流通地连接。

技术方案16. 一种用于控制由动力装置驱动的可变桨距螺旋桨组件的方法，所述动力装置限定轴向方向和径向方向并且包括控制器，所述可变桨距螺旋桨组件具有：多个螺旋桨叶片，其能够围绕所述轴向方向旋转并且能够围绕相应的变桨轴线调节，所述变桨轴线各自沿着所述径向方向延伸；螺旋桨控制系统，其包括用于围绕所述螺旋桨叶片的相应的变桨轴线促动所述螺旋桨叶片的变桨促动组件和桨距控制单元，所述桨距控制单元用于驱动所述变桨促动组件的桨距控制单元，并且包括均与所述控制器通信联接的主控制阀和副控制阀，所述主控制阀和所述副控制阀各自被构造成选择性地控制流到或流出所述变桨促动组件的液压流体流，所述方法包括：

操作所述动力装置；

由所述控制器控制能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节的所述副控制阀，以选择性地允许受控量的液压流体流到或流出所述变桨促动组件；和

在缺油状况期间，经由至少一个阀来从所述可变桨距螺旋桨组件的螺旋桨导流帽选择性地转移液压流体。

技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其特征在于，所述至少一个阀是单向阀，所述单向阀具有流通地联接到所述螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到所述主控制阀的入口端口的出口，并且在所述缺油状况期间，所述单向阀提供从所述螺旋桨导流帽到所述主控制阀的所述入口端口的流通联接。

技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，还包括在所述副控制阀失效时用所述主控制阀控制顺桨。

技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其特征在于，所述至少一个阀是桨距锁定阀，所述桨距锁定阀具有流通地联接到所述螺旋桨导流帽的入口、流通地联接到所述主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到所述副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口，并且其中，选择性地转移所述液压流体包括移动能够在第一位置或第二位置之间移动的阀体，在所述第一位置，所述第一出口和所述第二出口与所述入口流通地联接，在所述第二位置，所述第三出口流通地联接到所述入口。

技术方案20. 根据技术方案19所述的方法，其特征在于，从所述螺旋桨导流帽选择性地转移所述液压流体还包括打开所述排放管线上的阀以产生顺桨状况。

附图说明

图1是如本文所述的根据本公开的示例的示例燃气涡轮发动机的侧视图。

图2是图1的燃气涡轮发动机的透视剖视图。

图3是图1的燃气涡轮发动机的示例螺旋桨控制系统的示意图。

图4是图3的螺旋桨控制系统的螺旋桨控制单元的示意图，其描绘处于恒速模式的副控制阀。

图5是图4的螺旋桨控制单元的示意图，其描绘处于顺桨模式的副控制阀。

图6是图4的螺旋桨控制单元的示意图，其描绘处于反桨模式的副控制阀。

图7是图1的燃气涡轮发动机的示例控制器。

图8示出在正常模式和缺油模式下的桨距控制阀行为。

图9是具有附加单向阀的图1的燃气涡轮发动机的示例螺旋桨控制系统的示意图。

图10示出具有附加单向阀的系统中正常模式和缺油模式下的桨距控制阀行为。

图11是图1的燃气涡轮发动机的示例螺旋桨控制系统的示意图，其中桨距锁定阀处于第一位置。

图12是图11的螺旋桨控制单元的示意图，其中桨距锁定阀处于第二位置，并且其描绘处于允许顺桨的打开状况的螺线管阀。

具体实施方式

本发明大体上涉及可变桨距螺旋桨组件以及因此用于控制可变桨距螺旋桨组件的多个螺旋桨叶片的桨距(包括在缺油状况期间)的方法。在一个示例方面，可变桨距螺旋桨组件包括用于将超速、顺桨和反桨使能功能性结合在单个电动液压伺服阀(EHSV)中的特征。特别地，在一个示例方面，可变桨距螺旋桨组件包括副EHSV控制阀，其被可操作地构造成保护螺旋桨组件和发动机免受超速状况的影响，并且更一般地用于在飞行期间将螺旋桨组件和发动机保持在在速状况，以及在主桨距控制阀失效或者以其它方式无响应或者操作状况需要的情况下提供顺桨功能性。此外，副控制阀被可操作地构造成能够实现反桨功能性。也就是说，副控制阀被构造成使得螺旋桨叶片能够被促动到反桨桨距，例如，以产生反向推力。副控制阀可操作来选择性地允许受控量的液压流体流到或流出变桨促动组件，使得螺旋桨叶片的桨距可被调节以在恒速模式、顺桨模式和反桨模式中的一种模式下操作可变桨距螺旋桨组件。

本公开能够实现这样的方法和桨距控制单元，其在缺油状况期间经由至少一个阀从可变桨距螺旋桨组件的螺旋桨导流帽选择性地转移液压流体。这允许预先阻止或完全排除顺桨模式。设想到，在必要时，可命令紧急顺桨。

如本文所用，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来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。如本文所用，“一组”可包括任意数量的分别描述的元件，包括仅一个元件。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体流出的方向，“下游”是指流体流向的方向。所有方向参考(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅用于标识目的，以帮助读者理解本公开，而不产生限制，特别是关于位置、取向或本公开的用途的限制。连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)应被广义地解释，并且可在一系列元件之间包括中间构件且在元件之间包括相对运动，除非另有说明。照此，连接参考不一定推断两个元件直接连接并且彼此之间是固定关系。示例性附图仅用于说明的目的，并且本文所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可变化。

图1和图2提供根据本公开的示例的示例引擎100的各种视图。特别地，图1提供发动机100的侧视图，并且图2提供图1的发动机100的透视剖视图。如图1所示，发动机100是燃气涡轮发动机，更具体地说，是涡轮螺旋桨发动机。燃气涡轮发动机100限定轴向方向A、径向方向R和围绕轴向方向A延伸360度(360°)的周向方向C(图2)。燃气涡轮发动机100还限定沿着轴向方向A延伸的纵向或轴向中心线102。燃气涡轮发动机100大体上沿着轴向方向A在第一端部103和第二端部105(它们分别是前端部和后端部)之间延伸。一般来讲，燃气涡轮发动机100包括气体发生器或核心涡轮发动机104和螺旋桨组件106，螺旋桨组件106能够围绕轴向中心线102或更一般地围绕轴向方向A旋转。

如图2中最佳示出的，核心涡轮发动机104大体上包括呈串联流布置的压缩机部段110、燃烧部段112、涡轮部段114和排气部段116。核心空气流路径118从环形入口120延伸到排气部段116的一个或多个排气出口122，使得压缩机部段110、燃烧部段112、涡轮部段114和排气部段116处于流体连通。

压缩机部段110可包括一个或多个压缩机，诸如高压压缩机(HPC)和低压压缩机(LPC)。对于该示例，压缩机部段110包括四级轴向单离心压缩机。特别地，压缩机包括成连续级的压缩机定子静叶和转子叶片(未标记)，以及定位在成轴向级的定子静叶和转子叶片下游的叶轮(未标记)。燃烧部段112包括逆流燃烧器(未标记)和一个或多个燃料喷嘴(未示出)。涡轮部段114可限定一个或多个涡轮，诸如高压涡轮(HPT)和低压涡轮(LPT)。对于该示例，涡轮部段114包括用于驱动压缩机部段110的压缩机的两级HPT 126。HPT 126包括成两个连续级的定子静叶和涡轮叶片(未标记)。涡轮部段114还包括驱动螺旋桨齿轮箱134的三级自由或动力涡轮机128，螺旋桨齿轮箱134又驱动螺旋桨组件106(图1)。排气部段116包括一个或多个排气出口122，用于将燃烧产物导引到环境空气中。

仍然参考图2，核心涡轮发动机104可包括一个或多个轴。对于该示例，燃气涡轮发动机100包括压缩机轴130和自由或动力轴132。压缩机轴130将涡轮部段114与压缩机部段110驱动地联接，以驱动压缩机的旋转部件。动力轴132驱动地联接动力涡轮128以驱动螺旋桨齿轮箱134的齿轮系140，该齿轮系140又以降低的转速经由扭矩输出或螺旋桨轴136向螺旋桨组件106(图1)可操作地提供动力和扭矩。螺旋桨轴136的前端部包括凸缘137，该凸缘137提供安装接口，以将螺旋桨组件106附接到核心涡轮发动机104。

螺旋桨齿轮箱134被包围在齿轮箱壳体138内。对于该示例，壳体138包围周转齿轮系140，周转齿轮系140包括恒星齿轮142和围绕恒星齿轮142设置的多个行星齿轮144。行星齿轮144被构造成围绕恒星齿轮142公转。环形齿轮146定位在恒星齿轮142和行星齿轮144的轴向前方。随着行星齿轮144围绕恒星齿轮142旋转，扭矩和动力被传递到环形齿轮146。如图所示，环形齿轮146可操作地联接到螺旋桨轴136或以其它方式与螺旋桨轴136成一体。在一些示例中，齿轮系140还可包括附加的行星齿轮，其径向地设置在多个行星齿轮144和恒星齿轮142之间或者多个行星齿轮144和环形齿轮146之间。此外，齿轮系140还可包括附加的环形齿轮。

如上所指，核心涡轮发动机104通过动力轴132向螺旋桨齿轮箱134传递动力和扭矩。动力轴132驱动恒星齿轮142，恒星齿轮142又围绕恒星齿轮142驱动行星齿轮144。行星齿轮144又驱动环形齿轮146，环形齿轮146与螺旋桨轴136可操作地联接。以这种方式，从动力涡轮128提取的能量支持螺旋桨轴136的操作，并且通过动力齿轮系140，动力轴132的相对高的转速被降低到对于螺旋桨组件106更合适的转速。

