CN113167179B - 具有故障管理的控制飞行器涡轮发动机转速的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制飞行器涡轮发动机的系统和方法。根据本发明，控制系统(100)包括：‑标称‑模式处理链(110)，其包括全局校正器(21)和局部校正器(23)，全局校正器(21)被设计成通过传输燃料计量装置(11、12)的位置设定值(C_WF)来控制涡轮发动机的转速，局部校正器(23)被设计成通过传输一标称‑模式控制电流(I_nom)来控制燃料计量装置的位置，‑降级‑模式处理链(120)，其包括直接校正器(122)，所述直接校正器(122)被设计成通过传输一降级‑模式控制电流(I_dég)来控制涡轮发动机的转速，以及‑模式管理模块(130)，其被设计成在没有接收到测量所述燃料计量装置的位置传感器的故障信号时将所述标称‑模式控制电流(I_nom)传输到燃料计量装置，以及在位置传感器发生故障时将所述降级‑模式控制电流(I_dég)传输到燃料计量装置。

Description

具有故障管理的控制飞行器涡轮发动机转速的系统和方法
技术领域
本发明涉及控制飞行器涡轮发动机的领域，更特别地，涉及通过监测燃料计量阀对涡轮发动机转速进行闭环控制的领域。本发明涉及一种飞行器涡轮发动机的控制系统和方法，以及一种配备有所述控制系统的涡轮发动机。
背景技术
通常由一种包括计量滑块和致动器的燃料计量阀监测飞行器涡轮发动机的转速，所述计量滑块的位置确定了喷射到燃烧室的燃料的体积流速，所述致动器设置为根据控制电流使所述计量滑块位移。对于大多数涡轮发动机，为了获得涡轮发动机的更好性能，特别地在响应于转速设定值的方面，对转速进行闭环控制到速度设定值。该闭环控制特别地可基于一种双控制回路，即通过计算所述计量滑块的位置设定值来控制涡轮发动机转速的全局回路，以及一种根据由位置传感器测量的计量滑块的位置来控制致动器的局部回路。该双控制回路的缺点是，在位置传感器发生故障时，不再进行所有的转速控制。位置传感器的损失会导致涡轮发动机的停机。关于多引擎飞行器，这意味着推力的再分配以及在剩余涡轮发动机上的电能产生。关于单引擎飞行器，位置传感器的损失更严重，因为这不仅意味着推力的完全损失，而且还意味着电能产生的损失。位置传感器是飞行器飞行的关键元件，其通常是双倍的。然后，每个位置传感器为局部回路的校正器提供位置测量值，所述校正器基于两个位置测量值的平均值实施闭环控制。然而，在存在两个位置传感器的情况下，在位置测量值之间存在差异时会出现问题。校正器不能确定哪个位置测量值正确，并且应该用于闭环控制。因此，即使在单一测量传感器发生故障时，也可以防止涡轮发动机转速的闭环控制。更进一步，在两个位置传感器损失时防止了闭环控制。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种控制飞行器涡轮发动机的系统，所述系统即使在测量计量滑块位置的位置传感器发生故障时也允许将其转速闭环控制到设定值。本发明的另一目的是提供一种控制系统，即使在没有关于计量滑块位置的信息时，所述控制系统也能保证涡轮发动机在标称工作范围内的运行。
发明内容
为此，本发明基于转速的闭环控制，而省略了测量计量滑块的位置。根据在转速设定值和转速测量值之间的偏差，直接地驱动致动器。
更具体说，本发明涉及一种飞行器涡轮发动机的控制系统，所述涡轮发动机包括：
·燃烧室，
·包括计量滑块和致动器的燃料计量阀，所述计量滑块的位置确定了喷射到燃烧室的燃料的体积流速，所述致动器设置为根据一控制电流使所述计量滑块位移，
·位置传感器，其设置为测量所述计量滑块的位置并传输一位置测量值，
·速度传感器，其设置为测量涡轮发动机的转速并传输一转速测量值，以及
·监视单元，其设置为传输一转速设定值，检测所述位置传感器的故障，以及在检测到所述位置传感器的故障时传输故障信号。
根据本发明，所述控制系统包括：
·标称模式处理链，其包括：
-全局校正器，其设置为接收所述转速设定值和所述转速测量值，并根据所述转速设定值和所述转速测量值确定燃料质量流速设定值，
