CN113357018A - 在发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的系统和方法 - Google Patents

在发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种在发动机(15)操作期间清洗燃料喷嘴(60)的方法(100)和系统。操作包括操作压缩机区段(42)，以在第一氧化剂(22)流动状况下向燃烧室(72)提供氧化剂流(22)，其中第一氧化剂(22)流动状况包括环境参数；在第一燃料流动状况(410)下操作燃料系统(90)，以在燃烧室(72)处产生燃料‑氧化剂比率(403)；将环境参数与第一环境参数阈值(510)进行比较；如果环境参数等于或大于第一环境阈值(510)，则将燃料系统(90)转变到与燃料喷嘴(60)处的清洗状况对应的第二燃料流动状况(420)。

Description

在发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的系统和方法
技术领域
本主题大体上涉及在热力发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的方法和系统。本主题的特定方面涉及在燃气涡轮发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的方法和系统。本主题的还有的特定方面涉及在推进系统的飞行中操作期间的燃料喷嘴清洗。
背景技术
热力发动机，例如燃气涡轮发动机，在燃料喷嘴内的燃料在发动机操作期间暴露在高温下时，会在燃料喷嘴内经历燃料焦化。尤其在低燃料流情况下和在操作期间暴露在高温下可能发生燃料焦化。燃料喷嘴内的燃料焦化也可能例如由于燃料喷嘴的热浸泡和停机后燃料喷嘴内的残留燃料而在发动机停机后发生。
例如通过不期望地限制或堵塞通过燃料喷嘴的燃料流，燃料焦积聚可能对燃料喷嘴性能，以及整体发动机性能、耐久性或可操作性产生不利影响。这种受限的燃料流通常可能导致不均匀的喷雾模式，这可能加速燃烧区段和/或涡轮区段的部件的劣化。部件劣化可能是由于增加的周向或径向热梯度，或热点，或由增加的燃烧动力学引起的损坏，如压力振荡、声学或其它不均匀的磨损和损坏。这种受限的燃料流也可能导致燃料系统处的压力积聚，如达到燃料系统压力极限，这可能导致发动机推力控制的丧失。
因此，需要解决这些问题的改进的清洗系统和方法。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中明显地看出，或者可以通过本发明的实践了解。
本公开的一个方面是针对一种热力发动机，包括压缩机区段，其被构造为向燃烧室提供氧化剂流；燃料喷嘴，其包括多个燃料喷射口，其中燃料喷嘴被构造为通过一个或多个燃料喷射口向燃烧室提供第一燃料流，并且通过一个或多个燃料喷射口向燃烧室提供不同于第一燃料流的第二燃料流；燃料系统，包括被构造为向燃烧室提供第一燃料流的第一导管和被构造为向燃烧室提供第二燃料流的第二导管，其中燃料系统被构造为可变地提供第一燃料流并与第二燃料流分开；以及被构造为执行操作的控制器，该操作包括操作压缩机区段以在第一氧化剂流动状况下向燃烧室提供氧化剂流，其中第一氧化剂流动状况包括环境参数；在第一燃料流动状况下操作燃料系统以在燃烧室处产生燃料-氧化剂比率；将环境参数与第一环境参数阈值进行比较；以及如果环境参数等于或大于第一环境阈值，则将燃料系统转变到与燃料喷嘴处的清洗状况对应的第二燃料流动状况。
参考下面的描述和所附的权利要求书，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，并与说明一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中，针对本技术领域的普通技术人员，对本发明，包括其最佳模式，进行了全面的和能够实现的公开，其中：
图1是根据本公开的一方面的飞行器的实施例的立体图；
图2是根据本公开的各方面的热力发动机的实施例的示意性截面图，热力发动机包括被构造为执行方法的步骤的控制器；
图3是根据本公开的一方面的示例性燃烧和燃料系统的示意图；
图4是描述可执行图5A-5B的方法的步骤的清洗状况的示例图表；
图5A-5B是概述根据本公开的各方面的在发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的方法的步骤的流程图；以及
图6是描述根据本公开的各方面的在发动机操作期间的燃料喷嘴清洗的方法的部分的示例图表。
在本说明书和图中重复使用参考字符是为了表示本发明的相同或类似的特征或要素。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，图中说明了其中的一个或多个例子。每个例子都是通过解释发明的方式提供的，而不是对发明的限制。事实上，对于本领域的技术人员来说，将很明显，在不偏离发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生更进一步的实施例。因此，本发明的目的是涵盖在所附权利要求及其等价物范围内的这种修改和变化。
如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以区分一个部件和另一个部件，并不打算表示各个部件的位置或重要性。
术语“上游”和“下游”指的是流体路径中流体流动的相对方向。例如，“上游”指的是流体流自的方向，“下游”指的是流体流向的方向。
这里提供了在发动机操作期间清洗燃料喷嘴的方法和系统的实施例。该方法和系统的实施例提供了允许在发动机操作期间从燃料喷嘴内去除燃料沉积物(例如燃料焦)的状况的控制和执行。燃料沉积物可通过热分解被分解成较轻和/或较小的颗粒，允许它们从燃料喷嘴中排出。在各种情况下，燃料沉积物可以通过清洗液体和/或流体吹扫被强制或磨蚀性地去除。在某些实施例中，本文提供的方法和系统允许在作为飞行器推进系统的发动机的飞行操作期间清洗燃料喷嘴。本文所描绘和描述的方法和系统的实施例包括操作燃料系统以热分解燃料喷嘴处的沉积物和确定执行清洗步骤的状况的步骤。例如通过减少或消除不均匀的燃料喷嘴喷射模式、减少周向和/或径向热梯度变化(例如减少热点)、或减少可能导致某些燃烧区段或涡轮区段部件的不均匀或增加的磨损或恶化的其它状况，此处提供的方法和系统的实施例可以改善其它燃烧区段和/或涡轮区段部件的寿命、耐久性、维护和/或性能。
现在参考附图，在图1中，提供了根据本公开的一方面的包括推进系统10、燃料喷嘴60、燃料系统90和控制器210的飞行器100的示例性实施例。飞行器100包括飞行器结构或机体105。机体105包括机身110，机翼120和尾翼130附接到机身110。根据本公开的各方面的推进系统10附接到机体的一个或多个部分。在各种实施例中，根据本文提供的公开的各个方面，推进系统10通常可被构造为任何合适的推进系统或发电系统，其包括燃料喷嘴和燃料系统，燃料喷嘴和燃料系统被构造为向燃烧室或起爆室提供燃料。在某些情况下，推进系统10被构造为涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮喷气或涡轮轴发动机、或冲压喷气或超音速燃烧冲压喷气发动机、或混合动力发动机、或其组合。在某些情况下，推进系统10附接到机身110的后方部分。在某些其他情况下，推进系统10附接在机翼120和/或一部分尾翼130的下方、上方或通过机翼120和/或一部分尾翼130。