此外，燃气涡轮发动机100包括控制核心涡轮发动机104和螺旋桨组件106的一个或多个控制器280。对于该示例，控制器280是用于全权限数字发动机(FADEC)系统的单个单元控制设备，全权限数字发动机(FADEC)系统可操作来提供核心涡轮发动机104的全数字控制，并且在一些示例中，提供螺旋桨组件106的全数字控制。图1和图2所示示例中描绘的控制器280可控制核心涡轮发动机104和螺旋桨组件106的各个方面。例如，控制器280可从传感或数据收集设备接收一个或多个信号，并且可至少部分地基于接收的信号来确定多个螺旋桨叶片150围绕其相应的变桨轴线的叶片角度，以及它们围绕轴向方向A的旋转速度。控制器280又可基于这样的信号来控制燃气涡轮发动机100的一个或多个部件。例如，至少部分地基于一个或多个速度或叶片桨距信号(或两者)，控制器280可被可操作地构造成控制一个或多个阀，使得一定量的液压流体可从燃气涡轮发动机100的变桨促动组件输送或返回，如本文将更详细地描述的那样。本文将同样详细描述控制器280的内部部件。

参考图1，在燃气涡轮发动机100的操作期间，由箭头148指示的一定量的空气穿过多个螺旋桨叶片150，这些螺旋桨叶片150沿着周向方向C彼此周向地间隔开，并且围绕轴向方向A设置，并且对于该示例更具体地围绕轴向中心线102设置。螺旋桨组件106包括整流罩163，整流罩163的空气动力学轮廓设计成便于气流通过多个螺旋桨叶片150。整流罩163能够与螺旋桨叶片150一起围绕轴向方向A旋转，并包围螺旋桨组件106的各种部件，诸如例如毂、螺旋桨变桨促动器、活塞/缸促动机构等。由箭头152指示的第一部分空气被引导或导引到核心涡轮发动机104的外部，以提供推进。由箭头154指示的第二部分空气被引导或导引通过燃气涡轮发动机100的环形入口120。

如图2所示，第二部分空气154通过环形入口120进入，并且向下游流到压缩机部段110，在该示例中，这是沿着轴向方向A的向前方向。随着第二部分空气154通过压缩机部段110朝向燃烧部段112向下游流动，第二部分空气154被逐渐压缩。

由箭头156指示的压缩空气流入燃烧部段112，在这里，燃料被引入，与压缩空气156的至少一部分混合，并点燃以形成燃烧气体158。燃烧气体158向下游流入涡轮部段114，导致涡轮部段114的旋转构件旋转，这进而支持压缩机部段110和螺旋桨组件106中分别联接的旋转构件的操作。特别地，HPT 126从燃烧气体158中提取能量，导致涡轮叶片旋转。HPT126的涡轮叶片的旋转导致压缩机轴130旋转，并且作为结果，压缩机的旋转部件围绕轴向方向A旋转。以类似的方式，动力涡轮128从燃烧气体158提取能量，导致动力涡轮128的叶片围绕轴向方向A旋转。动力涡轮128的涡轮叶片的旋转导致动力轴132旋转，这进而驱动螺旋桨齿轮箱134的动力齿轮系140。

螺旋桨齿轮箱134进而以降低的转速和期望的扭矩量将由动力轴132提供的动力传递给螺旋桨轴136。螺旋桨轴136进而驱动螺旋桨组件106，使得螺旋桨叶片150围绕轴向方向A旋转，并且更具体地，对于该示例，围绕燃气涡轮发动机100的轴向中心线102旋转。由160表示的排气通过排气出口122离开核心涡轮发动机104到达环境空气中。

应当理解，本文所述的示例燃气涡轮发动机100仅作为示例提供。例如，在其它示例中，发动机可包括任何合适数量或类型的压缩机(诸如例如，逆流和/或轴向压缩机)、涡轮、轴、级等。另外，在一些示例中，燃气涡轮发动机可包括任何合适类型的燃烧器，并且可不包括所描绘的示例逆流燃烧器。还应当理解，发动机可被构造为任何合适类型的燃气涡轮发动机，包括例如涡轮轴式发动机、涡轮喷气式发动机等。此外，在另一些示例中，发动机可被构造为往复式或活塞式发动机。此外，应当理解，本主题可应用于或采用任何合适类型的螺旋桨或风扇构造，包括例如牵引器构造和推动器构造。

此外，尽管上述燃气涡轮发动机100是用于推进固定翼飞行器的航空燃气涡轮发动机，但是该燃气涡轮发动机可被构造为用于诸如船舶应用的任何数量的应用中的任何合适类型的燃气涡轮发动机。此外，本发明还可在诸如风车的带有可变桨距叶片的其它设备上使用。螺旋桨组件106可由于诸如空气或水的流体穿过螺旋桨组件106的多个叶片150而旋转。

图3提供根据本公开的示例的用于控制图1和图2的燃气涡轮发动机100的螺旋桨组件106的示例螺旋桨控制系统200的示意图。如图3所描绘，螺旋桨组件106由核心涡轮发动机104(图2)通过螺旋桨轴136驱动。螺旋桨轴136又驱动毂162，多个螺旋桨叶片150在径向方向R上从毂162向外延伸。随着螺旋桨轴136围绕轴向方向A旋转，毂162又使螺旋桨叶片150围绕轴向方向A旋转。螺旋桨控制系统200包括用于控制螺旋桨叶片150围绕轴向方向A的旋转速度和螺旋桨叶片150的桨距的特征，以及用于保护螺旋桨组件106的部件的特征。如图3所示，螺旋桨控制系统200包括变桨促动组件202、桨距控制单元204、动力杆206和控制器280。

一般来讲，变桨促动组件202被可操作地构造成将多个螺旋桨叶片150调节多个叶片角度。换句话说，变桨促动组件202被可操作地构造成使各个螺旋桨叶片150围绕在径向方向R上延伸的相应变桨轴线P旋转(各个变桨轴线P相对于相应的螺旋桨叶片150)。对于图3的示例，变桨促动组件202被可操作地构造成在高桨距叶片角度或粗桨距叶片角度(包括全顺桨叶片角度)到低桨距叶片角度或精细桨距叶片角度之间旋转多个螺旋桨叶片150。此外，对于该示例，变桨促动组件202被另外可操作地构造成使多个螺旋桨叶片150旋转反桨桨距角，这对于地面或滑行操作可能是有用的，特别是在飞行器包括多个发动机的情况下。在这点上，图3中描绘的示例螺旋桨组件106是可变桨距、全顺桨和反桨使能的螺旋桨组件，并且更具体地，螺旋桨组件被构造为可变桨距恒速、全顺桨、反桨使能的螺旋桨组件。飞行员或机组人员可利用一个或多个杆以上述模式之一操作螺旋桨组件106。例如，如图3所示，燃气涡轮发动机100可操作地联接到其上的飞行器包括控制杆。特别地，对于该示例，飞行器包括动力杆206。动力杆206可设置在地面范围GR内(例如，用于滑行)、飞行范围FR内或顺桨范围FT内(例如，在发动机失效的情况下)。在一些示例中，燃气涡轮发动机100可操作地联接到其上的飞行器包括其它控制杆，诸如例如状况杆(condition lever)、螺旋桨速度杆、混合杆等。

如图3中进一步所示，对于该示例，变桨促动组件202包括用于控制或调节螺旋桨叶片150的桨距的单作用系统。然而，应当理解，在其它示例中，变桨促动组件202可为双作用系统。图3的单作用系统变桨促动组件202包括壳体、缸或螺旋桨导流帽166，螺旋桨导流帽166限定腔室并包围控制活塞168，控制活塞168能够在螺旋桨导流帽166的腔室内沿着轴向方向A平移。特别地，如图所示，螺旋桨导流帽166和控制活塞168的外侧169限定腔室的第一侧173，并且螺旋桨导流帽166和控制活塞168的内侧167限定腔室的第二侧174。控制活塞168沿着轴向方向A将腔室的第一侧173与第二侧174分开。控制活塞168在其外侧169上被定位在腔室的第一侧173内的顺桨弹簧172以及与一个或多个螺旋桨叶片150可操作地联接的一个或多个配重182偏压。

控制活塞168可操作地与沿着轴向方向A延伸的活塞杆184联接。特别地，活塞杆184沿着轴向方向A从螺旋桨组件106(其中活塞杆184连接到控制活塞168)延伸到螺旋桨齿轮箱134。活塞杆184和控制活塞168能够一致地平移。活塞杆184包围也沿着轴向方向A延伸的油传输管或β管170。当螺旋桨叶片150围绕轴向方向A旋转时，活塞杆184和β管170同样能够围绕轴向方向A旋转。类似于活塞杆184，β管170至少部分地延伸到螺旋桨组件106中，并且至少部分地延伸到定位在齿轮箱壳体138内的螺旋桨齿轮箱134中(图2)。为了控制螺旋桨叶片150的叶片角度，液压流体(例如，油)可通过β管170和/或其它流体通道被供给到腔室的第二侧174(或者在双作用系统中供给到腔室的第一侧173)，以沿着轴向方向A平移控制活塞168。β管170可限定一个或多个孔口176，孔口176允许液压流体根据期望的叶片桨距从中空的β管170流到腔室的第二侧174。液压流体可通过在螺旋桨齿轮箱134内围绕活塞杆184的油传输轴承186进入和离开β管170。油传输轴承186限定环形飞行通道221和环形地面通道222。

