CN114364946A

CN114364946A - 飞机中的机载装置的硬件配置的自动检测

Info

Publication number: CN114364946A
Application number: CN202080063288.0A
Authority: CN
Inventors: 杰克奎斯·保尔·米切尔·戈弗里特; 戴维·菲利普·马松
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-04-15
Also published as: US11927638B2; EP4004493A1; WO2021019191A1; FR3099574B1; US20220283225A1; FR3099574A1

Abstract

本发明涉及用于检测旨在搭载在飞机涡轮机上且由双通道的保护计算器(8)控制的装置的硬件配置的方法，所述保护计算器包括能够为所述装置供电的电力供应器、能够测量所述装置的输出处的第一电压V_s1的第一测量箱(16)以及能够测量所述装置的输出处的第二电压V_s2的第二测量箱(18)：a)将控制电压V_c发送到设备的输入处；b)测量所述第一电压V_s1和第二电压V_s2；c)根据所测量的第一电压V_s1和第二电压V_s2的值来推断所述装置的硬件配置。

Description

飞机中的机载装置的硬件配置的自动检测

技术领域

本发明涉及飞机中的机载装置，特别是，燃料调节装置，尤其用于涡轮机，例如涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。

背景技术

飞机中存在若干机载计算器，其目的是监督各种机载装置，以便确保所述各种机载装置的恰当操作。特别是，其功能失常至关重要的装置，例如涡轮机，需要由两个计算器监督，计算器中的一个专用于冗余且在第一计算器功能失常的情况下使用。

这些计算器也被称为保护计算器。其任务中的一个是在识别出功能失常的情况下防止燃料流动到涡轮机，以便避免灾难性事件。

从一个涡轮机模型到另一涡轮机模型，根据其架构，可能需要保护计算器来控制燃料计量单元(FMU)。在每一FMU中，燃料流由计量阀，通常被称为燃料计量阀(FMV)计量。此FMV由涡轮机的电子引擎控制(EEC)计算器通过伺服阀控制，所述伺服阀通过用于计算穿过孔口的流量的下式来评估所计量质量流量Q：

[公式1]

其中ΔP为FMV的上游与下游之间的压差，S为在FMV中燃料流体穿过的孔口的截面，ρ为所述流体的密度，并且Ks为与FMV相关的参数。

FMV通常包括可移动元件，所述可移动元件的位置受控制以便改变燃料孔口的截面。以此方式，控制计算器的流量设定点可转换成可移动元件的位置设定点。此可移动元件可与线性可变差分变换器(LVDT)组合。在元件平移时，其通常被称为“滑阀(spool)”。

如由LVDT传感器测量的滑阀的位置传输到EEC控制计算器，所述EEC控制计算器经由伺服阀控制滑阀移动。由于压差保持恒定，因此定量的质量流量取决于可移动滑阀的位置。

存在调节装置的不同模型，其具有不同硬件特性，并且因此，特别是，需要不同控制电流。在维护操作期间，还有可能用第二FMU模型替换第一FMU模型。发送过高的控制电流可能会损坏控制装置，并且发送过低的控制电流可能会在功能失常的情况下影响对涡轮机械的保护。

目前，关于涡轮机架构的信息，即数目、定位和所使用的FMU模型，被输入到由保护计算器运行的保护应用程序软件中。

因此，在维护操作期间，对FMU模型的修改需要对保护应用程序软件的修改，以避免任何操作问题。

本发明的目的特别是为上文所描述的现有技术的问题提供简单、有效和经济的技术方案。

发明内容

为此目的，提出用于检测旨在搭载在涡轮机上且由双通道的保护计算器控制的装置的硬件配置的方法，所述保护计算器包括能够为装置供电的电力供应器、包括能够测量设备的输出处的第一电压V_s1的第一测量箱的第一通道以及包括能够测量装置的输出处的第二电压V_s2的第二测量箱的第二通道：

a)将控制电压Vc发送到设备的输入处；

b)测量第一电压V_s1和第二电压V_s2；

c)根据所测量的第一电压V_s1和第二电压V_s2的值来推断装置的硬件配置。

对于给定控制电压(Vc)，硬件配置与第一电压和第二电压的特定值相关联。

在装置为例如FMU时，在保护计算器上实施的此类方法使得有可能在使装置通电的阶段期间，即在所述装置启动时，自动地检测连接到保护计算器的FMU模型，并且因此使控制电流适应于每一FMU模型。