如本文进一步详细描述的那样，包括推进系统10的飞行器100被构造为在地面操作、起飞和飞行中执行操作或操纵。飞行器和发动机操作或操纵可以包括与着陆-起飞(LTO)循环相关的操作或操纵。LTO循环包括怠速、起飞、爬升和进场。LTO循环一般可包括来自发动机15的某些推力输出设置。然而，在各种实施例中，飞行器100和推进系统10的操作或操纵可包括其他或额外的步骤，提供发动机推力输出或发电、高度或姿态或其组合的变化，导致推进系统10或飞行器100处的环境和入口参数的变化。LTO循环的部分还可与某些排放或噪声限制相关联，例如但不限于对来自推进系统10的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、未燃烧的碳氢化合物(UHC)或烟雾或感知的声学噪声的排放的限制。
现在参考图2，提供了热力发动机15的实施例。图1的推进系统10可以包括图2中提供的发动机15。在各种实施例中，发动机15可以被构造为推进系统、发电系统、混合电动发动机或其他热力发动机设备，其包括燃料系统90，根据本公开的方面，燃料系统90被构造为向燃料喷嘴60提供液体和/或气体燃料。发动机15一般可构造为涡轮机，例如包括以串行流动布置的压缩机区段42、燃烧区段44和涡轮区段46的燃气涡轮发动机。某些实施例的发动机15被构造为涡轮风扇或涡轮喷气发动机，其包括可操作地连接到核心发动机40的风扇组件14。还有各种实施例可以将发动机15限定为开式转子、桨扇发动机或布雷顿循环机。更进一步地，某些实施例可以包括可操作地联接到风扇组件14和至少一部分涡轮部分46的动力齿轮组件。核心发动机40与风扇组件14以串行流动布置被定位。
发动机15包括入口18，由箭头22示意性地描绘的氧化剂流通过该入口进入发动机15。特别是，氧化剂流22进入核心发动机40。氧化剂流22在进入下游燃烧区段44之前被压缩机区段42压缩。燃烧区段44包括根据本文关于图3所述的实施例的燃料喷嘴60。燃料系统90向燃料喷嘴60提供第一燃料流和第二燃料流。在根据本文所提供的公开的方面的发动机15的某些操作期间，第一燃料流和/或第二燃料流与氧化剂流22混合并燃烧或起爆以产生燃烧气体。燃烧气体释放能量以驱动涡轮区段46，该涡轮区段46驱动压缩机区段42。
现在参考图3，提供了根据本公开的一方面的包括燃料喷嘴60和燃料系统90的燃烧区段44的示例性实施例。燃烧区段44可以构造为任何合适类型的燃烧器，例如但不限于消焰燃烧器、起爆燃烧器(例如，脉冲起爆、旋转起爆等)、陷涡燃烧器、罐型燃烧器、罐环型燃烧器、环形燃烧器、涡旋燃烧器或其组合。燃烧区段44包括起爆室或燃烧室72，在起爆室或燃烧室72中，液体和/或气体燃料与氧化剂22一起燃烧，如本文所述。燃料喷嘴60被构造为任何适当类型的燃料喷嘴，其包括第一喷射器61和第二喷射器62。第一喷射器61被构造为接收来自燃料系统90的第一燃料流，由箭头91示意性地描绘。第二喷射器62被构造为接收来自燃料系统90的第二燃料流，由箭头92示意性地描绘。第一喷射器61被构造为将第一燃料流91提供给燃烧室72。燃料喷嘴60包括多个燃料喷射口，通过这些燃料喷射口将相应的燃料流从燃料喷嘴60提供到燃烧室72。多个燃料喷射口包括对应于第一喷射器61的第一开口67和对应于第二喷射器62的第二开口68。
在某些实施例中，燃烧区段44包括例如以周向布置或其他适当布置的多个燃料喷嘴60。在还有的某些实施例中，燃料喷嘴60被构造为富燃、燃贫或其他适当类型的燃料喷嘴。在特定实施例中，燃料喷嘴60包括一个或多个第一喷射器61和一个或多个第二喷射器62。在某些实施例中，第一喷射器61被构造为主燃料喷射器，而第二喷射器62被构造为先导式燃料喷射器。在发动机15、燃料系统90和燃料喷嘴60的标称操作期间，与先导式燃料喷射器相比，主燃料喷射器可以被构造为向燃烧室72提供更大的燃料流。例如，在发动机的某些操作状况下(例如，启动或低功率)，到燃烧室72的近似100％的燃料可以通过先导式燃料喷射器排出。在其他情况下，在发动机的某些操作状况下(例如，大于低功率，例如中功率或高功率状况)，大部分燃料可通过主燃料喷射器排出。然而，在某些状况下，如本文所提供的状况下，通过相应喷射器61、62的燃料流将期望地被改变或调整远离标称状况。应当理解的是，在各种实施例中，第一喷射器61可构造为先导式燃料喷射器，而第二喷射器62可构造为主燃料喷射器。
燃料系统90被构造为将第一燃料流91可变地提供给第一喷射器61，并且与第二燃料流92和第二喷射器62分开。在某些实施例中，燃料系统90包括与燃料喷嘴60的第一喷射器61流体连通的第一导管95和与燃料喷嘴60的第二喷射器62流体连通的第二导管96。燃料系统90被构造成期望地允许和限制第一燃料流91和第二燃料流92彼此分开地排出到燃料喷嘴60，如本文所述。在一个实施例中，燃料系统90包括定位在第一导管95处的第一阀93和定位在第二导管96处的第二阀94，从而例如允许基于本文所提供的方法的一个或多个步骤，选择性地排出和限制相应的第一燃料流91和第二燃料流92到燃料喷嘴60。
在各种实施例中，燃烧区段44包括多个燃烧器部件，这些燃烧器部件通常限定了燃烧室72或暴露于燃烧区段44的最热部分的其他部分。这样的燃烧器部件可以包括衬垫组件70、热屏蔽组件74、涡流器76或燃料喷嘴60。如本文进一步描述的，该方法的实施例可以包括与一个或多个燃烧器部件处的温度或热梯度对应的健康参数。在某些实施例中，对应于燃烧器部件或涡轮区段的健康参数与限制沿各个部件或相对于多个部件(例如，周向或径向的多个部件，例如环形燃烧器)的不期望的温度差或梯度相关联。健康参数可以对应于与缓解在燃烧区段44或涡轮区段46处的热点的形成相关联的期望限制。
在还有的各种实施例中，健康参数可以根据燃烧器稳定性对应于与燃烧器部件相关联的寿命、耐久性或其他结构完整性参数，例如期望的结构寿命或涂层保持期。在还有的其他的实施例中，健康参数可以对应于燃烧区段44处的排放或噪声参数，例如，但不限于，在发动机15的操作期间的期望或要求的排放输出范围或感知的噪声范围。在某些实施例中，期望或要求的排放或感知的噪声输出范围是发动机或飞行器操作的函数。例如，期望或要求的排放或感知的噪声输出范围可以对应于与LTO循环对应的排放限制、本地排放要求或其他规范要求。
现在参考图4，提供了描绘与燃料氧化剂燃烧对应的压缩机区段出口状况变化的图表500。图表500描绘了在区域505处的清洗包络的实施例，在发动机(例如发动机15(图2)或者例如在飞行器100的操作和/或飞行期间的推进系统10(图1))的操作期间，在该区域505处可以执行本文所述的一种或多种清洗方法。
图表500包括与第二压缩机区段出口状况参数对比的第一压缩机区段出口状况参数。在各种实施例中，第一压缩机区段出口状况参数和第二压缩机区段出口状况参数对应于发动机在压缩机区段下游和燃烧室上游的位置。例如，第一压缩机区段出口状况参数和第二压缩机区段出口状况参数一般可以对应于要与燃料混合并在燃烧室燃烧的氧化剂流。在各种情况下，压缩机区段出口状况参数可以被称为发动机处的站点3的参数。
在不同的实施例中，第一压缩机区段出口状况参数包括压缩机区段出口压力。在某些实施例中，压缩机区段出口压力包括静态压力参数。然而，在其他实施例中，压缩机区段出口压力参数是对应于要与燃料混合并在燃烧室燃烧的氧化剂流的任何合适的压力参数。在还有的各种实施例中，第二压缩机区段出口状况参数包括氧化剂流的压缩机区段出口温度。
现在参考图5A-5B，提供了概述发动机操作期间的燃料喷嘴清洗方法的示例性步骤的流程图(以下简称“方法1000”)。此处提供的方法1000的实施例允许进行燃料喷嘴清洗，同时保持适合于发动机操作期间的期望的燃烧区段和/或发动机功率输出或推力输出。方法1000的某些实施例可以提供特定益处，例如在飞行器操作期间的燃料喷嘴清洗。如本文各种实施例所述，飞行器操作可以包括但不限于通常对应于LTO循环的状况。然而，其他飞行器操作通常可以包括飞行状况。