仍然参考图3，在燃气涡轮发动机100的操作期间，弹簧172和配重182沿着轴向方向A(图3中向右的方向)不断地推动控制活塞168，使得与控制活塞168可操作地联接的螺旋桨叶片150(例如，通过活塞杆和与其联接的促动杆)被驱动向粗桨距或高桨距位置。

为了将螺旋桨叶片150向低桨距或精细桨距位置促动，一定量的液压流体被输送到腔室的第二侧174，使得足以克服弹簧172和配重182的偏压力的力被施加到控制活塞168的内侧167。控制活塞168的内侧167上的液压力沿着轴向方向A(图3中向左的方向)促动控制活塞168。这又导致活塞杆184和被包围的β管170沿着轴向方向A向前平移(或朝向图3中的左侧)。当控制活塞168沿着轴向方向A向前移动时，螺旋桨叶片150旋转到更精细或更低桨距的位置。当螺旋桨以前进模式操作时，螺旋桨叶片150在旋转到更精细的位置时较少地“吃入”空气。在反桨模式下，螺旋桨叶片150在旋转到更精细的位置时较多地“吃入”空气。

当期望将螺旋桨叶片150的角度调节回粗桨距或高桨距时，腔室的第二侧174内的一定量的液压流体返回或排出回到发动机(例如，通过排放管224之一)，使得弹簧172和配重182可沿着轴向方向A(图3中向右的方向)向后推动控制活塞168。液压流体可通过β管170排放到定位在螺旋桨齿轮箱134内的油传输轴承186。液压流体然后可被排放到贮槽或其它类似的结构。当螺旋桨以前进模式操作时，螺旋桨叶片150在旋转到更粗位置时较多地“吃入”空气。在反桨模式下，螺旋桨叶片150在旋转到更粗的位置时较少地“吃入”空气。

控制活塞168沿着轴向方向A的平移又导致活塞杆184也沿着轴向方向A平移。为了使螺旋桨叶片150围绕它们的相应的变桨轴线P移动，螺旋桨组件106包括变桨促动器或螺旋桨变桨促动器178，以使螺旋桨叶片150变桨或促动螺旋桨叶片150。当控制活塞168沿着轴向方向A平移时，可操作地联接到活塞杆184的螺旋桨变桨促动器178使螺旋桨叶片150围绕它们的相应的变桨轴线P旋转。因此，活塞杆184和β管170的轴向位置与螺旋桨叶片150的特定叶片角度或角度位置相对应。

如图3进一步所示，活塞杆184包围β管170以及可操作地联接到活塞杆184的螺旋桨变桨促动器178。活塞杆184与螺旋桨变桨促动器178可操作地联接，在该示例中，螺旋桨变桨促动器178包括促动杆180。促动杆180可操作地联接到多个叶片150，使得促动杆180沿着轴向方向A的运动使多个叶片150围绕它们的相应的变桨轴线P移动或旋转。换句话说，随着活塞杆184和被包围的β管170沿着轴向方向A平移(由控制活塞168的轴向位移引起)，促动杆180也沿着轴向方向A平移。这又导致多个叶片150围绕它们的相应的变桨轴线P旋转，从而将螺旋桨叶片150的叶片角度调节到期望的桨距。因此，通过控制腔室的第二侧174内的液压流体的量，螺旋桨叶片150可被促动杆180控制来经过围绕它们的相应的变桨轴线P的多个叶片角度。

应当理解，螺旋桨变桨促动器178可包括提供变桨促动功能性的附加或备选结构。例如，这种结构可包括将控制活塞168、活塞杆或其它轴向可移位部件与螺旋桨叶片150连结的促动连杆。其它结构可包括轭和凸轮组件，该组件与β管170和/或包围β管170的活塞杆184可操作地联接。可使用任何合适的结构来使螺旋桨叶片150围绕它们的相应的变桨轴线P旋转。换句话说，设想到将活塞杆184的平移运动转换成螺旋桨叶片150的旋转运动的任何已知组件或结构。

如图3中进一步描绘的，提供螺旋桨控制系统200的示例桨距控制单元204。一般来讲，桨距控制单元204被可操作地构造成向变桨促动组件202提供一定量的液压流体，使得变桨促动组件202可将多个螺旋桨叶片150调节多个叶片角度。更具体地，桨距控制单元204被可操作地构造成从腔室的第二侧174输送或返回一定量的液压流体，使得控制活塞168沿着轴向方向A平移，这进而沿着轴向方向A驱动活塞杆184，导致螺旋桨变桨促动器178围绕它们的相应的变桨轴线P调节多个螺旋桨叶片150。

桨距控制单元204包括高压泵210，高压泵210定位在润滑源212(诸如例如来自发动机的液压流体)的下游并与润滑源212处于流体连通。润滑源212被构造成向螺旋桨控制系统200供应液压流体，诸如例如油。高压泵210被可操作地构造成随着液压流体从润滑源212向下游流到螺旋桨控制系统200的部件而增加液压流体的压力。润滑供应导管214在润滑供应212和高压泵210之间提供流体连通。

减压阀216定位在高压泵210的下游，并与高压泵210处于流体连通。减压阀216经由高压(HP)导管218与高压泵210处于流体连通。减压阀216被可操作地构造成调节螺旋桨控制系统200内的液压流体的压力。在HP导管218内的液压流体的压力超过预定阈值的情况下，减压阀216可从HP导管218排出一定量的液压流体。特别地，作用在减压阀216的控制活塞上的液压流体的压力克服由减压阀216的弹簧施加的弹簧偏压力，允许一定量的液压流体从系统排出，如由224所指示的。然后，液压流体可被排出到例如润滑源212。

仍然参考图3，桨距控制单元204包括主桨距控制阀230。主控制阀230被可操作地构造成在发动机的正常操作期间调节螺旋桨叶片150的螺旋桨桨距或叶片角度。对于该示例，主控制阀230是滑阀型定向EHSV。主控制阀230定位在高压泵210的下游，并与高压泵210处于流体连通。特别地，主控制阀230经由HP导管218与高压泵210处于流体连通。来自高压泵210的高压液压流体的第一部分被输送到主控制阀230的第一级231，第一级231是双喷嘴挡板阀，其包括扭矩马达、挡板、两个喷嘴和反馈弹簧。来自高压泵210的高压液压流体的第二部分被输送到主控制阀230的第二级232，第二级232是精密控制滑阀。主桨距控制阀230的第二级232具有限定腔室的阀体235和能够在腔室内移动的阀芯233。输送到第一级231的高压液压流体的第一部分可用于促动第二级232精密控制滑阀。以这种方式，主控制阀230可选择性地控制或允许液压流体流到或流出变桨促动组件202。例如，第一级231可控制第二级232的阀芯233，以根据螺旋桨操作的状况来促动或保持在零位置。有时，如果在主控制阀230内有过量的液压流体，则该流体可被排出到润滑源212，例如，如由排放管224所示。

一般来讲，当飞行器在飞行中时，螺旋桨组件106在三种状况中的一种下操作，包括在速状况、超速状况或欠速状况。当发动机正以由飞行员设定的转速操作时，出现在速状况。当发动机正在由飞行员设定的转速以上操作时，出现超速状况。作为示例，如果飞行器开始向下俯仰进入下降机动飞行，则穿过螺旋桨叶片的空气速度增加。当这种情况发生时，螺旋桨叶片不能完全吸收发动机动力，并且因此，发动机转速增加到期望的设定值以上，导致超速状况。当发动机正在由飞行员设定的转速以下操作时，出现欠速状况。作为示例，如果飞行器开始向上俯仰进入爬升机动飞行，则穿过螺旋桨叶片的空气速度增降低。当这种情况发生时，发动机的转速降低到期望的设定值以下。在正常操作期间，主桨距控制阀230选择性地控制流到或流出变桨促动组件202的液压流体流，以将发动机的转速尽可能接近地保持在期望的设定值，或者换句话说，保持在速状况。

此外，对于该示例，主控制阀230被可操作地构造成将螺旋桨叶片150顺桨至顺桨位置，但仅在副控制阀(如下所述)失效时以及在出现失效状况(例如，发动机失效状况)时或在有用户输入时。例如，如果可操作地构造成感测螺旋桨轴136的输出扭矩的扭矩传感器268感测到扭矩低于预定阈值，则对于该示例，发动机被确定为已经历发动机失效状况。当确定发动机已经历发动机失效状况并且副控制阀已失效时，主控制阀230被可操作地构造成选择性地允许受控量的液压流体到达变桨促动组件202，使得螺旋桨叶片150被促动到顺桨位置。这防止自由旋转(windmilling)，并将阻力降至最低。

仍然参考图3，桨距控制单元204还包括副桨距控制阀240。副桨距控制阀240被可操作地构造成在主控制阀230失效、变得无响应或错误地将螺旋桨叶片150的桨距朝向精细桨距位置驱动的情况下接管超速保护功能性。此外，副桨距控制阀240也被可操作地构造成当已经确定发动机失效状况时将螺旋桨叶片150顺桨至全顺桨位置，发动机失效状况可例如通过感测发动机的不适当的扭矩输出来确定。此外，副桨距控制阀240被可操作地构造成以通过设计避免副桨距控制阀240的超速功能性的介入的方式提供反桨使能功能性(例如，移除对最小桨距的液压锁)。因此，本公开的副桨距控制阀240包括超速保护功能性、顺桨功能性和反桨使能功能性。也就是说，超速、顺桨和反桨功能性被结合到副桨距控制阀240中并由副桨距控制阀240提供。