因此，基于FMU模型的电特性，有可能推断其模型。出于此目的，分析对控制电压的电压响应，以便自动地(即无人为干预)推断每一装置的硬件配置。

因此，通过进行配置的判别测试，技术方案确保对具有异构硬件配置的装置的控制，同时保证防止涡轮机非预期的功能失常(危险引擎效应)。

另外，装置可为包括可移动元件且具有以下硬件配置中的一个的燃料计量单元：

-第一硬件配置，其中燃料计量单元包括用于测量可移动元件的位置的装置；-第二硬件配置，其中燃料计量单元不包括位置测量单元，并且其中布线或线束布线在保护计算器的控制模块与测量箱之间建立短路；

-第三硬件配置，其中燃料计量单元不包含位置测量单元，并且其中布线或线束布线在保护计算器的控制模块与测量箱之间建立开路。

保护计算器适于根据所测量的第一电压和第二电压的值来辨识三种上文所提及的配置中的一种的硬件配置。

现今，存在用于燃料计量单元的三种物理配置。第一配置的特征在于存在用以测量燃料计量单元的位置的单元。此测量单元可为例如无源电传感器，例如LVDT，其输入供应有控制电压，并且其绕组可提供两个输出电压，所述输出电压的值取决于连接到燃料计量单元的两个可移动棒的位置。第二硬件配置和第三硬件配置并不包括用于测量燃料计量单元的位置的单元，与计量装置的位置相关的信息例如从流量的测量且在知道计算式[公式1]的各种参数，特别是，计量单元的端子处的压差的情况下获得。此式使流量与施配器的自由截面关联，所述自由截面取决于移动单元的位置。

另外，通过保护计算器发送控制电压Vc。

实际上，燃料计量单元由保护计算器直接控制，在功能失常的情况下，所述保护计算器能够切断燃料供应，以便避免任何灾难性事件，例如涡轮机的超速启动，这可能导致涡轮盘爆裂。

因此，控制电压Vc可为低于15V的DC电压。

特别是，将所测量的第一电压V_s1和第二电压V_s2各自与阈值S₁、S₂和S₃进行比较，使得S₁＜S₂＜S₃，特别是，其中S₁∈[0；0.1×Vc]、S₂∈[0.8×Vc；0.9×Vc]以及S₃∈[0.9×Vc；1.1×Vc]，Vc为控制电压。

此外，将所测量的第一电压V_s1和第二电压V_s2的总和与阈值S₃、S₄和S₅进行比较，使得S₃＜S₄＜S₅，特别是，其中S₄∈[0；0.1×Vc]、S₅∈[0.9×Vc；1.1×Vc]以及S₆∈[1.8×Vc；2.2×Vc]，Vc为控制电压。

根据在燃料计量单元的输出处所测量的电压V_s1和V_s2和此单元的电阻的值，无关于其结构，有可能自动地确定所述单元的硬件配置。换句话说，燃料计量单元对由计算器发送的7V的控制电压的电压响应允许所述计算器在燃料计量单元中的每一个接通时针对其自动地识别其硬件配置。因此，保护计算器可接着取决于燃料计量单元中的每一个的硬件配置(即其模型)使这些控制电压的电平适应于燃料计量单元。

本文还涉及计算器程序，其包括用于在处理器上执行时实施如上文所描述的方法的指令。

本文还涉及保护计算器，其包括处理器，处理器耦合到存储器，使得前述程序存储在存储器上。

附图说明

[图1]示出了燃料计量单元的第一配置；

[图2]示出了燃料计量单元的第一配置；

[图3]示出了燃料计量单元的第一配置。

具体实施方式

在维护操作期间，燃料计量单元(FMU)的替换不一定意味着完全相同的替换，因此具有第一硬件配置的燃料计量单元可由具有第二硬件配置的计量单元替换。

当前使用燃料计量单元的三种模型，其各自具有其自有硬件配置，分别如图1、图2和图3中所示。

可以看到，在涡轮机中，燃料计量单元2经由两个单独线束4、6连接到双通道的保护计算器8。此保护计算器8实际上包括彼此通信且进行相同操作/计算的两个独立计算器10、12，一个主要计算器和一个次要计算器。在主要计算器10功能失常的情况下，此计算器冗余是特别必要的：主要计算器接着被隔离，并且次要计算器12接着变成负责控制设备，特别是，燃料计量单元2的计算器。