现在参考图5A-5B处的流程图，并结合图表500，该方法1000包括在1010处操作压缩机区段，以在第一氧化剂流动状况下产生或向燃烧室提供氧化剂流。第一氧化剂流动状况一般可包括对应于一范围的环境参数，在该范围内，氧化剂流允许清洗燃料喷嘴，同时以期望的燃料-氧化剂比率操作发动机。在某些实施例中，环境参数包括第一压缩机区段出口温度参数、第二压缩机区段出口温度参数、第一压缩机区段出口压力参数、第二压缩机区段出口压力参数或其组合中的一个或多个。在各种实施例中，期望的燃料-氧化剂比率包括允许发动机的继续操作和/或性能的任何燃料-氧化剂比率。在某些实施例中，期望的燃料-氧化剂比率允许发动机相对于紧接在发动机操作期间的燃料喷嘴清洗之前的燃料-氧化剂状况的继续操作和/或性能。在还有的特定的实施例中，期望的燃料-氧化剂比率包括越过两个以上的燃料流动状况来保持期望的燃料-氧化剂比率，如本文所述。
参考图4中的图表500，1010处的第一氧化剂流动状况的环境参数一般可以对应于在燃烧区段和来自压缩机区段的氧化剂流的温度和压力。如上文在实施例中所述，环境参数对应于压缩机区段下游和燃烧室上游的第一氧化剂流。例如，环境参数可以对应于热力发动机处的站点3的氧化剂温度(例如，T3)和氧化剂压力(例如，P3)。
在某些实施例中，图4中的图表500包括在线510处描绘的第一环境参数阈值。在各种实施例中，第一环境参数阈值限定了下限，在该下限处或之上，限定清洗包络505，并在发动机的操作期间执行清洗方法。在一个实施例中，第一环境参数阈值510对应于第一压缩机区段出口状况参数，例如在图4中的线510A处描绘的。在另一个实施例中，第一环境参数阈值510对应于第二压缩机区段出口状况参数，例如在图4中的线510B处描绘的。
在还有的某些实施例中，图表500包括在图4中的线520处描绘的第二环境参数阈值。在各种实施例中，第二环境参数阈值限定了上限，在上限处或之上，限定清洗包络，并在发动机的操作期间执行清洗方法。在一个实施例中，第二环境参数阈值520对应于压缩机区段出口状况参数，例如在图4中的线520A处描绘的。在另一个实施例中，第二环境参数阈值520对应于第二压缩机区段出口状况参数，例如在图4中的线520B处描绘的。
在各种情况下，环境参数阈值对应于氧化剂流允许燃料喷嘴内的燃料沉积物热分解的状况。第一氧化剂流动状况可以特别对应于燃料喷嘴处的温度和压力状况，该温度和压力状况允许燃料或其他物质(例如，第一喷射器和第二喷射器内的积碳、燃料焦等)的沉积物的热分解。环境参数还可对应于燃料喷嘴和/或燃料系统可允许燃料沉积物(例如燃料焦)从燃料喷嘴吹扫到燃烧室的压力状况。
在还有的某些实施例中，环境参数阈值对应于使燃烧持续或可持续的状况，例如向燃烧室提供高于第一温度阈值和第一压力阈值的氧化剂。环境参数阈值还可以对应于维持期望的燃烧稳定性或性能，或减轻某些燃烧声学、压力振荡或波动、贫油熄火、排放或其他不利状况的状况。在各种实施例中，环境参数阈值可以对应于与LTO循环的某些部分所对应的排放或噪声限制中的一个。
应当理解的是，环境参数包括压缩机区段下游(例如，在燃料喷嘴处，或在燃烧室处)的氧化剂流的温度和/或压力的一个或多个特定范围。此处提供的环境参数的特定范围相对于此处提供的方法1000的一个或多个步骤可能是关键的和非显而易见的，例如根据此处提供的一个或多个实施例，允许在发动机操作期间清洗燃料喷嘴。此处提供的各种范围可以特别允许在发动机操作期间从燃料喷嘴中吹扫或另外去除燃料焦或碎屑。在某些实施例中，第一环境参数阈值包括处于或高于大约550华氏度(大约287摄氏度)的温度。在还有的某些实施例中，第一环境参数阈值包括处于或高于约135磅/平方英寸(psia)(约930千帕(kPa))的压力。在其它实施例中，第一环境参数阈值处于或高于约600F(约315C)。在还有的其他的实施例中，第一环境参数阈值处于或高于约150psia(约1030千帕)。
在还有的某些实施例中，第二环境参数阈值包括处于或低于大约1250华氏度(大约680摄氏度)的温度。在另一实施例中，第二环境参数阈值对应于处于或低于315psia(约2172千帕)的压力。在其它实施例中，第二环境参数阈值对应于处于或低于约1100F(约595C)的温度。在还有的其他实施例中，第二环境参数阈值处于或低于约300psia(约2070kPa)。在还有的另一个实施例中，环境参数对应于大约175psia和大约275psia之间(在大约1205kPa和大约1900kPa之间)的压力范围。
现在参考图6，提供了描述在发动机操作期间清洗燃料喷嘴的方法(以下简称“方法1000”)的部分内容的示例性图表400。该图表400描绘了燃料参数随时间变化的曲线图。在各种实施例中，燃料参数对应于流向燃烧室的燃料流。在某些实施例中，燃料参数是对应于通过燃料系统和燃料喷嘴到燃烧室的燃料流的燃料流量(例如，Wfuel)或燃料压力(例如，Pfuel)。应当理解的是，在各种实施例中，可以利用任何适用的参数，该参数指示到燃烧室的燃料流。
图表400描绘了对应于燃料喷嘴处的多个燃料喷射口的多个燃料流(例如，对应于燃料流速率A的第一燃料流、对应于燃料流速率B的第二燃料流等)。该方法1000可与发动机、控制器、燃料系统和燃料喷嘴一起执行，允许独立或分开可变地控制通过两个或更多个导管和燃料喷嘴处的燃料喷射口的燃料流。
一般来说，燃料喷嘴包括第一喷射器和第二喷射器，如关于图3所述。燃料喷嘴被构造为通过第一喷射器向燃烧室提供第一燃料流，并通过第二喷射器向燃烧室提供第二燃料流。燃料系统包括与燃料喷嘴处的第一喷射器流体连通的第一导管，以及与燃料喷嘴处的第二喷射器流体连通的第二导管。燃料系统被构造为通过燃料喷嘴的燃料喷射口向燃烧室提供第一燃料流，该第一燃料流与通过燃料喷嘴的第二燃料喷射口到燃烧室的第二燃料流独立或分开可变。在某些实施例中，燃料导管、燃料喷射口或两者都对应于与燃料喷嘴处的一个或多个先导式燃料喷射器分开的一个或多个主燃料喷射器，如本文其他地方所述。
返回参考图表400，根据本文提供的方法的实施例，方法1000包括多个燃料流动状况。如本文进一步描述的，本文提供的方法1000的部分或全部步骤可以由控制器(例如控制器210)或其他计算系统存储和执行。虽然本文提供的某些步骤可以按照一个或多个特定的顺序执行，但应当理解的是，该方法的各种实施例可以在本公开的范围内对某些步骤或步骤组合进行重新排列、重新排序、省略、包括或迭代。
现在参考图4-6，在1020处，方法1000包括在第一燃料流动状况下操作燃料系统，例如在图表400上的410处描绘的。第一燃料流动状况410包括在线401处描绘的第一燃料流速率A，对应于通过图3中描绘的燃料喷嘴60的第一喷射器61的第一燃料流91。第一燃料流动状况410还包括在线402处描绘的第一燃料流速率B，对应于通过图3中描绘的燃料喷嘴60的第二喷射器62的第二燃料流92。第一燃料流动状况410在包括第一燃料流和第二燃料流的燃烧室处提供了在线403处描绘的燃料-氧化剂比率。
应当理解的是，燃料流速率A和燃料流速率B通常可以对应于各燃料流的燃料流速率中的一个或多个。然而，在其他实施例中，燃料流速率A和燃料流速率B可以各自对应于指示从燃料系统通过燃料喷嘴的燃料的体积和/或质量速率或其他数量的任何适当参数。
应当理解的是，燃料-氧化剂比率403通常对应于通过多个燃料喷嘴提供给燃烧室的总燃料流(例如，图6中的燃料流速率A 401和燃料流速率B 402之和，或图3中的第一燃料流91和第二燃料流92之和)与提供给燃烧室用于与总燃料流混合并燃烧的氧化剂流的总燃料-氧化剂比率。燃料-氧化剂比率可以基于一种或多种已知方法计算，或者以其他方式对应于燃料-氧化剂比率或燃料-空气比率。在某些情况下，燃料-氧化剂比率可以对应于燃料-空气当量比率、空气-燃料当量比率或其他适当的参数，其对应于与氧化剂的总数量、质量、或体积、或其流量混合并在燃烧室燃烧或起爆的液体和/或气体燃料的总数量、质量、或体积、或其流量。