如图3所示，副桨距控制阀240是滑阀型定向EHSV。副桨距控制阀240具有第一级241，第一级241是双喷嘴挡板阀，其包括扭矩马达、挡板、两个喷嘴和反馈弹簧。副桨距控制阀240还具有第二级242，第二级242是精密控制滑阀。副桨距控制阀240的第二级242具有限定腔室的阀体245和能够在腔室内移动的阀芯243。副桨距控制阀240定位在高压泵210和主控制阀230的下游，并与高压泵210和主控制阀230处于流体连通。特别地，副桨距控制阀240经由HP导管218与高压泵210处于流体连通。来自高压泵210的高压液压流体的一部分被输送到副桨距控制阀240的第一级241，使得高压液压流体可用于促动第二级242的阀芯243。此外，液压流体可经由控制导管270从主控制阀230流到副控制阀240。控制导管270分成第一控制导管271和第二控制导管272，它们供给副控制阀240的第二级242的不同端口。

根据如何控制第一级241来促动阀芯243，副控制阀240可选择性地允许液压流体流到和流出变桨促动组件202。第一级241控制副桨距控制阀240的阀芯243，以根据螺旋桨操作的状况或者发动机是否经历失效状况来允许主控制阀230与变桨促动组件202处于流体连通或者通过排放管224从变桨促动组件202排放流体。

如图3所示，副控制阀240与油传输轴承186流通地连接。具体地，飞行导管225将副控制阀240与油传输轴承186的飞行通道221流通地连接，并且地面导管226将副控制阀240与油传输轴承186的地面通道222流通地连接。β管170将飞行通道221与螺旋桨导流帽166的腔室流通地连接，并且更具体地，β管170将飞行通道221与螺旋桨导流帽166的腔室的第二侧174流通地连接。

在主控制阀230失效、变得无响应或以其它方式变得不可操作的情况下，副控制阀240被可操作地构造成接管主控制阀230的功能性。也就是说，副控制阀240接管恒速功能性(例如，保持在速状况)、顺桨功能性和反桨使能功能性。相应地，副控制阀240能够在恒速模式(例如，以保持在速状况)、顺桨模式和反桨模式之间调节，并且可操作来至少部分地基于副控制阀240的模式而选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件202。下面提供示例。

图4、图5和图6提供图3的螺旋桨控制单元204的示意图。特别地，图4描绘处于恒速模式的副控制阀240，图5描绘处于顺桨模式的副控制阀240，并且图6描绘处于反桨模式的副控制阀240。如上所指，副控制阀240具有限定腔室247的阀体245。阀芯243能够在腔室247内移动。特别地，阀芯243能够在恒速模式下的多个恒速位置(图4)、顺桨模式下的一个或多个顺桨位置(图5)和反桨模式下的一个或多个反桨位置(图6)之间移动，以使多个螺旋桨叶片能够旋转到负叶片角度。换句话说，阀芯243能够在用于在恒速模式下操作可变桨距螺旋桨组件106(图2)的多个恒速位置(图4)、用于在顺桨模式下操作可变桨距螺旋桨组件106的一个或多个顺桨位置(图5)以及用于在反桨模式下操作可变桨距螺旋桨组件106的一个或多个反桨位置(图6)之间移动。

如图4所示，副控制阀240处于恒速模式。在恒速模式下，副控制阀240控制通往变桨促动组件202(图3)的液压流体流，以例如通过校正超速和欠速状况来保持在速状况。当副控制阀240被调节到恒速模式时，副控制阀240选择性地允许液压流体流在螺旋桨导流帽166的腔室(例如，腔室的第二侧174)(图3)和副控制阀240之间流动，以保持在速状况。

更具体地，为保持在速状况，控制器280首先确定(例如，自动地或通过飞行员输入)是否存在超速或欠速状况。控制器280使一个或多个电信号被传送到副控制阀240的第一级241的扭矩马达244。扭矩马达244可包括第一线圈和与第一线圈间隔开的第二线圈。第一和第二线圈可与控制器280处于电连通，并且在一些示例中，与专用电源(例如，电压或电流源)处于电连通。在一些示例中，控制器280可提供所需的电功率。当电信号被提供给一个或两个线圈时，电磁扭矩被施加到转矩马达244的电枢，这又导致挡板246离开其静止或中性位置在一对相对的喷嘴248之间偏转或移动。特别地，挡板246移动靠近一个喷嘴而远离另一个喷嘴，导致阀芯243上的压差。压差驱动阀芯243在阀体245的腔室内滑动或移动。阀芯243的位移通过反馈弹簧250反馈给挡板246。阀芯243继续滑动或移动，直到流动力达到平衡。副控制阀240可提供与输入电功率成比例的输出流量。

阀芯243限定第一凹槽251、第二凹槽252和第三凹槽253，它们在阀芯243的平台之间间隔开。当阀芯243处于恒速模式时，主控制阀230经由第一控制导管271(以及主控制导管270)与第一凹槽251流通地连接；因此，当阀芯243处于恒速模式时，液压流体可从主控制阀230流入阀芯243的第一凹槽251中。在恒速模式下，第一凹槽251也与飞行导管225流通地连接。因此，液压流体可从副控制阀240的第一凹槽251流到飞行通道221(图3)(例如，以将控制活塞168移动到图3中的左侧，使得螺旋桨叶片150移动到更精细桨距的位置)，或者在一些情况下，液压流体可从飞行通道221(图3)流到副控制阀240的第一凹槽251(例如，以将控制活塞168移动到图3中的右侧，使得螺旋桨叶片150移动到更粗桨距的位置)。当阀芯243处于多个恒速位置之一时，第二凹槽252不与地面通道222(图3)流通地连接。此外，在恒速模式下，地面通道222通过第三凹槽253与排放管274流通地连接，这防止叶片的桨距在飞行期间低于最小飞行桨距。排放管274可为公共排出排放管。例如，沿着排放管274流动的液压流体可被排出到润滑源212。

通过改变给扭矩马达244的电功率输入，阀芯243可在腔室247内移动或控制，以增加或减少流向变桨促动组件202的液压流。更具体地说，螺旋桨导流帽166的腔室的第二侧174内的流体量可被调节，使得控制活塞168可沿着轴向方向A被促动，如前所指，这最终调节螺旋桨叶片150的桨距，例如调节到更精细或更粗的桨距，以保持在速状况。当螺旋桨叶片150移动到变粗或更高的桨距位置以补偿超速状况时，螺旋桨叶片150能够更好地吸收发动机动力，并且作为结果，发动机转速降低到期望的设定值。因此，发动机可返回到在速状况。另一方面，当螺旋桨叶片150移动到更精细或更低的桨距位置以补偿欠速状况时，螺旋桨叶片150吸收更少的发动机动力，并且作为结果，发动机转速增加到期望的设定值。因此，发动机可返回到在速状况。

如图5所示，副控制阀240处于顺桨模式。如所指，副桨距控制阀240被可操作地构造成当已经确定发动机失效状况时或通过飞行员输入将螺旋桨叶片150顺桨至全顺桨位置。如前所指，当副控制阀240处于顺桨模式时，阀芯243能够在一个或多个顺桨位置之间移动。例如，如图5所描绘，阀芯243被扭矩马达244以如上所述的类似方式移动到顺桨位置。对于该示例，阀芯243在相对于在图4所示的恒速模式下的阀芯243的位置稍微向下的方向上移动。反馈弹簧250的偏转证实图5中阀芯243的稍微向下移动。

当副控制阀240被调节到顺桨模式时，副控制阀240选择性地允许液压流体流从螺旋桨导流帽166的腔室的第二侧174流到副控制阀240。更具体地，当副控制阀240处于顺桨模式并且因此阀芯243移动到一个或多个顺桨位置之一时，主控制阀230不与阀芯243的第一凹槽251流通地连接。特别地，第一控制导管271不与第一凹槽251流通地连接。因此，没有额外的液压流体可从主控制阀230流到副控制阀240，并最终流到螺旋桨导流帽166的腔室的第二侧174(图3)。此外，如图5所示，当阀芯243处于一个或多个顺桨位置之一时，第二凹槽252不与地面通道222流通地连接。更具体地，将第二凹槽252与第三凹槽253分开的阀芯243的平台防止液压流体沿着第二控制导管272流入第二凹槽252并流入地面导管226，从而最终流到地面通道222。因此，额外的液压流体被完全切断，而不能流向螺旋桨导流帽166的腔室的第二侧174。液压流体可从腔室的第二侧174排出，使得控制活塞168被弹簧172和配重182朝向全顺桨位置偏压(即，控制活塞168可沿着轴向方向A平移到图3中最右侧的位置)。以这种方式，螺旋桨叶片150可被调节到全顺桨位置。例如，在顺桨模式下，螺旋桨叶片150可停止围绕轴向方向A的旋转。此外，如图5所示，阀芯243的第三凹槽253提供地面导管226和排放管274之间的流体连通，并且阀芯243的第一凹槽251提供飞行导管225和排放管274之间的流体连通。以这种方式，来自飞行通道221和地面通道222的液压流体可被排出例如到润滑源212。