保护计算器10、12中的每一个包括：

-控制模块14，其能够在保护计算器8的监督下将控制电压Vc发送到各种装置2。此特定于每一装置的控制电压因此能够为目标装置2供电。

-第一测量箱16和第二测量箱18，其适合于响应于由控制模块14发送的控制电压而测量装置的输出处所发射的电压V_s1和V_s2。

此外，尽管图1到图3中没有示出，但计算器包括耦合到存储器的处理器，处理器能够进行计算以控制由保护计算器监督的各种装置。

燃料计量单元2的第一模型的第一硬件配置的特征在于存在无源电传感器20，这使得有可能获得燃料计量单元的位置。此传感器通常为LVDT(线性可变差分变压器)传感器，并且也冗余，使得第一LVDT传感器20连接到第一计算器10且第二LVDT传感器22连接到第二计算器12。

因此，响应于来自第一通道10和第二通道12(即，第一计算器和第二计算器)的控制模块14的供应电压，分别在两个通道10、12上测量LVDT传感器20、22的输出处的电压V_s1和V_s2。

此第一模型通常被称为削减(Cutback)FMU。

第二燃料计量单元模型24的第二硬件配置不同于第一模型的第一硬件配置，不同之处在于不存在LVDT。因此，与第一配置相比，计算器8不从LVDT接收任何反馈。实际上，如在图2中可见，控制模块的电力供应单元的输出电压等于燃料计量单元的输出电压。换句话说，有意短路实施在保护计算器10、12的两个通道上。控制模块14的端子直接连接到测量箱16、18的端子。短路以线束4的电平实施或直接以装置，即燃料计量单元24的电平实施。因此，第二硬件配置为其中燃料计量单元24不包含位置测量单元20且其布线或线束布线在双通道的保护计算器8的控制模块14与测量箱16、18之间建立短路的硬件配置。

类似于第二配置，第三燃料计量单元模型26的第三硬件配置不包含LVDT。第三硬件配置26不同于第二硬件配置，不同之处在于自主开路创建在两个通道10、12上。实际上，如在图3中可见，在不存在LVDT的情况下，计算器8不再从LVDT传感器接收信号。此外，与第二配置24相比，控制模块14连接到燃料计量单元26的彼此隔离以便形成开路的第一端子28和第二端子30。双通道测量箱10、12不连接到控制模块14，而是连接到彼此隔离或替代地连接到共同地面的第三端子32、第四端子34和第五端子36。此第三设计26，一般被称为基线，的特征在于不包含位置测量单元的燃料计量单元24。另外，此第三模型26的其布线或线束布线在双通道的保护计算器8的控制模块14与测量箱16、18之间建立开路。

检测所使用的燃料计量单元的模型的方法主要基于在燃料计量单元的7VDC电源下由测量箱所测量的电压。

其实施为包括用于在处理器上执行时实施此检测过程的指令的计算器程序。特别是，其存储在计算器的耦合到处理器的存储器中，使得其可由保护计算器执行。以此方式，连接到保护计算器的燃料计量单元的硬件配置的检测是自动的。

检测方法包括在第一步骤中将控制电压Vc发送到设备，即燃料计量单元2、24、26的输入处。此控制电压Vc为等于7V的DC电压。

在第二步骤中，测量箱16、18测量燃料计量单元2、24、26的输出处的第一和第二次要电压V_s1和第二次要电压V_s2。

根据所测量的电压V_s1和V_s2，推断燃料计量单元2、24、26的硬件配置，即所使用的模型。实际上，上文所呈现的硬件配置的特征在于以下电压值：

[表1]