该方法1000包括在1013处，将对应于氧化剂流的环境参数与第一环境参数阈值进行比较。如果环境参数等于或大于第一环境参数阈值(例如在图表500中的阈值510处描绘的第一压缩机出口状况参数或第二压缩机出口状况参数中的一个或多个)，则方法1000可以进行到步骤1025，以将燃料系统转变到第二燃料流动状况，例如在图表400中的419处描绘的。在各种实施例中，方法1000在1025处发生，同时在从第一燃料流动状况410转变到第二燃料流动状况420期间保持燃烧室处的燃料-氧化剂比率近似相等或不变。
在某些情况下，方法1000包括在1017处，将环境参数与第二环境参数阈值(例如图表500中在阈值520处描绘的第一压缩机出口状况参数或第二压缩机出口状况参数中的一个或多个)进行比较，如果环境参数小于或等于第二环境参数阈值，则进入步骤1025。
在一个实施例中，该方法1000包括在1019处，将健康参数与健康参数阈值进行比较。该健康参数对应于燃烧器部件温度、燃烧热梯度、燃烧器稳定性参数或排放参数中的一个或多个，例如在图3中关于燃烧区段44的描述。在各种实施例中，健康参数阈值是存储在控制器210的存储器214中的预定阈值。在一些实施例中，健康参数是时间、飞行器高度、环境压力或其他指标的函数，这些指标可以对应于燃烧器部件或涡轮区段的排放要求或耐久性的变化。时间、飞行器高度、环境压力或其他指标中的一个或多个可以限定允许执行清洗方法的排放环境。在某些实施例中，如果健康参数在健康参数阈值内，则发生在步骤1025处的方法1000。
在1030处，该方法1000包括在例如在图表400上的420处描绘的第二燃料流动状况下操作燃料系统。第二燃料流动状况420包括与通过燃料喷嘴的第一喷射器的第一燃料流对应的第二燃料流速率A。第二燃料流动状况420还包括与通过燃料喷嘴的第二喷射器的第二燃料流对应的第二燃料流速率B。第二燃料流动状况420在燃烧室处提供在第一燃料流动状况410和第二燃料流动状况420下相等的燃料-氧化剂比率。换句话说，在第一燃料流动状况410下提供给燃烧室的燃料的总量或质量等于在第二燃料流动状况420下提供给燃烧室的燃料的总量或质量。然而，如可以通过图表400中的描述所理解的，第一燃料流动状况410下的第一燃料流速率A与第二燃料流动状况420下的第二燃料流速率A不同，并且第一燃料流动状况410下的第一燃料流速率B与第二燃料流动状况420下的第二燃料流速率B不同。
在某个实施例中，第二燃料流动状况420包括第二燃料流速率A，第二燃料流速率A大于第一燃料流动状况410下的第一燃料流速率A。在还有的某些实施例中，第二燃料流动状况420包括第二燃料流速率B，第二燃料流速率B小于第一燃料流动状况410处的第一燃料流速率B。在一个实施例中，方法1000包括在1025处，从第一燃料流动状况410转变到第二燃料流动状况420，如图表400中的419处所描述的。在各种实施例中，方法1000在1025处发生，同时在从第一燃料流动状况410转变到第二燃料流动状况420期间保持燃烧室处的燃料-氧化剂比率近似相等或不变。
在特定的实施例中，在第二燃料流动状况420处，第二燃料流速率B为零。在一个实施例中，第二燃料流被关闭或从流经燃料喷嘴处的第二喷射器转向。在还有的特殊的实施例中，第二燃料流通常被关闭或从流经燃料喷嘴转向。在各种实施例中，方法1000包括关闭或使第二燃料流从燃料喷嘴转向，并允许非燃料流体介质占据燃料喷嘴的第二喷射器。该非燃料流体介质可以包括氧化剂，例如在第二喷射器处对应于上述环境参数的氧化剂流的一部分。在某些实施例中，在第二燃料流动状况420下操作燃料系统包括在第二喷射器内发生沉积物的热分解的状况下操作燃料系统。
在某些实施例中，如图表400中420处所描绘的第二燃料流动状况对应于燃料喷嘴处的清洗状况。清洗状况包括操作状况，在该操作状况下，通过燃料喷嘴的一部分提供燃料，而在燃料喷嘴的另一部分处执行清洗方法。在一个实施例中，清洗方法包括用于热分解燃料喷嘴的燃料喷射器内的燃料沉积物的一种或多种方法。用于热分解燃料喷射器(例如图3中描绘的第二喷射器62)内的燃料沉积物的方法包括通过燃料喷嘴的另一个燃料喷射器(例如图3中描绘的第一喷射器61)向燃烧室提供燃料。该方法还包括转变到通过另一个燃料喷射器(例如第二喷射器62)提供燃料，并减少或关闭通过另一个燃料喷射器(例如第一喷射器61)的燃料。
清洗方法的各种实施例包括在燃料喷嘴处的另一个燃料喷射器向燃烧室提供燃料时，通过燃料喷射器提供清洗或吹扫流体。该方法1000的各种实施例包括在1031处，在步骤1030处的第二流动状况期间使吹扫流体流过第二喷射器。在某些实施例中，流动的吹扫流体在将第二燃料流量减少到零之后，去除残留在第二喷射器中的燃料。在还有的是各种实施例中，方法1000包括在1051处，在步骤1050处的第四流动状况期间，使吹扫流体流过第一喷射器。相应地，流动的吹扫流体在将第一燃料流量减少到零之后，去除残留在第一喷射器中的燃料。在还有的某些实施例中，吹扫流体是通过第二燃料喷嘴排出的惰性气体、氧化剂或其他适当流体中的一种或多种流。在示例性实施例中，例如通过第一导管95或第二导管96从燃料系统90提供吹扫流体。在1031、1051处的方法1000可以允许在通过各喷射器重新引入燃料之前的一段时间内基本上从各喷射器中去除液体流体，以例如允许进行清洗、磨损、燃料焦的热分解或另一适当的清洗过程。
在某些实施例中，方法1000包括在1033处，在步骤1030处的第二燃料流动状况期间或之后，使吹扫流体流过第二喷射器。在还有的某些实施例中，方法1000包括在1053处，在步骤1050处的第四燃料流动状况期间或之后，使吹扫流体流过第一喷射器。在方法1000的还有的其他实施例中，在1033或1053处，使吹扫流体流过燃料喷射器包括在下一个燃料流动状况下操作燃料系统之前的一段时间内，使吹扫流体连续或间歇地流过相应的燃料喷射器。在还有的某些实施例中，在1033处的方法1000在1031处的步骤之后的一段时间内发生。在其他实施例中，在1053处的方法1000在1051处的步骤之后的一段时间之后发生。
在某些情况下，吹扫流体是在另一个燃料喷射器向燃烧室提供燃料时通过各自的燃料喷射器排出的清洗流体或清洗介质。清洗流体可以是惰性气体、氧化剂、液体和/或气态燃料、研磨颗粒、洗涤剂、水基洗涤剂或其他适当的清洗介质，或其组合。在某些实施例中，研磨颗粒包括一种或多种氧化铝、二氧化硅、金刚石、坚果壳、果坑石或其组合。在还有的是各种实施例中，研磨颗粒可以是适合于通过燃料喷射器和各自的开口排出的任何适当尺寸，如图3中所描绘的。在特定的实施例中，清洗介质是任何适合与燃料沉积物或其它碎片一起通过燃料喷射器排出的适当介质。在一些实施例中，清洗介质包括直径小于100微米、或直径小于80微米、40微米、或直径小于30微米、或直径小于20微米、或直径大于10微米的颗粒。
在某些实施例中，吹扫流体是包括本文所述第一氧化剂流动状况的氧化剂流。在某些实施例中，燃料喷嘴包括一个或多个特征，这些特征被构造为在燃料喷射器的靠近燃烧室的部分和远离燃烧室的部分之间产生局部静态压差。这样的特征可以包括在燃料喷射器处，例如在燃料通过燃料喷射器的流动路径处或接近该流动路径处的斜面、开口、沟槽、凹陷、通道或导管。
在其他实施例中，吹扫流体是清洗流体的连续或间歇流动，例如提供通过各燃料喷射器的相对高压吹扫。在一个实施例中，吹扫流体是通过各自的燃料喷射器的液体和/或气体燃料的连续或间歇流动，因为增加的或标称水平的燃料通过燃料喷射器重新引入燃烧室。在一些实施例中，吹扫流体包括通过燃料喷射器的清洗流体的一个或多个高压脉冲吹扫，以便从燃料喷射器中去除燃料沉积物或其他碎片。