如图6所示，副控制阀240处于反桨模式。如所指，副桨距控制阀240被可操作地构造成反转螺旋桨叶片150的桨距角，例如，以产生反向推力。当副控制阀240处于反桨模式时，阀芯243能够在一个或多个反桨位置之间移动。例如，如图6所描绘，阀芯243被扭矩马达244以如上所述的类似方式移动到反桨位置。也就是说，对于图6所描绘的示例，阀芯243在相对于图4所示的恒速模式下的阀芯243的位置稍微向上的方向上移动。反馈弹簧250的偏转证实图6中阀芯243的稍微向上移动。

当副控制阀240被调节到反桨模式时，副控制阀240选择性地允许液压流体流从副控制阀240流到腔室的第二侧174(图3)以及从副控制阀240流到地面通道222。更具体地，当副控制阀240处于反桨模式并且因此阀芯243处于一个或多个反桨位置之一时，主控制阀230与阀芯243的第一凹槽251流通地连接。当阀芯243处于如图6所示的一个或多个反桨位置之一时，第一凹槽251也经由飞行导管225与飞行通道221流通地连接。也就是说，在反桨位置之一中，阀芯243的第一凹槽251流通地连接第一控制导管271和飞行导管225。因此，液压流体可从主控制阀230流到副控制阀240，并最终流到螺旋桨导流帽166的腔室的第二侧174(图3)。

此外，当副控制阀240被调节到反桨模式时，阀芯243的第二凹槽252例如经由第二控制导管272(以及主控制导管270)将主控制阀230与副控制阀240流通地连接。当阀芯243处于如图6所示的一个或多个反桨位置之一时，第二凹槽252也经由地面导管226与地面通道222流通地连接。因此，液压流体可从主控制阀230流到副控制阀240，并最终流到地面通道222。液压流体流入地面通道222可能够实现螺旋桨组件106(图3)的反桨功能性，并且液压流体流入飞行通道221并最终流到腔室的第二侧174可填充控制活塞168并迫使控制活塞168接合止动件188(图3)(即，控制活塞168被液压流体移动到图3中的最左侧位置)。此外，在反桨模式下，流体可从飞行通道221和地面通道222移动到主控制阀230。主控制阀230可根据需要将流体(例如油)排放到油系统，例如，以增大叶片的桨距角。

如图6中进一步所示，当阀芯243处于一个或多个反桨位置之一时，排放管274不与第一控制导管271、第二控制导管272、飞行导管225或地面导管226流通地连接。因此，当阀芯243处于一个或多个反桨位置之一时，阀芯243的第三凹槽253不将排放管274与飞行通道221、地面通道222或主控制阀230流通地连接。因此，液压流体可从主控制阀230流过阀芯243的第一凹槽251，并经由飞行导管225流到飞行通道221，而没有任何液压流体经由排放管274排出。此外，液压流体可从主控制阀230流过阀芯243的第二凹槽252，并经由地面导管226流到地面通道222，而没有任何液压流体经由排放管274排出。相反，如图4和图5所示，当阀芯243处于一个或多个顺桨位置之一(图5)或多个恒速位置之一(图4)时，阀芯243的第三凹槽253将地面通道222经由地面导管226与排放管274流通地连接。因此，当阀芯243处于顺桨位置或恒速位置时，液压流体中的至少一些部分可从地面通道222排出。

返回图3，如上所指，燃气涡轮发动机100包括控制器280。控制器280与螺旋桨控制系统200的各种部件通信联接。更具体地，控制器280与主速度传感器260、主叶片角度反馈传感器262、副速度传感器264、副叶片角度反馈传感器266、主桨距控制阀230、副桨距控制阀240、扭矩传感器268、动力杆206和螺旋桨组件106的其它部件通信联接。螺旋桨控制系统200的各种部件可以任何合适的方式与控制器280通信联接，诸如例如通过有线或无线通信线路(在图3中用虚线示出)。将依次描述控制器280和螺旋桨控制系统200的各种部件之间的通信。

如图3所示，控制器280与主速度传感器260和主叶片角度反馈传感器262通信联接。主速度传感器260被可操作地构造成感测活塞杆184、β管170或螺旋桨组件106的与螺旋桨叶片150一起围绕轴向方向A一致地旋转的一些其它旋转部件的旋转速度。在操作期间，主速度传感器260发送或以其它方式传递指示螺旋桨叶片150的旋转速度的一个或多个信号。控制器280接收或以其它方式获得指示螺旋桨叶片150的旋转速度的一个或多个信号，并且可将螺旋桨叶片150的实际旋转速度与由控制器280设定的转速进行比较。以这种方式，控制器280可确定螺旋桨组件106是否在在速状况、超速状况或欠速状况下操作。基于所确定的状况，控制器280可向主控制阀230发送一个或多个信号，以控制主控制阀230的阀芯233，从而选择性地允许一定量的液压流体流到或流出变桨促动组件202，使得螺旋桨叶片150的桨距可最终被调节。以这种方式，螺旋桨组件106保持在或尽可能接近于在速状况。

控制器280还与副速度传感器264以及副叶片角度反馈传感器266通信联接。如上所指，在主控制阀230失效、变得无响应或错误地将螺旋桨叶片150的桨距朝向精细桨距位置驱动的情况下，副桨距控制阀240接管调控超速状况以及将螺旋桨叶片150顺桨至全顺桨位置的操作。控制器280然后利用副速度传感器264，并且可将副叶片角度反馈传感器266结合副桨距控制阀240使用来控制螺旋桨组件106。

副速度传感器264被可操作地构造成感测活塞杆184、β管170或螺旋桨组件106的与螺旋桨叶片150一起围绕轴向方向A一致地旋转的一些其它旋转部件的旋转速度。副速度传感器264可连续感测螺旋桨叶片150的旋转速度。副速度传感器264发送或以其它方式传递指示螺旋桨叶片150的旋转速度的一个或多个信号。控制器280接收或以其它方式获得指示螺旋桨叶片150的旋转速度的一个或多个信号，并且可将螺旋桨叶片150的实际旋转速度与在FADEC系统中设定的转速进行比较以进行超速调控。以这种方式，控制器280可确定螺旋桨组件106是否在在速状况、超速状况或欠速状况下操作。基于所确定的状况，控制器280可向副桨距控制阀240发送一个或多个信号，以控制阀芯243，从而选择性地允许一定量的液压流体流到或流出变桨促动组件202，使得螺旋桨叶片150的桨距可最终被调节。以这种方式，螺旋桨组件106可返回到超速调控的在速状况。

为提高发动机100和螺旋桨组件106的精度和整体效率，控制器280可从主叶片角度反馈传感器262和/或副叶片角度反馈传感器266接收或以其它方式获得一个或多个信号。主叶片角度反馈传感器262和副叶片角度反馈传感器266被可操作地构造成通过测量或感测活塞杆184、β管170或与控制活塞168一致地沿着轴向方向A平移的一些其它旋转部件的轴向位置来感测螺旋桨叶片150的叶片角度或桨距。指示活塞杆184的轴向位置的一个或多个信号从主叶片角度反馈传感器262和/或副叶片角度反馈传感器266发送或以其它方式传递到控制器280。控制器280接收或以其它方式获得指示活塞杆184的轴向位置的一个或多个信号，并且至少部分地基于活塞杆184的轴向位置，控制器280可确定螺旋桨叶片150的叶片角度。通过知道螺旋桨叶片150的桨距或叶片角度，控制器280可确保螺旋桨控制系统200的各种部件正常工作。此外，控制器280可使用感测到的信息来改善系统的各种阀的正时和流量，使得螺旋桨控制系统200在调节螺旋桨叶片150的桨距方面可变得更加高效和有效。

对于某些地面操作以及飞行中的反向推力要求，主叶片角度反馈传感器262和/或副叶片角度反馈传感器266可通过测量或感测活塞杆184、β管170或以与上述相同或相似的方式与控制活塞168一致地沿着轴向方向A平移的一些其它旋转部件的轴向位置来感测螺旋桨叶片150的叶片角度或桨距。指示活塞杆184的轴向位置的一个或多个信号可从主叶片角度反馈传感器262和/或副叶片角度反馈传感器266发送或以其它方式传递到控制器280。控制器280接收或以其它方式获得指示活塞杆184的轴向位置的一个或多个信号，并且至少部分地基于活塞杆184的轴向位置，控制器280可确定螺旋桨叶片150的负叶片角度。

图7提供图1和图2的燃气涡轮发动机的示例控制器280，用于以如上所述的方式控制螺旋桨控制系统200。控制器280包括用于执行诸如例如下列的各种操作和功能的各种部件：从螺旋桨控制系统200和动力杆206的传感器接收一个或多个信号；确定螺旋桨组件106和发动机100的状况；如果螺旋桨被确定为处于超速状况或欠速状况，则向第一桨距控制阀230发送一个或多个信号以控制通往变桨促动组件202的液压流体量；如果螺旋桨处于发动机失效状况、基于飞行员或用户输入的顺桨状况等，则向副控制变桨阀240发送一个或多个信号以控制通往变桨促动组件202的液压流体量。也就是说，控制器280控制主控制阀230向飞行通道221供应油或从飞行通道221排出油，并在主控制阀230失效的情况下控制副控制阀240来选择“工作”模式。

如图7所示，控制器280可包括一个或多个处理器281和一个或多个存储器设备282。一个或多个处理器281可包括任何合适的处理设备，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑设备和/或其他合适的处理设备。一个或多个存储器设备282可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/或其他存储器设备。