-转换模块，其设置为将所述燃料质量流速设定值转换成位置设定值，以及
-局部校正器，其设置为接收所述位置设定值和所述位置测量值，并根据所述位置设定值和所述位置测量值确定标称模式控制电流，
·包括直接校正器的降级模式处理链，所述直接校正器设置为接收所述转速设定值和所述转速测量值，并根据所述转速设定值和所述转速测量值确定降级模式控制电流，以及
·模式管理模块，其设置为接收故障信号、标称模式控制电流和降级模式控制电流，并设置为在没有接收到故障信号时将标称模式控制电流传输到燃料计量阀的致动器，以及在接收到故障信号时将降级模式控制电流传输到燃料计量阀的致动器。
在本发明的范围内，飞行器的飞行参数例如对应于飞行器的马赫数或高度。涡轮发动机的运行参数例如对应于涡轮发动机内的温度，例如排气或燃烧室中的温度，或者对应于涡轮发动机内的压力，例如燃烧室入口处的静压。
根据一特定实施例，所述直接校正器设置为进一步接收飞行器的一个或多个飞行参数和/或涡轮发动机的一个或多个运行参数，根据飞行器的飞行参数和/或涡轮发动机的运行参数，进一步确定了降级模式控制电流。有利地，所述直接校正器可设置为接收飞行器的马赫数和高度，并根据这些飞行参数确定降级模式控制电流。
直接校正器例如是比例校正器，积分校正器、微分校正器或这些校正器的任意组合。特别地，直接校正器可包括比例-积分型校正器。当直接校正器接收飞行器的飞行参数和/或涡轮发动机的运行参数时，比例校正器的增益、比例校正器的积分常数和/或微分校正器的微分常数可以是取决于这些参数的变量。
降级模式处理链还可设置为集成有一种保护模块，所述保护模块设置为限制涡轮发动机在标称工作范围中的运行，所述标称工作范围对应于通过标称模式处理链对涡轮发动机的闭环控制，或者甚至限制涡轮发动机在减小的工作范围内的运行。
具体来说，在第一实施例中，降级模式处理链进一步包括梯度限制器，其设置为接收转速设定值并确定加速度限制的速度设定值。确定了加速度限制的速度设定值，以限制转速设定值的进化速度，并代替转速设定值由直接校正器使用。实际上，确定了加速度限制的速度设定值，以便以一种小于或等于预定最大加速度阈值的进化速度跟随所述转速设定值。
梯度限制器还可设置为接收飞行器的一个或多个飞行参数和/或涡轮发动机的一个或多个运行参数，然后所述预定最大加速度阈值根据飞行参数和/或涡轮发动机的运行参数而变化。
在第二实施例中，所述降级模式处理链进一步包括限制电路，其设置为接收所述转速设定值、所述转速测量值和涡轮发动机的运行参数，并确定一种限制的速度设定值，通过将所述差乘以与所述运行参数相关的系数，通过计算所述运行参数与预定最小阈值参数的差或所述运行参数与预定最大阈值参数的差，通过使所述差值乘以一个与所述运行参数相关的系数，通过将所述转速测量值增加到乘法结果，以及通过在相对于一最小阈值参数计算所述差值时将加法结果和转速设定值之间的最大值作为所述限制的速度设定值，并且在相对于一最大阈值参数计算所述差值时将加法结果和转速设定值之间的最小值作为所述限制的速度设定值，确定了所述限制的速度设定值。
特别是，所述限制电路可设置为接收涡轮发动机的压力测量值作为运行参数，例如燃烧室入口处的静压测量值，计算在该压力测量值和一预定最小压力之间的差值。替代地，所述限制电路可设置为接收涡轮发动机的温度测量值作为运行参数，例如排气温度的测量值，计算在该温度测量值和一预定最高温度之间的差值。
所述限制电路可设置为接收涡轮发动机的多个运行参数，如先前所示，每个运行参数与一最小或最大阈值参数进行比较。在这种情况下，确定了所述限制的速度设定值为被确定用于涡轮发动机的运行参数的不同最小值和最大值中的最大值。
本发明还涉及一种飞行器的涡轮发动机，包括：
·燃烧室，
·燃料计量阀，其包括计量滑块和致动器，所述计量滑块的位置确定了喷射到燃烧室的燃料的体积流速，所述致动器设置为根据一控制电流使所述计量滑块位移，
·位置传感器，其设置为测量所述计量滑块的位置并传输一位置测量值，
·速度传感器，其设置为测量涡轮发动机的转速并传输一转速测量值，以及