在1015处，方法1000包括确定在1010处的第一氧化剂流动状况下操作压缩机区段和在关于步骤1020、1025、1030、1035、1040、1045、1050、1055或1060或本文中的其他步骤中描述的一个或多个燃料流动状况下操作燃料系统是否在清洗包络内，如本文所述并在图4中的区域505处描绘的。在一个实施例中，清洗包络指示氧化剂流处于如本文所述的第一氧化剂流动状况，第一燃料流在预定时间内处于稳定状态，并且还包括在如本文所述的健康参数阈值内的健康参数。在某些实施例中，健康参数对应于氧化剂流的压缩机区段出口温度(例如T3oxidizer)、氧化剂流的压缩机区段出口压力(例如P3oxidizer)、氧化剂流的压缩机区段出口流速率(例如，W3oxidizer)、燃烧室处的燃料-氧化剂比率、第一燃料流动状况(例如，WfuelA、PfuelA、TfuelA等、WfuelB、PfuelB、TfuelB等)或其组合。在某些实施例中，在确定第一氧化剂流动状况和第一燃料流动状况410在清洗包络内之后，在第二燃料流动状况420下操作燃料系统。
在还有的某些实施例中，清洗包络指示发动机15和/或飞行器100处于操作或环境状况或排放环境中，允许在与某些排放或噪声限制相关的限制内执行方法1000的步骤，如本文所述。在各种实施例中，清洗包络提供了阈值，在该阈值可以执行发动机的调整操作，例如通过本文所述的不同燃料流动状况，同时在燃烧区段或涡轮区段的期望排放和/或噪声限制和/或耐久性限制内操作。在某些实施例中，清洗包络可以基于发动机或飞行器操作期间的某些排放和/或噪声限制，限制操作一个或多个燃料流动状况的时间段。
参考图5A-5B，在不同的实施例中，在1040处，方法1000包括在1030处在第二燃料流动状况下操作燃料系统之后，在例如在图表400中的430处描述的第三燃料流动状况下操作燃料系统。第三燃料流动状况430包括通过燃料喷嘴的第一喷射器的第一燃料流的第三燃料流速率A和通过燃料喷嘴的第二喷射器的第二燃料流的第三燃料流速率B。在各种实施例中，方法1000包括在1035处从第二燃料流动状况420转变到第三燃料流动状况430，例如在图表400中的429处描绘的。在各种实施例中，方法1000在1035处发生，同时在从第一燃料流动状况410转变到第二燃料流动状况420期间，在燃烧室处保持大致相等或不变的燃料-氧化剂比率。
在某些情况下，第三燃料流动状况430与第一燃料流动状况410基本相似。例如，第三燃料流动状况430可以包括在与第一燃料流动状况410对应的第二燃料流大致相似或相等的状况下设置或返回通过第二喷射器的第二燃料流。此外，第三燃料流动状况430可以包括在与第一燃料流动状况410对应的第一燃料流大致相似或相等的燃料参数下设置或返回通过第一喷射器的第一燃料流。
然而，在其他实施例中，应当理解的是，由于燃料沉积物(例如燃料焦)应当随着通过第二喷射器的燃料流从第二燃料流动状况420到第三燃料流动状况430的增加而被去除，第三燃料流动状况430通常可以由于燃料系统、燃料喷嘴、燃烧区段和/或发动机的效率的增加而在压力、流量或另一个燃料参数上有所不同。在各种实施例中，第一燃料流动状况410包括第二喷射器处的第一清洗前压力参数。第三燃料流动状况430包括在第二喷射器处的第一清洗后压力参数。第一清洗后压力参数小于清洗前压力参数。在某些情况下，清洗前压力参数和清洗后压力参数对应于燃料喷嘴的出口(例如，燃烧室的压力)与例如燃料系统处的上游燃料压力之间的德耳塔(delta)压力(dP)。dP的降低可以表示清洗过的燃料喷射器。然而，在某些实施例中，方法1000可以包括从步骤1040返回到步骤1030，或者从步骤1040返回到步骤1020然后步骤1030，或者从步骤1040返回到步骤1020、步骤1025、步骤1030，然后返回到1035，从而例如在第二喷射器处重复清洗过程。
在还有的各种实施例中，包括清洗前压力参数的第一燃料流动状况410和包括清洗后压力参数的第三燃料流动状况430共同包括相对于清洗后燃料流速率的基本相等的清洗前燃料流速率。
在各种实施例中，方法1000包括在1050处在第四燃料流动状况下操作燃料系统，例如在图表400中的440处描绘的。第四燃料流动状况440包括通过第一喷射器的第一燃料流的第四燃料流速率A和通过第二喷射器的第二燃料流的第四燃料流速率B。第四燃料流速率A小于第一燃料流速率A，而第四燃料流速率B大于第一燃料流速率B。在第一燃料流速率状况410和第四燃料流速率状况440之间，燃烧室处的燃料-氧化剂比率大致相等。在各种实施例中，燃烧室处的燃料-氧化剂比率在第一燃料流动状况410和第四燃料流动状况440之间相等，例如关于方法1000在1020、1030或1040处的描述。
在1050处的方法1000的某些实施例中，第四燃料流速率A为零。在还有的某些情况下，第四燃料流速率B大约等于与燃烧室处的燃料-氧化剂比率相对应的燃烧室处的总燃料流，例如关于方法1000在1020、1030或1040处的描述。在一个实施例中，方法1000还包括在1045处从第三燃料流动状况430转变到第四燃料流动状况440，例如在图表400中的439处所描述的。在各种实施例中，方法1000在1045处发生，同时在从第三燃料流动状况430转变到第四燃料流动状况440期间保持燃烧室处的燃料-氧化剂比率大致相等或不变。在各种实施例中，在1045处的方法1000的执行与步骤1025或1035的描述相似。
应该理解的是，第四燃料流动状况440及其转变，可以在类似的状况或要求下，在关于步骤1013、1015、1017或1019中的一个或多个步骤或本文描述的其他步骤的清洗包络处发生。
在还有的某些实施例中，方法1000包括在1060处，在第五燃料流动状况下操作燃料系统，例如在图表400中的450处描绘的。该方法1000可以包括在第四燃料流动状况440下操作燃料系统之后，在第五燃料流动状况450下操作燃料系统。第五燃料流动状况450包括通过第一喷射器的第一燃料流的第五燃料流速率A和通过第二喷射器的第二燃料流的第五燃料流速率B。在某些情况下，第五燃料流动状况450可以基本上等于第一燃料流动状况410或第三燃料流动状况430中的一个或多个。
然而，在其他实施例中，例如关于第一燃料流动状况410和第三燃料流动状况430所述的原因，应当理解的是，由于燃料沉积物(例如燃料焦)应当随着通过第一喷射器的燃料流从第四燃料流动状况440到第五燃料流动状况450的增加而被去除，第五燃料流动状况450通常可以由于燃料系统、燃料喷嘴、燃烧区段和/或发动机的效率的增加而在压力、流量或另一个燃料参数上有所不同。在各种实施例中，第一燃料流动状况410包括相对于第一喷射器的第二清洗前压力参数。第五燃料流动状况450包括相对于第一喷射器的第二清洗后压力参数。第一喷射器处的第二清洗后压力参数小于第一喷射器处的第二清洗前压力参数。在某些实施例中，清洗前压力参数和清洗后压力参数对应于燃料喷嘴的出口(例如，燃烧室处的压力)与例如燃料系统处的上游燃料压力之间的delta压力(dP)。dP的降低可以表示清洗过的燃料喷射器。然而，在某些实施例中，方法1000可以包括从步骤1060返回到步骤1050，或者从步骤1060返回到步骤1040，然后返回到步骤1050，或者从步骤1060返回到步骤1040、步骤1045、然后返回到步骤1050，例如在第一喷射器处重复清洗过程。
在还有的特定的实施例中，第五燃料流动状况450可以对应于不同于另一标称燃料流动状况(例如，在第一燃料流动状况410下)的新的或改变的标称燃料流动状况。例如，当第五燃料流动状况450跟随一个或两个清洗步骤(例如，在第二燃料流动状况420和第四燃料流动状况440下)时，第五燃料流动状况450可以对应于发动机15、推进系统10或飞行器100可以进行正常操作时的状况，或发动机15、推进系统10或飞行器100可以进行正常操作之后的状况。