一个或多个存储器设备282可存储能够由一个或多个处理器281访问的信息，包括可由一个或多个处理器281执行的计算机可读指令284。指令284可为当由一个或多个处理器281执行时导致一个或多个处理器281执行操作的任何指令集。在一些示例中，指令284可由一个或多个处理器281执行，以使一个或多个处理器281执行操作，诸如控制器280或多个控制器被构造来进行的任何操作和功能，诸如例如，从传感器接收一个或多个信号并确定β管170的轴向位置，使得螺旋桨叶片150的叶片角度可被确定。指令284可为以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以硬件实施。附加地和/或备选地，指令284可以在处理器281上逻辑地和/或虚拟地分开的线程中执行。

存储器设备282可进一步存储可由一个或多个处理器281访问的数据283。数据283还可包括本文示出和/或描述的各种数据集、参数、输出、信息等。控制器280还可包括通信接口285，该通信接口285用于例如与安装有燃气涡轮发动机100的飞行器的其它部件(诸如例如构造成控制飞行器的另一个发动机的另一个控制器)进行通信。通信接口285可包括用于与一个或多个网络对接的任何合适的部件，包括例如发送器、接收器、端口、控制器、天线和/或其它合适的部件。

如图7进一步所示，控制器280包括主逻辑286和副逻辑287。尽管主逻辑286和副逻辑287被示出为与一个或多个处理器281和一个或多个存储器设备282分开，但是主逻辑286和副逻辑287可在上述一个或多个处理器281和一个或多个存储器设备282中实现。主逻辑286被可操作地构造成控制主控制阀230。副逻辑287被可操作地构造成控制副桨距控制阀240。特别地，副逻辑287包括恒速逻辑模块288、顺桨逻辑模块289和反桨逻辑模块290。恒速逻辑模块288向控制器280提供逻辑，以控制副桨距控制阀240将螺旋桨叶片150促动至例如更高更粗的桨距，从而最终将螺旋桨组件106移动离开超速状况，以调控至所选的速度状况。同样，顺桨逻辑模块289向控制器280提供逻辑，以在控制器280已经确定发动机失效状况时或者根据用户或飞行员输入控制副桨距控制阀240将螺旋桨叶片150促动至全顺桨位置。此外，反桨逻辑模块290向控制器280提供逻辑，以在控制器280已经确定反桨状况时或根据用户或飞行员的输入控制副桨距控制阀240将螺旋桨叶片150促动至负桨距位置。

在操作期间，诸如例如图1和图2的发动机100的动力装置限定轴向方向和径向方向。发动机具有控制器，诸如例如本文所述的控制器280。可变桨距螺旋桨组件具有多个螺旋桨叶片，这些螺旋桨叶片能够围绕轴向方向旋转，并且能够围绕相应的变桨轴线调节，变桨轴线各自沿着径向方向延伸。螺旋桨控制系统具有用于围绕螺旋桨叶片的相应的变桨轴线促动螺旋桨叶片的变桨促动组件和用于驱动变桨促动组件的桨距控制单元。桨距控制单元具有主控制阀和副控制阀，两者都与控制器通信联接。主控制阀和副控制阀各自被构造成选择性地控制流到或流出变桨促动组件的液压流体流。例如，主控制阀可在正常操作期间控制液压流体流。当主控制阀失效或以其它方式变得无响应时，副控制阀可控制通往变桨促动组件的液压流体流。以这种方式，副控制阀用作失效保护装置。

控制器可接收动力装置的一个或多个操作参数。例如，在一些示例实施方式中，一个或多个操作参数可指示动力装置的动力设定值。指示动力装置的动力设定值的一个或多个操作参数可由控制器280获得。动力杆206或角度位置传感器设备可发送指示动力杆206的角度的一个或多个信号。基于动力杆206的角度，控制器280可确定由飞行员选择的动力设定值。作为另一个示例，由飞行员选择的动力设定值可被数字化，并且因此，动力设定值可以数字方式传递到控制器280。

在一些示例实施方式中，一个或多个操作参数可指示螺旋桨叶片150围绕轴向方向A的旋转速度。例如，螺旋桨叶片150的旋转速度可由控制器280基于来自主速度传感器260和/或副速度传感器264的一个或多个信号来确定。主速度传感器260或副速度传感器264可感测或测量诸如例如活塞杆184、β管170或与螺旋桨叶片150一致地围绕轴向方向A旋转的一些其它旋转部件的旋转部件的旋转速度。

在一些示例实施方式中，一个或多个操作参数可指示动力装置的扭矩输出。例如，定位在螺旋桨轴136(图3)附近的扭矩传感器268可感测动力装置的核心涡轮发动机104的扭矩输出。指示扭矩输出的一个或多个信号可被传送到控制器280。

在一些示例实施方式中，一个或多个操作参数可指示状况杆的角度位置或动力装置的所选状况。例如，其中安装涡轮螺旋桨发动机和螺旋桨组件的飞行器或交通工具的驾驶舱可包括状况杆。飞行员或机组人员可选择性地调节状况杆，以选择螺旋桨组件的状况。例如，状况杆的角度位置可指示反桨模式或顺桨模式。

控制器可至少部分地基于一个或多个操作参数来确定动力装置的状况。例如，状况可是超速状况、欠速状况、顺桨状况或发动机或动力装置失效状况、反向推力状况等之一。

例如，在其中一个或多个操作参数指示螺旋桨叶片150围绕轴向方向A的旋转速度的实施方式中，螺旋桨叶片150的旋转速度可被确定并与动力设定值进行比较。以这种方式，控制器280可确定动力装置或发动机是否在在速状况、欠速状况或超速状况下操作。一旦动力装置或发动机的状况已知，螺旋桨控制系统200可对例如螺旋桨叶片150的桨距进行必要的调节。

作为另一个示例，在其中一个或多个操作参数指示动力装置的扭矩输出的实施方式中，可包括将动力设定值与动力装置的扭矩输出进行比较。如果动力装置的扭矩输出处于或低于给定动力设定值的预定阈值，则控制器280可确定动力装置或发动机失效状况已经发生。当已经确定这种动力装置失效状况时，控制器280可向主控制阀230发送一个或多个信号，以促动主控制阀230，使得螺旋桨叶片150被促动到全顺桨位置。然而，如果主控制阀230失效或以其它方式无响应，则控制器280可向副控制阀240发送一个或多个信号，以促动副控制阀240，使得螺旋桨叶片150被促动到全顺桨位置。

作为另一示例，在其中一个或多个操作参数指示状况杆的角度位置或动力装置的所选状况的实施方式中，可包括至少部分地基于状况杆的角度位置或所选的用户输入来确定动力装置的状况。

方法包括由控制器控制能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节的副控制阀，以至少部分地基于所确定的状况来选择性地允许受控量的液压流体流到或流出变桨促动组件。例如，图4、图5和图6的副控制阀240的阀芯243可移动，以至少部分地基于所确定的状况来选择性地允许受控量的液压流体流到或流出变桨促动组件。例如，如果确定超速状况或顺桨状况(例如，发动机失效状况)，则液压流体可以本文所述的方式从变桨促动组件排出。如果确定反向推力状况，则液压流体可被引导至飞行通道221和地面通道222，以实现反桨功能性并将控制活塞168促动至更精细的位置，使得螺旋桨叶片最终变桨至反桨角度。

应当理解，桨距控制单元204提供高压液压促动油流，并响应于命令来控制螺旋桨桨距角。图8示出主桨距控制阀230，如前所述，其为扭矩马达驱动的双级阀。在操作期间，扭矩马达使挡板246移位，然后挡板246操作以使阀芯233移位。图8示出具有各种电流输入的主桨距控制阀230，其具有对应的阀芯位置和进出螺旋桨导流帽166(图3)的流量。

当电信号被提供给一个或两个线圈时，电磁扭矩被施加到转矩马达244的电枢，这又导致挡板246离开其静止或中性位置在一对相对的喷嘴248之间偏转或移动，这在主桨距控制阀230a处示出。可看出，在没有电流供应的中性位置，从主控制导管270到排放管线224的流量最小。主桨距控制阀230b示出被提供负80毫安电流的组件，如图所示，通过排放管线224的流从主控制导管270完全打开。主桨距控制阀230c示出被提供正80毫安电流的组件，如图所示，通过排放管线224的流被关闭，并且流体从供应导管供应到主控制导管270。

如上所述，当确定发动机已经历发动机失效状况并且副控制阀已失效时，主控制阀230被可操作地构造成选择性地允许受控量的液压流体到达变桨促动组件202，使得螺旋桨叶片150被促动到顺桨位置。然而，如果没有加压油可用，则对于所有电流输入，主桨距控制阀230均移动以排放。如果存在缺油状况，则对于任何供应的电流，主桨距控制阀230将飞行通道管线221流通地联接到排放管224。以这种方式，油从导流帽排出，并且产生不合需要的发动机推力损失。

同样，当没有油供应时的中性输入将导致通往排放管线224的最小流量，如230d所示。主桨距控制阀230e示出被提供负80毫安电流的组件，如图所示，通过排放管线224的流从主控制导管270可忽略地打开。主桨距控制阀230f示出被提供正80毫安电流的组件，如图所示，通过排放管线224的流打开，并且流体从主控制导管270供应。当桨距开始下降时，控制器280试图向主桨距控制阀230供应油，并命令正电流，这又排放到最大值。