·监视单元，其设置为传输一转速设定值，检测所述位置传感器的故障，以及在检测到所述位置传感器的故障时传输故障信号，以及
·如前所述的控制系统。
根据一特定实施例，所述位置传感器包括第一灵敏元件和第二灵敏元件，所述第一灵敏元件设置为测量所述计量滑块的位置并传输第一位置测量值，所述第二灵敏元件设置为测量所述计量滑块的位置并传输第二位置测量值，所述监视单元设置为在第一位置测量值和第二位置测量值之间的偏差大于预定阈值时或者在没有接收到第一位置测量值和第二位置测量值时检测所述位置传感器的故障。
最后，本发明涉及一种飞行器涡轮发动机的控制方法，所述涡轮发动机包括：
·燃烧室，
·燃料计量阀，其包括计量滑块和致动器，所述计量滑块的位置确定了喷射到燃烧室的燃料的体积流速，所述致动器设置为根据一控制电流使所述计量滑块位移，
·位置传感器，其设置为测量所述计量滑块的位置并传输一位置测量值，
·速度传感器，其设置为测量涡轮发动机的转速并传输一转速测量值，以及
·监视单元，其设置为传输一转速设定值，检测所述位置传感器的故障，以及在检测到所述位置传感器的故障时传输故障信号，以及
根据本发明，所述控制方法包括以下步骤：
·监测所述位置传感器的故障，
·如果所述位置传感器没有故障，
-根据所述转速设定值和所述转速测量值确定一燃料质量流速设定值，
-将所述燃料质量流速设定值转换成一位置设定值，
-根据所述位置设定值和所述位置测量值确定一标称模式控制电流，以及
-传输所述标称模式控制电流到所述燃料计量阀的致动器，
·如果所述位置传感器发生故障，
-根据所述转速设定值和所述转速测量值确定一降级模式控制电流，以及
-传输所述降级模式控制电流到所述燃料计量阀的致动器。
附图说明
在阅读仅通过示例并参考附图给出的以下描述时，本发明的其他特征、细节和优点将变得显而易见，其中：
-图1以框图形式表示一种飞行器的涡轮发动机以及涡轮发动机的具有双控制回路的控制系统的示例；
-图2以框图形式表示一种飞行器的涡轮发动机以及涡轮发动机的根据本发明的控制系统的示例，所述控制系统包括标称模式处理链和降级模式处理链；
-图3表示一使用该降级模式处理链执行的闭环控制；
-图4表示一配备有该降级模式处理链的保护模块；
-图5表示根据本发明的控制方法的示例。
具体实施方式
图1以框图的形式表示一飞行器的涡轮发动机以及基于双控制回路的涡轮发动机的控制系统的示例。涡轮发动机10具体包括伺服阀11、计量滑块12、燃烧室和一组旋转元件(通常用术语“发动机”13表示)、位置传感器14和速度传感器15。伺服阀11和计量滑块12形成一种燃料计量阀。计量滑块12设置为能够通过伺服阀11位移到不同的位置，表示为“Pos”的每个位置对应于一种表示为“WF”的喷射到燃烧室的燃料的体积流速。该体积的燃料的燃烧驱动涡轮发动机的旋转部件旋转，特别是压缩机和涡轮。对于双体涡轮发动机，旋转元件包括低压主体和高压主体，每个主体都包括压缩机、涡轮以及在压缩机与涡轮之间的连接轴。旋转元件之一的转速由速度传感器15测量。对于该说明书的其余部分，已经认为速度传感器15测量了低压主体XNBP的转速，测量值表示为“M_XNBP”。此外，由位置传感器14测量计量滑块12的位置Pos，该位置测量值表示为“M_Pos”。位置传感器14可包括两个灵敏元件，每个灵敏元件设置为测量计量滑块12的位置并传输一位置测量值。位置传感器14例如为“线性可变差动变压器”LVDT类型的传感器。
控制系统20包括全局校正器21、转换器22和局部校正器23。全局校正器21接收转速测量值M_XNBP以及一种由监测飞行器的单元所提供的表示为“C_XNBP”的速度设定值。例如根据由飞行器的驾驶员或自动驾驶仪所需的推力确定该设定值。根据速度设定值C_XNBP和转速测量值M_XNBP，全局校正器21确定了一种表示为“C_WF”的燃料质量流速设定值。转换器22设置为接收该设定值C_WF并确定计量滑块12的相关位置设定值C_Pos。转换器22可特别地根据一个或多个参数，例如计量滑道12上游的燃料温度，确定位置设定值C_Pos。位置设定值C_Pos被传输到局部校正器23，其也接收位置测量值M_Pos。局部校正器23设置为根据位置设定值C_Pos和位置测量值M_Pos确定了控制电流I_com。当位置传感器14提供了多个位置测量值时，局部校正器23例如考虑了这些位置测量值的平均值。控制电流I_com被传输到伺服阀11，使得其致动使计量滑块位移到所需位置。全局校正器21和局部校正器23例如为PID(比例、积分、微分)校正器。