在一个实施例中，方法1000还包括在1055处从第四燃料流动状况440转变到第五燃料流动状况450，如图表400中449处所描绘的。在各种实施例中，方法1000在1055处发生，同时在从第四燃料流动状况440转变到第五燃料流动状况450期间保持燃烧室处的燃料-氧化剂比率大致相等或不变。在各种实施例中，在1055处的方法1000的执行类似于关于步骤1025、1035或1045的描述。
应当理解的是，在各种实施例中，该方法1000包括基本上同时调整燃料流速率A和燃料流速率B，以便如本文所述，在燃料流动状况之间转变时，在燃烧室处保持大致稳定的燃料-氧化剂比率。应当进一步理解的是，同时调整或转变可以包括以不同的绝对增减率来改变燃料流速率，以便允许在燃烧室处的燃料-氧化剂比率基本均匀或稳态。
关于步骤1020、1025、1030、1035、1040、1045或1050中的一个或多个或本文可能描述的其他步骤所描述的方法1000的各种实施例，可以包括操作压缩机区段以产生和提供限定第一氧化剂流动状况的氧化剂流，如关于步骤1010所描述的。在特定的实施例中，第一氧化剂流动状况对应于进入压缩机区段的氧化剂的稳态入口状况。进入压缩机区段的氧化剂的稳态入口状况可以对应于进入压缩机区段(例如，在入口18处或靠近入口18处，或通常在图2中描述的压缩机区段42和/或风扇组件14的前方或上游)的氧化剂的基本稳定或不变的环境温度、压力、密度、湿度或其他环境环境参数中的一个或多个(例如，环境空气)。
在某些实施例中，基本稳态状况通常可对应于基本水平飞行或不变的高度或姿态。在一个实施例中，稳态入口状况对应于包括构造为执行方法1000的步骤的发动机的飞行器的巡航状况。在其他实施例中，稳态入口状况可以对应于例如在飞行器或发动机的地面操作期间，或发动机的飞行中或高度低功率操作期间的怠速操作状况。然而，在还有的其他的实施例中，稳态入口状况可以对应于部分功率操作状况(例如，爬升、下降、进场等，或通常小于100％功率)或全功率操作状况(例如，起飞功率)。
在另一个实施例中，方法1000可以包括在1005处在初始氧化剂流动状况下操作压缩机区段以产生或提供氧化剂流，其中初始氧化剂流动状况先于第一氧化剂流动状况。在某些实施例中，初始氧化剂流动状况对应于氧化剂进入压缩机区段的瞬时入口状况。例如，氧化剂的瞬时入口状况可以对应于进入压缩机区段的环境氧化剂状况的变化。瞬时入口状况可以对应于进入压缩机区段的氧化剂(例如，环境空气)的温度、压力、密度、湿度或其他周围的环境参数的变化。瞬时入口状况可以对应于包括构造为执行方法1000的步骤的发动机的飞行器的姿态高度的变化。
返回参考图表400，方法1000的某些实施例包括在与本文描述的一种或多种操作模式对应的时间段内操作燃料系统和压缩机区段。在各种实施例中，可以将时间段应用于每个相应的燃料流动状况，例如关于410、420、430、440、450所描绘的。该时间段可以包括在一个或多个相应步骤1030、1050处的预定时间段，在该时间段内，可以形成相应的燃料喷射器中的燃料或其他物质的热分解。在还有的某些实施例中，该时间段由对应于燃烧区段的一个或多个部件和/或下游部件(例如涡轮区段)的健康参数的时间阈值限定。在各种实施例中，一个或多个部件的健康参数对应于燃烧器隔热罩、燃烧器衬垫、燃料喷嘴、涡轮喷嘴、轮叶或叶片，或热阻隔涂层(TBC)或低可观察涂层的期望寿命或保持参数，或燃烧区段处或下游的其他适用部件。
在特定的实施例中，方法1000包括在1015处确定在1010处的第一氧化剂流动状况下操作压缩机区段和在关于步骤1020、1025、1030、1035、1040、1045、1050、1055或1060或本文的其他步骤中所述的燃料流动状况中的一个或多个燃料流动状况下操作燃料系统是否在清洗包络内。在一个实施例中，清洗包络指示氧化剂流处于如本文所述的第一氧化剂流动状况，第一燃料流在预定时间段内处于稳态状况并且还包括如本文所述的健康参数。在某些实施例中，健康参数对应于氧化剂流的压缩机区段出口温度(例如T3oxidiz。r)、氧化剂流的压缩机区段出口压力(例如，P3oxidizer)、氧化剂流的压缩机区段出口流速率(例如，W3oxidizer)、燃烧室处的燃料-氧化剂比率、第一燃料流动状况(例如，WfuelA、PfuelA、TfuelA等、WfuelB、PfuelB、TfuolB等)或其组合。在某些实施例中，在确定第一氧化剂流动状况和第一燃料流动状况410在清洗包络内之后，在第二燃料流动状况420下操作燃料系统。
在还有的某些实施例中，清洗包络指示发动机15和/或飞行器100处于允许在与某些排放或噪声限制相关的限制内执行方法1000的步骤的操作状况或环境状况，如本文所述。在各种实施例中，清洗包络提供了阈值，在该阈值可以执行发动机的调整操作，例如通过不同的燃料流动状况，同时在期望的排放和/或噪声限制内操作。在某些实施例中，清洗包络可以基于发动机或飞行器操作期间的某些排放和/或噪声限制，限制一个或多个燃料流动状况操作的时间段。
参考图1-3，飞行器100、发动机15和/或燃料系统90可以包括控制器210，其被构造为执行本文提供的方法1000的实施例的一个或多个步骤。在各种实施例中，控制器210通常可以对应于任何合适的基于处理器的设备，包括一个或多个计算设备。例如，图2示出了可以包括在控制器210内的合适部件的一个实施例。如图2所示，控制器210可以包括构造为执行各种计算机实现的功能的处理器212和相关的存储器214。在各种实施例中，控制器210可以被构造为操作飞行器100、推进系统10、发动机15和/或包括燃料喷嘴60的燃料系统90，如本文所示和描述的那样，并且如根据方法1000的一个或多个步骤。
如本文所使用的，术语“处理器”不仅指在技术邻域中被称为包括在计算机中的集成电路，而且还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和其他可编程电路。此外，存储器214通常可以包括存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪存)、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光磁盘(MOD)、数字多功能光盘(DVD)和/或其他合适的存储器元件或其组合。在各种实施例中，控制器210可以包括全权限数字发动机控制器(FADEC)、螺旋桨控制单元(PCU)、发动机控制单元(ECU)或电子发动机控制(EEC)中的一个或多个。在还有的各种实施例中，控制器210可以限定控制器210的分布式网络，或共享的、专用的或分组的处理器212的分布式网络，或在飞行器100、推进系统10或发动机15处，或在物理上脱离或远离其的地方(例如，在地面或卫星位置)以集群方式联网的存储器214存储网络。
如图所示，控制器210可以包括存储在存储器214中的控制逻辑216。例如，控制逻辑216可以限定固件，该固件被构造为执行用于在发动机的操作期间清洗燃料喷嘴的指令，例如就方法1000的一个或多个步骤提供的指令。控制逻辑216可以包括指令，当由一个或多个处理器212执行时，这些指令导致一个或多个处理器212执行操作，例如本文描述和描述的方法1000的步骤。
在各种实施例中，控制器210可以在存储器214处包括燃料流动状况、燃料流动状况之间的转变率或转变变化率、燃料参数、清洗包络、环境参数、健康参数或执行方法1000的一个或多个步骤的时间段的预定表格、图表、计划表、功能、转向或反馈功能等。