计量单元的硬件配置	配置1	配置2	配置3
				V<sub>S1</sub>或V<sub>S2</sub>	＜6V	＜7V	＜0V
V<sub>S1</sub>+V<sub>S2</sub>	＜7V	＜14V	＜0V

因此，包括LVDT传感器20(其输出信号被测量)的燃料计量单元2的第一配置的特征在于所测量的电压V_s1和V_s2，使得V_S1＜6V且V_S2＜6V且V_S1+V_S2～7V。

不包含LVDT的燃料元件24的第二配置的特征在于所测量的电压V_s1和V_s2，使得V_S1～7V且V_S2～7V且V_S1+V_S2～14V。实际上，由于自主短路，电压V_s1和V_s2均大致等于由控制模块递送的DC电压，即7V的DC电压。

不包含LVDT的燃料元件26的第二配置的特征在于所测量的电压V_s1和V_s2，使得V_S1～0V且V_S2～0V且V_S1+V_S2～0V。实际上，由于自主开路，电压V_s1和V_s2均大致为零。

因此，电压V_s1和V_s2与分别具有以下值：0V、6V和7V的阈值S₁、S₂和S₃进行比较。替代地或另外，所测量的电压的总和与分别具有以下值：0V、7V和14V的阈值S₃、S₄和S₅进行比较。

一般来说，阈值的值可分别在以下范围中：

-S₁∈[0；0.1×Vc]、S₂∈[0.8×Vc；0.9×Vc]以及S₃∈[0.9×Vc；1.1×Vc]，

-S₄∈[0；0.1×Vc]、S₅∈[0.9×Vc；1.1×Vc]以及S₆∈[1.8×Vc；2.2×Vc]。

优选地，在飞机的装置接通时，此方法的所有步骤由保护计算器执行。

Claims

1.用于检测旨在搭载在飞机涡轮机上且由双通道的保护计算器(8)控制的装置(2)的硬件配置的方法，所述保护计算器包括能够为所述装置供电的电力供应器、能够测量所述装置的输出处的第一电压(V_s1)的第一测量箱(16)以及能够测量所述装置的输出处的第二电压(V_s2)的第二测量箱(18)：

a)将控制电压(Vc)发送到所述装置(2)的输入处；

b)测量所述第一电压(V_s1)和第二电压(V_s2)；

c)根据所测量的第一电压(V_s1)和第二电压(V_s2)的值来推断所述装置(2)的硬件配置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置为包括可移动元件且具有以下硬件配置中的一个的燃料计量单元(2、24、26)：

-第一硬件配置，其中燃料计量单元(2)包括用于所述可移动元件的位置测量单元(20)；

-第二硬件配置，其中燃料计量部件(24)不包括位置测量单元(20)，并且其中布线或线束布线在所述保护计算器(8)的控制模块(14)与所述测量箱(16、18)之间建立短路；

-第三硬件配置，其中燃料计量单元(26)不包含位置测量单元(20)，并且其中所述布线或线束布线在所述保护计算器(8)的控制模块(14)与所述测量箱(16、18)之间建立开路。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，三种硬件配置具有相同电阻值。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述保护计算器(8)发送所述控制电压(Vc)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制电压(Vc)为小于15V的DC电压。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所测量的第一电压(V_s1)和第二电压(V_s2)各自与阈值S₁、S₂和S₃进行比较，使得S₁<S₂<S₃，特别是，其中S₁∈[0；0.1×Vc]、S₂∈[0.8×Vc；0.9×Vc]以及S₃∈[0.9×Vc；1.1×Vc]，Vc为控制电压。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所测量的第一电压(V_s1)和第二电压(V_s2)的总和(V_s1+V_s2)与阈值S₃、S₄和S₅进行比较，使得S₃<S₄<S₅，特别是，其中S₄∈[0；0.1×Vc]、S₅∈[0.9×Vc；1.1×Vc]以及S₆∈[1.8×Vc；2.2×Vc]，Vc为控制电压。

8.计算器程序，其包括用于在处理器上执行时实施根据权利要求1到7中任一项所述的方法的指令。

9.保护计算器，其包括处理器，所述处理器耦合到存储器，使得根据权利要求8所述的程序存储在所述存储器中。