因此，控制系统20包括一种双控制回路，即由局部校正器23、伺服阀11和位置传感器14形成的局部回路BL，以及一种由全局校正器21、转换器22、局部校正器23、伺服阀11、位置传感器14、计量滑块12、发动机13和转速传感器15形成的全局回路BG。从这种布置可以看出，如果局部校正器23没有接收到位置测量值M_Pos，或者没有接收到几个灵敏元件的位置测量值之间的明显差值，则局部回路BL不再运行，这也导致阻止了全局回路BG的操作。在没有任何闭环控制的情况下，自动或手动地停止涡轮发动机。
为了避免涡轮发动机的失控以及因此涡轮发动机本身的失控，本发明提出了一种控制系统，除了上述的双控制回路之外，所述控制系统还包括：控制涡轮发动机转速的回路，所述回路不考虑位置测量值M_Pos，并且可在该位置测量值M_Pos不可用或发生故障时使用。该控制回路被称为“降级模式故障回路”。
图2以框图的形式表示一种飞行器的涡轮发动机以及涡轮发动机的根据本发明的控制系统的示例。与图1的涡轮发动机一样，涡轮发动机10包括伺服阀11、计量滑块12、包括燃烧室和多个旋转元件的发动机13、位置传感器14以及速度传感器15。此外，涡轮发动机10包括监视单元16，设置为测量涡轮发动机内温度的温度传感器17以及设置为测量涡轮发动机内压力的压力传感器18。如下文所示，监视单元16设置为提供涡轮发动机10的速度设定值C_XNBP和多种飞行和/或运行参数。在该示例性实施例中，温度传感器17设置为确定排气温度M_TM49的测量值，压力传感器18设置为确定燃烧室入口处的静压测量值M_PS32。然而，温度传感器17可以测量用于调节涡轮发动机所需的其任何其他温度。控制系统100包括标称模式处理链110、降级模式处理链120和模式管理模块130。
以与图1的控制系统20相同的方式，标称模式处理链110包括全局校正器21、转换器22和局部校正器23。此外，它还包括C/P限制器111、保护校正器112和校正管理模块113。C/P限制器111从监视单元16接收涡轮发动机的飞行参数和运行参数，并根据这些参数确定燃料流速的最小和最大极限值。飞行参数例如包括飞行器的马赫数和高度，并且涡轮发动机的运行参数例如包括排气温度M_TM49的测量值以及燃烧室入口处的静压测量值M_PS32。保护校正器112还接收涡轮发动机的飞行参数和运行参数。根据这些参数，保护校正器112计算一种允许满足阈值参数的燃料质量流速设定值C_WFps，例如最大排气温度TM49_MAX以及燃烧室入口的最小静压PS32_MIN。当然，可通过保护校正器112考虑其他参数。实际上，保护校正器112可包括一种用于要监测的每个参数的单独保护校正器。全局校正器21根据速度设定值C_XNBP和转速测量值M_XNBP确定燃料质量流速设定值C_WF。燃料质量流速设定值C_WF和C_WFps，以及燃料流速的最小和最大极限值被提供给校正管理模块113，所述校正管理模块113检查燃料质量流速设定值C_WF是否符合燃料流速的最小和最大极限值以及设定值C_WFps，并在输出处提供一种阈值燃料质量流速设定值C_WFOK。所述设定值C_WFOK由转换器22转换为计量滑块12的位置设定值C_Pos。与图1的控制系统类似，位置设定值C_Pos提供给局部校正器23，以便对计量滑块12的位置进行闭环控制。局部校正器23确定了标称模式控制电流I_nom，所述电流I_nom在C/P限制器111和保护校正器112不作用的情况下对应于控制系统20的控制电流I_com。