主桨距控制阀230需要油流来正确引导螺旋桨桨距。当主桨距控制阀230的第一级没有足够的压力或流量时，主桨距控制阀230不能正确工作。相反，主桨距控制阀230从螺旋桨导流帽166排出油，并且发生变粗的向前(forward)顺桨。包括主桨距控制阀230的螺旋桨控制系统200不能区分临时缺油(诸如当负重力从实际失效起发生几秒钟时)或更严重的事件；任一种情况都会将螺旋桨组件106移动到顺桨位置。

已经确定，在桨距控制单元中包括单向减压阀将能够在更长的时间内保持桨距控制阀的控制导管具有足够的压力。图9示出用于控制图1和图2的燃气涡轮发动机100的螺旋桨组件106的螺旋桨控制系统300，并且图9中仅示出其一部分。螺旋桨控制系统300包括与针对螺旋桨控制系统200所描述的相似的部件；因此，类似的部件将用300系列中类似的数字表示，应该理解，除非另有说明，类似的部件的描述适用于附件工具400。螺旋桨组件106是相同的，尽管仅示出一部分。

与螺旋桨控制系统200一样，螺旋桨控制系统300包括变桨促动组件302、桨距控制单元304和控制器380。螺旋桨控制系统300也以与螺旋桨控制系统200类似的方式操作。

一个区别是包括具有入口357和出口358的缺油阀356。缺油阀356可选择性地将来自螺旋桨导流帽166的液压流体流经由飞行导管325流通地联接到桨距控制单元304。虽然缺油阀356在本文被示出和描述为单向减压阀，但是应当理解，可使用任何合适的阀机构。

另一个区别是包括导流帽限压阀354，其将飞行导管325和飞行通道321与排放管324流通地连接，使得液压流体可选择性地被排出例如到润滑源312。导流帽限压阀354可为任何合适的阀，包括阻止流体向排放管324流动的单向阀。在操作期间，当螺旋桨导流帽166中的压力超过预定阈值时，导流帽限压阀354可作为减压阀操作。

在操作期间，根据如何控制主桨距控制阀330的第一级341来促动阀芯343，副控制阀340可选择性地允许液压流体流到和流出变桨促动组件302。当在主桨距控制阀330的入口端口处有油可用时，包括附加阀不会对螺旋桨控制系统300的操作产生影响。当没有电流供应并且缺油阀356a关闭时，主桨距控制阀330a显示为处于静止或中性位置。从主控制导管370到排放管线324的流量最小。主桨距控制阀330b示出被提供负80毫安电流的组件，并且如图所示，通过排放管线224的流从主控制导管270完全打开，并且缺油阀356b被关闭。主桨距控制阀330c示出被提供正80毫安电流的组件，如图所示，通过排放管线324的流被关闭，并且流体从供应导管供应到主控制导管270，缺油阀356c也被关闭。

然而，如果在螺旋桨控制系统300的操作期间在主桨距控制阀330的入口端口或喷嘴348处没有油可用，则缺油阀356可用于将油从螺旋桨导流帽166供应到主桨距控制阀330的第一级341，并避免过快地变为顺桨。在这种情况下，桨距控制单元304的内部压力下降，并且缺油阀356打开，如在356d、356e和356f处所示。以这种方式，飞行通道管线321和流体导管325经由缺油阀356流通地联接到主桨距控制阀330的第一级341。因此，油被提供，并且如果不需要的话，则主桨距控制阀330的第一级341的阀芯343不移动以从螺旋桨导流帽166排出油。以这种方式，即使在缺油状况期间，主桨距控制阀330和螺旋桨控制系统300也可继续操作，就好像缺油状况没有发生一样，但是应当理解，如果与主桨距控制阀330的第一级341没有油时由主桨距控制阀330排出的油相比，则用于向主桨距控制阀330的第一级341供油的油量是更低的。

在缺油状况下操作期间，仍然可提供一定范围的电流，并且根据如何控制主桨距控制阀330的第一级341来促动阀芯343，副控制阀340可选择性地允许液压流体流到和流出变桨促动组件302。在缺油阀356d打开时，当没有电流供应并且从主控制导管370到排放管线324的油和流量最小时，主桨距控制阀330d示出为处于静止或中性位置。在缺油阀356e打开时，主桨距控制阀330e示出被提供负80毫安电流的组件，并且如图所示，通过排放管线224的流从主控制导管270完全打开。最后，当缺油阀356f打开时，主桨距控制阀330f示出被提供正80毫安电流的组件，并且通过排放管线324的流被关闭，并且流体从供应导管供应到主控制导管270。

螺旋桨控制系统300的各方面提供多种益处，包括单向减压阀在缺油事件中向主桨距控制阀的第一级供油，并且提供内部的、廉价的和重量轻的解决方案，以允许主桨距控制阀使用螺旋桨导流帽油来正确地命令主桨距控制阀。最终，螺旋桨叶片移动到顺桨位置，但是以与没有缺油阀的解决方案相比更低的速度移动。螺旋桨控制系统300避免在短时间(诸如以非限制性示例的方式5秒或更短的时间)的缺油事件(诸如由负重力机动飞行引起的缺油事件)的情况下的顺桨模式。缺油阀356还控制从螺旋桨导流帽166到桨距控制单元304的油流，因为只需要命令主桨距控制阀330的第一级341所需的油。虽然存在叶片150到更大桨距角的运动，但不会出现全顺桨模式。与没有缺油阀的解决方案相比，包括缺油阀356允许有更低的推力损失。

应当理解，可利用附加的方法和备选的桨距控制单元来确保控制阀在缺油期间正确操作。作为另外的非限制性示例，图11示出用于控制图1和图2的燃气涡轮发动机100的螺旋桨组件106的螺旋桨控制系统400。螺旋桨控制系统400包括与针对螺旋桨控制系统200所描述的相似的部件；因此，类似的部件将用400系列中类似的数字表示，应该理解，除非另有说明，类似的部件的描述适用于附件工具400。螺旋桨组件106是相同的，尽管仅示出一部分。

与螺旋桨控制系统200一样，螺旋桨控制系统400包括变桨促动组件402、桨距控制单元404和控制器480。螺旋桨控制系统400也以与螺旋桨控制系统200类似的方式操作。

一个区别在于，桨距锁定阀456和螺线管阀458被示出为包括在桨距控制单元404中。桨距锁定阀456选择性地将主桨距控制阀430和副桨距控制阀440流通地联接到飞行通道421。更具体地，桨距锁定阀456位于部件之间的飞行导管425上。桨距锁定阀456的入口456a流通地联接到飞行通道421。第一出口456b流通地联接主桨距控制阀430。第二出口456c流通地联接副桨距控制阀440。第三出口456d与螺线管阀458的流体腔体459流通地联接。阀体457能够移动到第一位置以选择性地将入口456a流通地联接到第一出口456b和第二出口456c，或者移动到第二位置以将入口456a流通地联接到第三出口456d。以这种方式，在缺油的情况下，桨距锁定阀456可同时停止向前流到主桨距控制阀430和副桨距控制阀440的油流，并且基于压力的变化而锁定螺旋桨组件106的叶片位置。更具体地，当桨距控制单元404内的压力降低时，阀体457可从图11中的第一位置移动到图12中所示的第二位置。在联接到螺旋桨齿轮箱排放管线424a的端口455处的液压可提供将阀体457移动到第二位置的力。

仅添加液压桨距锁定阀456来锁定桨距将不允许桨距控制单元404辨别是否存在暂时缺油或严重失效。因此，为了在所有状况下都保持使螺旋桨组件106顺桨的可能性，添加螺线管阀458。螺线管阀458保持从螺旋桨导流帽166排出油的可能性，并允许基于用户选择的顺桨模式。螺线管阀458可为合适的电动阀，其在流体腔体459内具有可移动的阀芯461，如果需要的话，则该阀芯461被螺线管控制以保持顺桨的能力。螺线管阀458可与控制器480、FADEC和/或飞行器内的任何合适的控制机构(包括促动器)通信联接。可移动阀芯461可在如图11所示的关闭或第一位置和如图12所示的打开或第二位置之间操作。在打开位置，可移动阀芯461移动以允许流体腔体459与螺旋桨齿轮箱排放管线424a流通地联接。

桨距控制单元404也被示出为包括导流帽限压阀454，尽管情况未必如此。导流帽限压阀454将飞行导管425和飞行通道421与排放管424a流通地连接，使得液压流体可选择性地被排出例如到润滑源412。在操作期间，当螺旋桨导流帽166中的压力超过预定阈值时，导流帽限压阀454可作为减压阀操作。

典型地，如果出现缺油，则当前的主控制阀将螺旋桨导流帽打开以通向排放管，并且组件进入顺桨模式。然而，对于桨距控制单元404，如果存在缺油状况，则桨距控制单元404中的内部压力下降，并且桨距锁定阀456锁定、中断或以其它方式选择性地在流通方面关闭飞行导管425。以这种方式，如果主桨距控制阀430试图从螺旋桨导流帽166排出油，则叶片桨距被锁定到最后的值。

此外，在缺油期间，对于桨距控制单元404，如果命令顺桨模式，则螺线管阀458移动阀芯461，并且油从螺旋桨导流帽166排放到螺旋桨齿轮箱排放管线424a，从而允许顺桨。

