JP2004278362A - バックアップ用燃料流量値設定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料流量が過大になることをことを抑制しつつ、ジェットエンジン３の回転数を加味した燃料流量の制御を行う。
【解決手段】スロットル３５の角度値Ｄに応じて燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎを算出するスケジュール値算出部２３と、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを越えないような補正圧力値Ｐ’に補正する圧力補正部２３と、圧縮機入口側の計測温度値Ｔを所定の上限温度値Ｔｃを越えないような補正温度値Ｔ’に補正する温度補正部２７と、補正温度値Ｔ’に基づいて温度修正係数Ｎを算出する温度修正係数算出部２９と、燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎ、補正圧力値Ｐ’、及び温度修正係数Ｎを乗算して燃料流量値ＷＦを設定する乗算器３１，３３とを具備した。
【選択図】 図１
【解決手段】スロットル３５の角度値Ｄに応じて燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎを算出するスケジュール値算出部２３と、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを越えないような補正圧力値Ｐ’に補正する圧力補正部２３と、圧縮機入口側の計測温度値Ｔを所定の上限温度値Ｔｃを越えないような補正温度値Ｔ’に補正する温度補正部２７と、補正温度値Ｔ’に基づいて温度修正係数Ｎを算出する温度修正係数算出部２９と、燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎ、補正圧力値Ｐ’、及び温度修正係数Ｎを乗算して燃料流量値ＷＦを設定する乗算器３１，３３とを具備した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェットエンジンの燃料の燃料流量を制御する燃料制御系に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに対して供給される燃料の燃料流量値を設定するバックアップ用燃料流量値設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機にはジェットエンジンの燃料流量を制御する燃料制御系が用いられてあって、この燃料制御系は、前記ジェットエンジンに供給される燃料の燃料流量値を設定する二つの燃料流量値設定装置を備えている。
【０００３】
即ち、二つの燃料流量値設定装置のうち一つは通常用燃料流量値設定装置であって、前記燃料流量制御系により飛行状態等に応じて最適な燃料流量の制御をするため、この通常用燃料流量値設定装置は、前記ジェットエンジンの計測回転数（前記ジェットエンジンにおけるタービンの計測回転数）、前記ジェットエンジンにおける圧縮室の入口側で計測された計測圧力値・計測温度値、前記圧縮室の出口側で計測された計測圧力値・計測温度値、前記ジェットエンジンにおける燃焼器と前記圧縮機の中間の所定位置で計測された計測圧力値・計測温度値、前記タービンの入口側で計測された計測圧力値・計測温度値、前記タービンの出口側で計測された計測圧力値・計測温度値等を２０数個の計測値を燃料流量値の設定のパラメータとしている。
【０００４】
また、二つの燃料流量値設定装置のうちのもう一つはバックアップ用燃料流量値設定装置であって、このバックアップ用燃料流量値設定装置は、前記燃料制御系に故障が生じた場合に、前記通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに供給される燃料の燃料流量値を設定するものである。そして、前記燃料制御系により適切な燃燃料流の制御をするため、前記バックアップ用燃料流量値設定装置は、前記ジェットエンジンの計測回転数を含めて１０数個の計測値を燃料流量値の設定のパラメータとしている。
【０００５】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１に示すものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５６−３６２９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記バックアップ用燃料流量値設定装置は前記通常用燃料流量値設定装置に比べて計測値の数は少ないものの、前記ジェットエンジンの計測回転数を含めて１０数個の計測値を燃料流量値の設定のパラメータとしているため、前記燃料制御系の故障の程度が進行すると、１０数個の全ての計測値を得ることができなくなって、適切な燃料流量値を設定することが困難になる。そのため、前記航空機が低速飛行状態のときに、燃料流量が少なくて十分な推力を得ることができなかったり、前記飛行機が高速飛行状態のときに、燃料流量が多すぎて前記ジェットエンジンの過回転又は前記タービンの出口側温度の過高温を招いたりすることがある。特に、前記ジェットエンジンの前記計測回転数を得ることができなくなると、前記ジェットエンジンの回転数の変動を加味した燃料流量の制御を行うことができず、前記ジェットエンジンの過回転を防止することが極めて困難になる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、ジェットエンジンの燃料の燃料流量を制御する燃料制御系に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに対して供給される燃料の燃料流量値を設定するバックアップ用燃料流量値設定装置において、