降级模式处理链120包括保护模块121和直接校正器122。保护模块121设置为实现与C/P限制器111和保护校正器112的功能类似的功能。它从监视单元16、温度传感器17和压力传感器18接收涡轮发动机10的飞行参数和运行参数。保护模块121进一步接收速度设定值C_XNBP并确定一个安全速度设定值C_XNBPOK。将参考图4详细地描述了保护模块121的示例性实施例。直接校正器122接收安全速度设定值C_XNBPOK和转速测量值M_XNBP，并根据该安全速度设定值C_XNBPOK和该转速测量值M_XNBP确定降级模式控制电流I_deg。直接校正器122例如为PI(比例、积分)校正器。
模式管理模块130接收标称模式控制电流I_nom和降级模式控制电流I_deg，并为伺服阀11传输控制电流I_com。模式管理模块130设置为在计量滑块12的位置测量值没有故障时传输标称模式控制电流I_nom作为控制电流I_com，以及在发生故障时传输降级模式控制电流I_deg作为控制电流I_com。为此，模式管理模块可以接收一种在位置传感器14发生故障时生成的故障信号Sd。故障信号Sd例如由监视单元16生成。替代地，模式管理模块130可从位置传感器14接收每个灵敏元件的位置测量值并由其推断故障，特别地在两个位置测量值之间存在偏差的情况下。因此，根据由模式管理模块选择的控制电流，控制系统100使用标称模式处理链110或使用降级模式处理链120来实施转速XNBP的闭环控制。在这种情况下，当选择标称模式控制电流I_nom时，通过局部校正器23、伺服阀11和位置传感器14实施局部闭环控制，并且伴随地通过全局校正器21、转换器22、局部校正器23、伺服阀11、计量滑块12、发动机13和转速传感器15实施全局闭环控制。
图3表示当选择降级模式控制电流I_deg时使用降级模式处理链120实施的闭环控制。由直接校正器122、伺服阀11、计量滑块12、发动机13和转速传感器15形成单一闭环控制回路。只要闭环控制不使用计量滑块12的位置测量值M_Pos，闭环控制就可被证明为“直接的”。应该注意的是，在没有保护模块121的情况下，直接校正器122可以直接地接收速度设定值C_XNBP，如图3所示。
图4表示降级模式处理链120的保护模块121。保护模块121包括限制电路30和梯度限制器40。限制电路30包括第一减法器31、第一放大器32、第一加法器33、MIN运算符34、第二减法器35、第二放大器36，第二加法器37和MAX操作器38。限制电路30设置为接收转速设定值C_XNBP、转速测量值M_XNBP、排气温度M_TM49的测量值以及燃烧室进口处的静压测量值M_PS32，并提供一种限制的速度设定值C_XNBPlim。减法器31从最大温度TM49_MAX中减去排气温度M_TM49的测量值(TM49_MAX-M_TM49)；放大器32通过将减法结果乘以温度系数K_TM49来计算值E_TM49(E_TM49＝K_TM49×(TM49_MAX-M_TM49))；加法器33将该乘法结果增加到转速测量值M_XNBP：K_TM49×(TM49_MAX-M_TM49)+M_XNBP；以及MIN运算符34将该加法结果与转速设定值C_XNBP比较并保留最小值。同时，减法器35从最小压力PS32_MIN减去压力测量M_PS32(PS32_MIN-M_PS32)；放大器36通过将减法结果乘以压力系数K_PS32来计算值E_PS32(E_PS32＝K_PS32×(PS32_MIN-M_PS32))；加法器37将该乘法结果增加到转速测量值M_XNBP(K_PS32×(PS32_MIN-M_PS32)+M_XNBP)；MAX运算符38将该加法结果与MIN运算符34所保留的最小值进行比较，并保留最大值。该最大值对应于限制速度设定值C_XNBPlim。