此外，尽管未示出，但是设想到，减压阀416和桨距锁定阀456可集成到单个阀体或阀机构中，以节省重量、空间或费用。

本公开的各方面提供多种益处，包括在缺油事件期间限制或预先阻止螺旋桨叶片的不期望的向前顺桨。为避免在短时间(诸如5秒钟)的缺油事件的情况下的顺桨模式，包括桨距控制锁定阀。以这种方式，如果缺油是暂时的，则避免螺旋桨叶片的不期望的向前顺桨；然而，如果需要，则飞行员或FADEC可通过螺线管阀命令紧急顺桨。

在尚未描述的程度上，各种示例的不同特征和结构可根据期望彼此结合使用。一个特征没有在所有示例中示出并不旨在被解释为它不能在所有示例中示出，而是为了描述的简洁才这样做。因此，不同方面的各种特征可根据期望进行混合和匹配，以形成新的方面，无论这些方面是否被明确描述。本公开覆盖本文描述的特征的所有组合或排列。

本发明的另外的方面由以下条款的主题提供：

1. 一种可变桨距螺旋桨组件，其用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的发动机，该可变桨距螺旋桨组件包括：

多个螺旋桨叶片，其能够围绕轴向方向旋转并沿着周向方向间隔开，多个螺旋桨叶片中的各个螺旋桨叶片能够围绕相应的变桨轴线旋转多个叶片角度，变桨轴线各自在径向方向上延伸；

变桨促动组件，其用于将多个螺旋桨叶片调节多个叶片角度，并包括限定腔室的螺旋桨导流帽；和

桨距控制单元，其包括：

至少一个电动液压伺服阀，其可操作来选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件的螺旋桨导流帽，并且当液压流体不位于至少一个电动液压伺服阀的入口端口处时，限定缺油状况；和

至少一个阀，其选择性地将螺旋桨导流帽流通地联接到至少一个电动液压伺服阀的入口端口。

2. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，至少一个阀是单向阀，该单向阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到至少一个电动液压伺服阀的入口端口的出口，并且在缺油状况期间，该单向阀被构造成将螺旋桨导流帽流通地联接到至少一个电动液压伺服阀的入口端口。

3. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，至少一个电动液压伺服阀是具有第一级和第二级的主桨距控制阀，并且单向阀选择性地与第一级流通地联接。

4. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，与没有至少一个阀的桨距控制单元相比，多个螺旋桨叶片在缺油状况期间以更低的速度移动到顺桨模式。

5. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，至少一个阀是桨距锁定阀，该桨距锁定阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口和成组的出口，并且在缺油状况期间，桨距锁定阀被构造成将螺旋桨导流帽与至少一个电动液压伺服阀的入口端口在流通方面脱开。

6. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，至少一个电动液压伺服阀包括主控制阀和副控制阀，主控制阀可操作来选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件，副控制阀能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节，并且可操作来至少部分地基于副控制阀的模式而选择性地允许液压流体流到或流出变桨促动组件。

7. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，成组的出口包括流通地联接到主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口。

8. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，桨距锁定阀包括阀体，该阀体能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，第一出口和第二出口与入口流通地联接，在第二位置，第三出口流通地联接到入口。

9. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，阀体被构造成能够基于在缺油状况期间引起的内部压力的降低而从第一位置移动到第二位置。

10. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，还包括螺线管阀，该螺线管阀流通地联接在第三出口和排放管线之间，并且可操作来选择性地打开和关闭通过排放管线的液压流体流。

11. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，螺线管阀是用户促动式或自动控制器促动式中的一种。

12. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，螺线管阀的促动会打开通过排放管线的液压流体流。

13. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，副控制阀包括限定腔室的阀体和能够在腔室内移动的阀芯，并且其中，阀芯限定第一凹槽和第二凹槽，并且其中，当阀芯处于至少一个恒速位置或至少一个反桨位置时，主控制阀与第一凹槽流通地连接。

14. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，变桨促动组件还包括：

控制活塞，其能够在螺旋桨导流帽内平移；

活塞杆，其连接到控制活塞并延伸到发动机的螺旋桨齿轮箱中，该活塞杆能够与控制活塞一致地平移；

油传输轴承，其在发动机的螺旋桨齿轮箱内围绕活塞杆，并限定与副控制阀流通地连接的飞行通道和与副控制阀流通地连接的地面通道；和

β管，其被包围在活塞杆内并将飞行通道与螺旋桨导流帽的腔室流通地连接。

15. 根据前述条款中任一项所述的可变桨距螺旋桨组件，其中，飞行通道导管将副控制阀与飞行通道流通地连接，并且地面通道导管将副控制阀与地面通道流通地连接。

16. 一种用于控制由动力装置驱动的可变桨距螺旋桨组件的方法，动力装置限定轴向方向和径向方向并且包括控制器，可变桨距螺旋桨组件具有：多个螺旋桨叶片，其能够围绕轴向方向旋转并且能够围绕相应的变桨轴线调节，变桨轴线各自沿着径向方向延伸；螺旋桨控制系统，其包括用于围绕螺旋桨叶片的相应的变桨轴线促动螺旋桨叶片的变桨促动组件和桨距控制单元，该桨距控制单元用于驱动变桨促动组件，并且包括均与控制器通信联接的主控制阀和副控制阀，主控制阀和副控制阀各自被构造成选择性地控制流到或流出变桨促动组件的液压流体流，方法包括：

操作动力装置；

由控制器控制能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节的副控制阀，以选择性地允许受控量的液压流体流到或流出变桨促动组件；和

在缺油状况期间，经由至少一个阀来从可变桨距螺旋桨组件的螺旋桨导流帽选择性地转移液压流体。

17. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，至少一个阀是单向阀，该单向阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到主控制阀的入口端口的出口，并且在缺油状况期间，该单向阀提供从螺旋桨导流帽到主控制阀的入口端口的流通联接。

18. 根据前述条款中任一项所述的方法，还包括在副控制阀失效时用主控制阀控制顺桨。

19. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，至少一个阀是桨距锁定阀，该桨距锁定阀具有流通地联接到螺旋桨导流帽的入口、流通地联接到主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口，并且其中，选择性地转移液压流体包括移动能够在第一位置或第二位置之间移动的阀体，在第一位置，第一出口和第二出口与入口流通地联接，在第二位置，第三出口流通地联接到入口。

20. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，从螺旋桨导流帽选择性地转移液压流体还包括打开排放管线上的阀以产生顺桨状况。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。可专利性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它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种可变桨距螺旋桨组件，其用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的发动机，所述可变桨距螺旋桨组件包括：

多个螺旋桨叶片，其能够围绕所述轴向方向旋转并沿着所述周向方向间隔开，所述多个螺旋桨叶片中的各个螺旋桨叶片能够围绕相应的变桨轴线旋转多个叶片角度，所述变桨轴线各自在所述径向方向上延伸；

变桨促动组件，其用于将所述多个螺旋桨叶片调节所述多个叶片角度，并包括限定腔室的螺旋桨导流帽；和

桨距控制单元，其包括：

至少一个电动液压伺服阀，其可操作来选择性地允许液压流体流到或流出所述变桨促动组件的所述螺旋桨导流帽，并且当液压流体不位于所述至少一个电动液压伺服阀的入口端口处时，限定缺油状况；和

至少一个阀，其选择性地将所述螺旋桨导流帽流通地联接到所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口。

2.根据权利要求1所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个阀是单向阀，所述单向阀具有流通地联接到所述螺旋桨导流帽的入口和流通地联接到所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口的出口，并且在所述缺油状况期间，所述单向阀被构造成将所述螺旋桨导流帽流通地联接到所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口。

3.根据权利要求2所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个电动液压伺服阀是具有第一级和第二级的主桨距控制阀，并且所述单向阀选择性地与所述第一级流通地联接。

4.根据权利要求2所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，与没有所述至少一个阀的所述桨距控制单元相比，所述多个螺旋桨叶片在所述缺油状况期间以更低的速度移动到顺桨模式。

5.根据权利要求1所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个阀是桨距锁定阀，所述桨距锁定阀具有流通地联接到所述螺旋桨导流帽的入口和成组的出口，并且在所述缺油状况期间，所述桨距锁定阀被构造成将所述螺旋桨导流帽与所述至少一个电动液压伺服阀的所述入口端口在流通方面脱开。

6.根据权利要求5所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述至少一个电动液压伺服阀包括主控制阀和副控制阀，所述主控制阀可操作来选择性地允许液压流体流到或流出所述变桨促动组件，所述副控制阀能够在恒速模式、顺桨模式和反桨模式之间调节，并且可操作来至少部分地基于所述副控制阀的模式而选择性地允许液压流体流到或流出所述变桨促动组件。

7.根据权利要求6所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述成组的出口包括流通地联接到所述主控制阀的第一级的第一出口、流通地联接到所述副控制阀的第一级的第二出口以及流通地联接到排放管线的第三出口。

8.根据权利要求7所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述桨距锁定阀包括阀体，所述阀体能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第一出口和所述第二出口与所述入口流通地联接，在所述第二位置，所述第三出口流通地联接到所述入口。

9.根据权利要求8所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，所述阀体被构造成能够基于在所述缺油状况期间引起的内部压力的降低而从所述第一位置移动到所述第二位置。

10.根据权利要求7所述的可变桨距螺旋桨组件，其特征在于，还包括螺线管阀，所述螺线管阀流通地联接在所述第三出口和所述排放管线之间，并且可操作来选择性地打开和关闭通过所述排放管线的液压流体流。

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