此外，如图2所示，控制器210还可以包括通信接口模块230。在各种实施例中，通信接口模块230可以包括用于发送和接收数据的相关电子电路(例如，接口电路)。因此，控制器210的通信接口模块230可以用于接收来自飞行器100、推进系统10、发动机15和/或燃料系统90的数据，例如但不限于氧化剂流的压缩机区段出口温度(例如，T3oxidizer)、氧化剂流的压缩机区段出口压力(例如，P3oxidizer)、氧化剂流的压缩机区段出口流速率(例如，W3oxidizer)、燃烧室的燃料-氧化剂比率、第一燃料流动状况(例如，WfuelA、PfuelA、TfuelA等、WfuelB、PfuelB、TfuelB等)、燃料参数、清洗包络、环境参数、健康参数或与本文所述的一个或多个时间段相关联的定时器等。通信接口模块230尤其可以向存储在存储器214中的控制逻辑216发送和接收数据。
应当理解的是，通信接口模块230可以是合适的有线和/或无线通信接口的任意组合，因此，可以通过有线和/或无线连接与飞行器100、推进系统10、发动机15或燃料系统90的一个或多个组件通信地联接。因此，控制器210可以操作、调制、控制、调整、改变或转变飞行器100、推进系统10、发动机15、燃料喷嘴60和/或燃料系统90的操作，例如根据本文提供的方法1000的一个或多个步骤。
本文提供的发动机15、燃料系统90、飞行器100、控制器210和方法1000的各种实施例可以通过允许在发动机操作期间进行燃料喷嘴清洗而为发动机操作提供有利的改进。改进包括允许在没有外部压力系统、外部清洗系统或外部清洗介质的情况下进行燃料喷嘴清洗，例如通过热分解沉积物或将沉积物分解为能够排出燃料喷嘴的较轻的挥发性物质。该方法的实施例可以在发动机操作期间定期进行，例如在预定时间内进行，以例如减轻燃料喷嘴处的碳或其它颗粒物的堆积。此外或替代地，改进包括减少或消除与从发动机中移除或更换燃料喷嘴以进行清洗有关的维护任务。此外，例如通过减少或消除不均匀的燃料喷嘴喷雾模式、减少周向和/或径向热梯度变化(例如减少热点)、或减少可能导致某些燃烧区段或涡轮区段部件的不均匀或增加的磨损或恶化的其他状况，本文提供的系统和方法的实施例可以改善其他燃烧区段和/或涡轮区段组件的寿命、耐久性、维护和/或性能。
虽然针对推进燃气轮机发动机进行了描述，但本文所描述和描述的系统和方法可普遍应用于涡轮机、燃气轮机、布雷顿循环机或热力发动机，其通常包括燃料喷嘴，具有与第二燃料回路、导管或喷射器分开可控制的第一燃料回路、导管或喷射器。此外，或者备选地，本文提供的系统和方法的实施例可以应用于非推进发动机，例如但不限于工业燃气轮机发动机、辅助动力装置、船用燃气轮机发动机、陆用燃气轮机发动机等。在这种情况下，应当理解的是，本文所述的关于飞行器(例如LTO循环)的排放或噪声的限制可以利用其他排放或噪声限制，例如但不限于通常与温室气体、地方条例或其他规定有关的限制。
然而，尽管本文所提供的系统和方法的实施例可应用于非推进发动机，但应当理解的是，本文所提供的某些特定优点在操作期间或飞行期间可用于推进系统，而这些优点可能是非推进发动机的清洗系统或方法所不允许或不考虑的。此外，应当理解的是，飞行期间的发动机操作及其方法，包括如本文所述的瞬时入口状况和稳态入口状况之间的变化，提供了与非推进发动机或非航空系统发动机不同的复杂性和潜在问题。
本书面说明使用实例来公开本发明，包括最佳模式，也使本领域的任何熟练人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何纳入的方法。发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员所发生的其他例子。如果这些其他例子包括与权利要求的字面语言没有差别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差别的等效结构元件，则这些例子意在权利要求的范围内。
本发明的进一步方面是由以下条款的主题提供的。
1.一种热力发动机，包括压缩机区段，其被构造为向燃烧室提供氧化剂流；燃料喷嘴，其包括多个燃料喷射口，其中燃料喷嘴被构造为通过一个或多个燃料喷射口向燃烧室提供第一燃料流，并通过一个或多个所述燃料喷射口向所述燃烧室提供与所述第一燃料流不同的第二燃料流；燃料系统，包括被构造为向燃烧室提供第一燃料流的第一导管和被构造为向燃烧室提供第二燃料流的第二导管，其中燃料系统被构造为可变地提供第一燃料流并与第二燃料流分开；以及被构造为执行操作的控制器，该操作包括：操作所述压缩机区段，以在第一氧化剂流动状况下向所述燃烧室提供所述氧化剂流，其中，所述第一氧化剂流动状况包括环境参数；在第一燃料流动状况下操作所述燃料系统，以在所述燃烧室处产生燃料-氧化剂比率；将所述环境参数与第一环境参数阈值进行比较；以及如果所述环境参数等于或大于所述第一环境阈值，则将所述燃料系统转变到与所述燃料喷嘴处的清洗状况对应的第二燃料流动状况。
2.根据本文任何条款的热力发动机，其中环境参数包括温度参数和压力参数。
3.根据本文任何条款的热力发动机，其中，其中所述环境参数对应于所述热力发动机在所述压缩机区段的下游和所述燃烧室上游的位置。
4.根据本文任何条款的热力发动机，将所述环境参数与第二环境参数阈值进行比较，并且如果所述环境参数小于或等于所述第二环境参数阈值，则将所述燃料系统转变到与所述燃料喷嘴处的所述清洗状况相对应的第二燃料流动状况。
5.根据本文任何条款的热力发动机，其中，所述第一环境参数阈值对应于所述压缩机区段下游和所述燃烧室上游的所述氧化剂流的温度为550F以上、或压力为135psi以上中的一个或多个。
6.根据本文任何条款的热力发动机，其中，所述第二环境参数阈值对应于所述压缩机区段下游和所述燃烧室上游的所述氧化剂流的温度为1250F以下或压力为315psi以下中的一个或多个。
7.根据本文任何条款的热力发动机，所述操作包括：将健康参数与健康参数阈值进行比较，其中，所述健康参数对应于燃烧器部件温度、燃烧热梯度、燃烧器稳定性参数或排放参数中的一个或多个。
8.根据本文任何条款的热力发动机，其中，如果所述健康参数在所述健康参数阈值内，则将所述燃料系统转变到对应于清洗状况的所述第二燃料流动状况。
9.根据本文任何条款的热力发动机，所述排放参数对应于与飞行模式对比的排放输出，其中，所述飞行模式对应于排放环境。
10.根据本文任何条款的热力发动机，其中所述清洗状况包括：在第二燃料流动状况下操作所述燃料系统。
11.根据本文任何条款的热力发动机，其中所述清洗状况包括：通过所述燃料喷嘴，使吹扫流体流动通过所述燃料喷嘴。
12.根据本文任何条款的热力发动机，其中使所述吹扫流体流动包括在预定的时间段内使至少一部分所述氧化剂流连续流动，以从所述燃料喷嘴中去除热分解沉积物。
13.根据本文任何条款的热力发动机，其中，其中在所述第二燃料流动状况下操作所述燃料系统包括将所述第二燃料流量减至零，并将所述第一燃料流量增加到等于所述第一燃料流动状况下所述燃烧室处的所述燃料-氧化剂比率。
14.根据本文任何条款的热力发动机，其中使所述吹扫流体流过包括：在所述第二燃料流动状况下操作所述燃料系统之后，在第三燃料流动状况下操作所述燃料系统，其中如同所述第一燃料流动状况和所述第一氧化剂流动状况那样，所述第三燃料流动状况和所述第一氧化剂流动状况一起提供所述燃烧室处的所述燃料-氧化剂比率。
15.根据本文任何条款的热力发动机，其中，所述第一燃料流动状况对应于巡航操作状况。
16.根据本文任何条款的热力发动机，其中，所述第一氧化剂流动状态对应于进入所述压缩机区段的氧化剂的稳态入口状况。
17.根据本文任何条款的热力发动机，其中，所述稳态入口状况对应于怠速操作状况、部分功率操作状况或全功率操作状况。
18.根据本文任何条款的热力发动机，所述操作包括：操作所述压缩机区段以在初始氧化剂流动状况下提供所述氧化剂流，其中所述初始氧化剂流动状况先于所述第一氧化剂流动状况。