限制电路30允许防止涡轮发动机10在高于最高温度TM49_MAX的排气温度下和/或在低于最低压力PS32_MIN的燃烧室入口处静压下运行。事实上，当温度测量值M_TM49接近最高温度TM49_MAX时，值E_TM49和转速测量值M_XNBP之和(E_TM49+M_XNBP)小于转速设定值C_XNBP。然后该总和用作限制转速设定值C_XNBPlim，而不是转速设定值C_XNBP。可以注意到的是，如果温度测量值M_TM49等于最高温度TM49_MAX，则限制转速设定值C_XNBPlim等于转速测量值M_XNBP。同样，当压力测量值M_PS32接近最小压力PS32_MIN时，值E_PS32和转速测量值M_XNBP之和大于转速设定值C_XNBP。然后该总和用作限制速度设定值C_XNBPlim，而不是转速设定值C_XNBP。在该示例性实施例中，仅使用两个操作符34、38。然而，在加法器37输出处的加法结果可通过第一MAX运算符与转速设定值C_XNBP进行比较，第二MAX运算符与来自第一MAX运算符和来自MIN运算符34的值比较。此外，可以考虑两个以上的参数，以确定限制速度设定值C_XNBPlim。在这种情况下，这些参数每个都与最小或最大阈值参数进行比较，如针对压力PS32和温度TM49所述的。然后，由与每个都与一个参数相关联的不同运算符的最大值得出设定值C_XNBPlim。
梯度限制器40接收限制速度设定值C_XNBPlim并确定一种与安全速度设定值C_XNBPOK对应的加速度限制的速度设定值。确定了该加速度限制的速度设定值C_XNBPOK，从而以小于或等于预定最大加速度阈值的进化速度遵循该限制速度设定值C_XNBPlim。因此，梯度限制器40允许减慢涡轮发动机的动力学，并避免产生超出标称运行范围的燃料流速-压力比。梯度限制器40可接收飞行器的一个或多个飞行参数和/或涡轮发动机的一个或多个运行参数，并根据这些参数适配最大加速度阈值。特别地，最大加速度阈值可以根据飞行器的马赫数和高度以及燃烧室PS32上游的静压而变化。
可通过使用涡轮发动机模型比较转速XNBP增加对排气温度TM49的影响来确定温度系数K_TM49。可以类似地确定压力系数K_PS32。可以使用一种使用标称模式处理链调节的涡轮发动机的仿真来确定梯度限制器40的预定最大加速度阈值。其可以对应于燃料流速超过C/P限制器111的最大限制的加速度。
控制系统100可以具有纯硬件架构或能够执行计算机程序的软件架构。例如，这是现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、微处理器或微控制器。此外，控制系统100的这些元件的功能构造绝不限制这些元件的硬件构造。因此，例如，呈现为不同的两个元件实际上可以由相同的电气或电子元件，或由相同处理器执行的其功能形成。
图5表示一实施涡轮发动机和图2控制系统的控制方法的示例。该方法50包括监测步骤51，其中监测了位置传感器14的故障。优选地，连续地或以规则的时间间隔实施该监测步骤51。它例如包括确定位置测量值的缺失或两个位置测量值之间的偏差大于预定阈值。在位置传感器14没有故障时，该方法继续到确定燃料流速设定值的步骤52。在此步骤52中，根据转速设定值C_XNBP和转速测量值M_XNBP确定了燃料质量流速设定值C_WF。由全局校正器21、C/P限制器111、保护校正器112和校正管理模块113执行步骤52。然后，在转换步骤53中，燃料质量流速设定值C_WF转换为位置设定值C_Pos。由转换器22执行该步骤53。在确定标称模式控制电流的步骤54中，根据位置设定值C_Pos和位置测量值M_Pos确定标称模式控制电流I_nom。在致动步骤55中，标称模式控制电流I_nom被传输到伺服阀11，从而使计量滑块12位移到所需位置。当在监测步骤51过程中检测到位置传感器14的故障时，该方法切换到确定安全速度设定值的步骤56。由保护模块121执行该步骤56。该步骤56包括根据转速设定值C_XNBP、涡轮发动机的飞行参数和运行参数确定安全速度设定值C_XNBPOK。然后，控制方法包括确定降级模式控制电流的步骤57。在由降级模式处理链120执行的该步骤57中，根据安全速度设定值C_XNBPOK和转速测量值M_XNBP确定降级模式控制电流I_deg。然后，在致动步骤58中，降级模式控制电流I_deg被传输到伺服阀11，以便使计量滑块12位移到所需位置。

Claims (9)

1.一种飞行器涡轮发动机的控制系统，所述涡轮发动机(10)包括：
·燃烧室(13)，
·燃料计量阀，所述燃料计量阀包括计量滑块(12)和致动器(11)，所述计量滑块(12)的位置确定了喷射到所述燃烧室的燃料的体积流速，所述致动器(11)设置为根据一控制电流(I_com)使所述计量滑块位移，
·位置传感器(14)，所述位置传感器设置为测量所述计量滑块的位置，并传输一位置测量值(M_Pos)，
·速度传感器(15)，所述速度传感器设置为测量所述涡轮发动机的转速，并传输一转速测量值(M_XNBP)，以及
·监视单元(16)，所述监视单元设置为传输一转速设定值(C_XNBP)，检测所述位置传感器的故障，以及在检测到所述位置传感器的故障时传输故障信号(Sd)，
所述控制系统(100)包括：
·标称-模式处理链(110)，所述标称-模式处理链包括：
-全局校正器(21)，所述全局校正器设置为接收所述转速设定值(C_XNBP)和所述转速测量值(M_XNBP)，并根据所述转速设定值(C_XNBP)和所述转速测量值(M_XNBP)确定燃料质量流速设定值(C_WF)，
-转换器(22)，所述转换器设置为将所述燃料质量流速设定值(C_WF)转换成位置设定值(C_Pos)，以及
-局部校正器(23)，所述局部校正器设置为接收所述位置设定值(C_Pos)和所述位置测量值(M_Pos)，并根据所述位置设定值(C_Pos)和所述位置测量值(M_Pos)确定一标称-模式控制电流(I_nom)，
·降级-模式处理链(120)，所述降级-模式处理链包括直接校正器(122)，所述直接校正器(122)设置为接收所述转速设定值(C_XNBP)和所述转速测量值(M_XNBP)，并根据所述转速设定值(C_XNBP)和所述转速测量值(M_XNBP)确定一降级-模式控制电流(I_deg)，以及
·模式管理模块(130)，所述模式管理模块设置为接收所述故障信号(Sd)、所述标称-模式控制电流(I_nom)和所述降级-模式控制电流(I_deg)，并设置为在没有接收到所述故障信号时将所述标称-模式控制电流(I_nom)传输到所述燃料计量阀的致动器(11)，以及在接收到所述故障信号时将所述降级-模式控制电流(I_deg)传输到所述燃料计量阀的致动器(11)。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述直接校正器(122)设置为还接收所述飞行器的一个或多个飞行参数和/或所述涡轮发动机的一个或多个运行参数，根据所述飞行器的飞行参数和/或所述涡轮发动机的运行参数，进一步确定所述降级-模式控制电流(I_deg)。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述降级-模式处理链(120)还包括梯度限制器(40)，所述梯度限制器设置为接收所述转速设定值(C_XNBP)并确定一加速度限制的速度设定值(C_XNBPOK)，确定该加速度限制的速度设定值，以限制所述转速设定值的演进速度，所述加速度限制的速度设定值(C_XNBPOK)取代所述转速设定值(C_XNBP)由所述直接校正器(122)使用。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述梯度限制器(40)被进一步设置为接收所述飞行器的一个或多个飞行参数和/或所述涡轮发动机的一个或多个运行参数，预定的最大加速度阈值根据所述飞行参数和/或所述涡轮发动机的运行参数而变化。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的控制系统，其中，所述降级-模式处理链(120)还包括一限制电路(30)，该限制电路设置为接收所述转速设定值(C_XNBP)、转速测量值(M_XNBP)和所述涡轮发动机的运行参数(M_TM49、M_PS32)，并确定一限制的速度设定值(C_XNBPlim)，该限制的速度设定值(C_XNBPlim)通过以下方式确定：计算所述运行参数(M_PS32)与一预定的最小阈值参数(PS32_MIN)之间的差或所述运行参数(M_TM49)与一预定的最大阈值参数(TM49_MAX)之间的差，将所述差乘以一与所述运行参数相关的系数(K_TM49、K_PS32)，将所述转速测量值(M_XNBP)加到乘法结果中，以及在相对于一最小阈值参数计算所述差时，将该加法结果与所述转速设定值之间的最大值作为所述限制的速度设定值(C_XNBPlim)，并且在相对于一最大阈值参数计算所述差时，将该加法结果与所述转速设定值之间的最小值作为所述限制的速度设定值(C_XNBPlim)。