19.根据本文任何条款的热力发动机，其中，所述初始氧化剂流动状况对应于进入所述压缩机区段的所述氧化剂流的瞬时入口状况。
20.根据本文任何条款的热力发动机，其中所述多个燃料喷射口包括主燃料喷射器和先导式燃料喷射器。
21.根据本文任何条款的热力发动机，操作包括确定在第一氧化剂流动状况下操作压缩机区段和在第一燃料流动状况下操作燃料系统是否在清洗包络内，所述清洗包络包括氧化剂流的压缩机区段出口温度、氧化剂流的压缩机区段出口压力、燃烧室处的总燃料流和氧化剂流的比率、或第一燃料流动状况中的一个或多个。
22.根据本文任何条款的热力发动机，其中在确定第一氧化剂流动状况和第一燃料流动状况在清洗包络内之后，在第二燃料流动状况下操作燃料系统。
23.一种用于热力发动机的控制器，该控制器被构造为执行操作，该操作包括在进入压缩机区段的氧化剂的稳态入口状况下操作压缩机区段，以在第一氧化剂流动状况下向燃烧室提供氧化剂流；在第一燃料流动状况下操作燃料系统，其中第一燃料流动状况包括通过燃料喷嘴处的第一喷射器的第一燃料流的第一燃料流速率A和通过燃料喷嘴处的第二喷射器的第二燃料流的第一燃料流速率B，并且其中第一燃料流动状况在包括第一燃料流和第二燃料流的燃烧室处提供燃料-氧化剂比率；在第二燃料流动状况下操作燃料系统，同时在第一氧化剂流动状况下操作压缩机区段，其中第二燃料流动状况包括通过第一喷射器的第一燃料流的第二燃料流速率A和通过第二喷射器的第二燃料流的第二燃料流速率B，其中第二燃料流动状况在燃烧室处提供在第一燃料流动状况和第二燃料流动状况之间相等的燃料-氧化剂比率；以及在第二燃料流动状况下操作燃料系统后，在第三燃料流动状况下操作燃料系统，其中第三燃料流动状况包括通过第一喷射器的第一燃料流的第三燃料流速率A和通过第二喷射器的第二燃料流的第三燃料流速率B。
24.根据本文任何条款的控制器，操作包括确定在第一氧化剂流动状况下操作压缩机区段和在第一燃料流动状况下操作燃料系统是否在清洗包络内，所述清洗包络包括氧化剂流的压缩机区段出口温度、氧化剂流的压缩机区段出口压力、燃烧室处的燃料-氧化剂比率、或第一燃料流动状况中的一个或多个。
25.根据本文任何条款的控制器，其中在确定第一氧化剂流动状况和第一燃料流动状况在清洗包络内之后，在第二燃料流动状况下操作燃料系统。
26.根据本文任何条款的控制器，操作包括在第一氧化剂流动状况下操作压缩机区段的同时，在第四燃料流动状况下操作燃料系统，其中第四燃料流动状况包括提供第一喷射器的第一燃料流的第四燃料流速率A和通过第二喷射器的第二燃料流的第四燃料流速率B，其中，第四燃料流动状况向燃烧室提供燃料-氧化剂比率，并且第四燃料流速率A小于第一燃料流速率A，第四燃料流速率B大于第一燃料流速率B，并且在第一燃料流动状况和第四燃料流动状况下，燃烧室的燃料-氧化剂比率近似相等。
27.根据本文任何条款的控制器，操作包括当在两个以上的燃料流动状况之间转变时，同时调整燃料流速率A和燃料流速率B，以在燃烧室保持近似稳定的燃料-氧化剂比率。
28.一种用于在发动机操作期间清洗燃料喷嘴的方法，该方法包括本文任何条款的操作的一个或多个步骤。
29.一种用于在飞行器飞行操作期间清洗燃料喷嘴的方法，该方法包括本文任何条款的操作的一个或多个步骤。
30.一种包括推进系统的飞行器，该推进系统包括本文任何条款的热力发动机。
31.一种包括热力发动机的飞行器，该热力发动机包括本文任何条款的控制器。
32.一种飞行器，该飞行器包括本文任何条款的控制器。
33.一种推进系统，包括本文任何条款的控制器。

Claims (10)

1.一种热力发动机(15)，其特征在于，所述热力发动机(15)包括：
压缩机区段(42)，所述压缩机区段(42)被构造为向燃烧室(72)提供氧化剂(22)流；
燃料喷嘴(60)，所述燃料喷嘴(60)包括多个燃料喷射口，其中所述燃料喷嘴(60)被构造为通过一个或多个所述燃料喷射口向所述燃烧室(72)提供第一燃料流(91)，并通过一个或多个所述燃料喷射口向所述燃烧室(72)提供与所述第一燃料流(91)不同的第二燃料流(92)；
燃料系统(90)，所述燃料系统(90)被构造成通过所述燃料喷嘴(60)可变化地提供的第一燃料流(91)，并与通过所述燃料喷嘴(60)的第二燃料流(92)分开；以及
控制器(210)，所述控制器(210)被构造为执行操作，所述操作包括：
操作所述压缩机区段(42)，以在第一氧化剂(22)流动状况下向所述燃烧室(72)提供所述氧化剂流(22)，其中，所述第一氧化剂(22)流动状况包括环境参数；
在第一燃料流动状况(410)下操作所述燃料系统(90)，以在所述燃烧室(72)处产生燃料-氧化剂比率(403)；
将所述环境参数与第一环境参数阈值(510)进行比较；以及
如果所述环境参数等于或大于所述第一环境阈值(510)，则将所述燃料系统(90)转变到与所述燃料喷嘴(60)处的清洗状况对应的第二燃料流动状况(420)。
2.根据权利要求1所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中所述环境参数包括温度参数和压力参数。
3.根据权利要求2所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中所述环境参数对应于所述热力发动机(15)在所述压缩机区段(42)的下游和所述燃烧室(72)上游的位置。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的热力发动机(15)，其特征在于，将所述环境参数与第二环境参数阈值(520)进行比较，并且如果所述环境参数小于或等于所述第二环境参数阈值(520)，则将所述燃料系统(90)转变到与所述燃料喷嘴(60)处的所述清洗状况相对应的第二燃料流动状况(420)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中，所述第一环境参数阈值(510)与所述压缩机区段(42)下游和所述燃烧室(72)上游的所述氧化剂流(22)的温度为550F以上或压力为135psi以上中的一个或多个对应。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中，所述第二环境参数阈值(520)与所述压缩机区段(42)下游和所述燃烧室(72)上游的所述氧化剂流(22)的温度为1250F以下或压力为315psi以下中的一个或多个对应。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的热力发动机(15)，其特征在于，所述操作包括：
将健康参数与健康参数阈值(510)进行比较，其中，所述健康参数对应于燃烧器部件温度、燃烧热梯度、燃烧器稳定性参数或排放参数中的一个或多个。
8.根据权利要求7所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中，如果所述健康参数在所述健康参数阈值(510)内，则将所述燃料系统(90)转变到对应于清洗状况的所述第二燃料流动状况(420)。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中，所述排放参数对应于与飞行模式对比的排放输出，其中，所述飞行模式对应于排放环境。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的热力发动机(15)，其特征在于，其中所述清洗状况包括：
在第二燃料流动状况(420)下操作所述燃料系统(90)。
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