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其中，所述限制电路(30)设置为接收所述涡轮发动机的压力测量值(M_PS32)作为运行参数，计算在所述压力测量值与一预定的最小压力(PS32_MIN)之间的差，和/或，所述限制电路(30)设置为接收所述涡轮发动机的温度测量值(TM_49)作为运行参数，计算在所述温度测量值与一预定的最高温度(TM49_MAX)之间的差。
7.一种飞行器的涡轮发动机，包括：
·燃烧室(13)，
·燃料计量阀，所述燃料计量阀包括计量滑块(12)和致动器(11)，所述计量滑块的位置确定喷射到所述燃烧室中的燃料的体积流速，所述致动器设置为根据一控制电流(I_com)使所述计量滑块位移，
·位置传感器(14)，所述位置传感器设置为测量所述计量滑块的位置并传输位置测量值(M_Pos)，
·速度传感器(15)，所述速度传感器设置为测量所述涡轮发动机的转速并传输转速测量值(M_XNBP)，
·监视单元(16)，所述监视单元设置为传输一转速设定值(C_XNBP)，以检测所述位置传感器的故障，并在检测到所述位置传感器的故障时传输故障信号(Sd)，以及
·根据权利要求1至6中任何一项所述的控制系统(100)。
8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其中，所述位置传感器(14)包括第一灵敏元件和第二灵敏元件，所述第一灵敏元件设置为测量所述计量滑块的位置并传输第一位置测量值，所述第二灵敏元件设置为测量所述计量滑块的位置并传输第二位置测量值，所述监视单元(16)设置为在所述第一位置测量值与第二位置测量值之间的偏差大于一预定阈值时，或者在没有接收到所述第一位置测量值和所述第二位置测量值时，检测所述位置传感器的故障。
9.一种飞行器涡轮发动机的控制方法，所述涡轮发动机(10)包括：
·燃烧室(13)，
·燃料计量阀，所述燃料计量阀包括计量滑块(12)和致动器(11)，所述计量滑块(12)的位置确定喷射到所述燃烧室中的燃料的体积流速，所述致动器(11)设置为根据一控制电流(I_com)使所述计量滑块位移，
·位置传感器(14)，所述位置传感器设置为测量所述计量滑块的位置并传输一位置测量值(M_Pos)，
·速度传感器(15)，所述速度传感器设置为测量所述涡轮发动机的转速并传输一转速测量值(M_XNBP)，以及
·监视单元(16)，所述监视单元设置为传输一转速设定值(C_XNBP)，以检测所述位置传感器的故障，并在检测到所述位置传感器的故障时传输故障信号(Sd)，
所述控制方法包括以下步骤：
·监测(51)所述位置传感器(14)的故障，
·如果所述位置传感器没有故障，
-根据所述转速设定值(C_XNBP)和所述转速测量值(M_XNBP)确定(52)一燃料质量流速设定值(C_WF)，
-将所述燃料质量流速设定值(C_WF)转换(53)成一位置设定值(C_Pos)，
-根据所述位置设定值(C_Pos)和所述位置测量值(M_Pos)确定(54)一标称-模式控制电流(54)，以及
-将所述标称-模式控制电流(I_nom)传输(55)到所述燃料计量阀的致动器(11)，
·如果所述位置传感器发生故障，
-根据所述转速设定值(C_XNBP)和所述转速测量值(M_XNBP)确定(57)一降级-模式控制电流(I_deg)，以及
-将所述降级-模式控制电流(I_deg)传输(58)到所述燃料计量阀的致动器(11)。
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