スロットルの角度値に応じて燃空スケジュール値を算出するスケジュール値算出部と、
前記ジェットエンジンにおける圧縮機の出口側で計測された圧縮機出口側の計測圧力値を、所定の上限圧力値を越えないような補正圧力値に補正する圧力補正部と、
前記圧縮機の入口側で計測された圧縮機入口側の計測温度値を、所定の上限温度値を越えないような補正温度値に補正する温度補正部と、
前記温度補正部から出力された前記補正温度値に基づいて温度修正係数を算出する温度修正係数算出部と、
前記スケジュール値算出部から出力された前記燃空スケジュール値、前記圧力補正部から出力された前記補正圧力値、及び前記温度修正係数算出部から出力された前記温度修正係数を乗算して前記燃料流量値を設定する乗算器と、
を具備してなることを特徴とする。
【０００９】
ここで、所定の上限圧力値とは、前記ジェットエンジンの過回転及び前記ジェットエンジンにおけるタービンの出口側の過高温を防止しつつ、前記ジェットエンジンのエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の圧力値のことをいう。同様に、所定の上限温度値とは、前記ジェットエンジンの過回転及び前記タービンの出口側の過高温を防止しつつ、前記ジェットエンジンのエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の温度値のことをいう。
【００１０】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記スケジュール値算出部によって前記スロットルの角度値に応じて燃空スケジュール値を算出して前記乗算器に出力する。一方、前記圧力補正部によって前記圧縮機出口側の計測圧力値を前記所定の上限圧力値を超えないような前記補正圧力値に補正して前記乗算器に出力すると共に、前記温度補正部によって前記圧縮機入口側の計測温度値を前記所定の上限温度値を超えないような前記補正温度値に補正して前記温度修正係数算出部に出力し、前記温度修正係数算出部によって前記補正温度値に基づいて前記温度修正係数を算出して前記乗算器に出力する。そして、前記乗算器によって前記燃空スケジュール値、前記補正圧力値、及び前記温度修正係数を乗算して前記燃料流量値を設定する。以上により、前記燃料制御系の故障の程度が進行して前記ジェットエンジンの計測回転数（前記タービンの計測回転数）及び前記タービン出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、前記圧縮機出口側の計測圧力値及び前記圧縮機入口側の計測温度値を計測値として得ることができる限り、前記バックアップ用燃料流量値設定装置によって燃料流量値を設定することができる。
【００１１】
ここで、前記タービンと圧縮機は連動してあって、前記圧縮機出口側の計測圧力値は前記ジェットエンジンの回転数の変動に対応する傾向にあるため、前記ジェットエンジンの回転数を加味した燃料流量の制御を行うことができる共に、前記圧縮機出口側の計測温度値は大気状態の変動に対応する傾向にあるため、大気状態を加味した燃料流量の制御を行うことができる。更に、前記圧力補正部によって前記圧縮機出口側の計測圧力値を前記所定の上限圧力値を越えないような前記補正圧力値に補正すると共に、前記温度補正部によって前記圧縮機入口側の計測温度値が前記所定の上限温度値を越えないような前記補正温度値に補正するため、燃流量値が過大になることが抑制される。
【００１２】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、前記圧力補正部は、
前記計測圧力値が前記所定の上限圧力値よりも僅かに低い上限手前圧力に達するまで、前記計測圧力値の増加に伴って前記補正圧力値が増加し、前記計測圧力値が前記上限手前圧力を越えると、前記計測圧力値の増加に伴って前記補正圧力値が減少するような圧力補正関係の下で、前記計測圧力値を前記補正圧力値に補正するものであって、
前記温度補正部は、
前記計測温度値が前記所定の上限温度値よりも僅かに低い上限手前温度に達するまで、前記計測温度値の増加に伴って前記補正温度値が増加し、前記計測温度値が前記上限手前温度を越えると、前記計測温度値の増加に伴って前記補正温度値が減少するような温度補正関係の下で、前記計測温度値を前記補正温度値に補正するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置のブロック図であって、図２は、本発明の実施の形態に係わる温度補正部の補正内容を示す図であって、図３は、本発明の実施の形態に係わる圧力補正部の補正内容を示す図であって、図４は、一般的なジェットエンジンの模式的な断面図である。
【００１６】
まず、図１は示す本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置１を説明する前に、図４に示す本発明の実施の形態に係わる一般的なジェットエンジン３の構成について簡単に説明する。
【００１７】
図４に示すように、ジェットエンジン３は航空機に搭載される２軸型のエンジンであって、エンジン軸方向（前後方向、図４において左右方向）へ延びた筒状のエンジン本体５をベースとしている。そして、エンジン本体５内における前部（図４において左部）には、空気をエンジン本体５内へ送り込んだ空気を低圧圧縮する低圧圧縮機７が設けられており、エンジン本体５内における低圧圧縮機７の後方側には、低圧圧縮した空気を高圧圧縮する高圧圧縮機９が設けられている。また、エンジン本体５内における高圧圧縮機９の後側には、高圧圧縮した空気中において燃料を燃焼させる燃焼器１１が設けられおり、この燃焼器１１は燃料を噴射する複数の燃料ノズル１３を備えている。
【００１８】
更に、エンジン本体５内における燃焼器１１の後側には、燃焼器１１からの燃焼ガスの膨張によって駆動される高圧タービン１５が設けられており、この高圧タービン１５の駆動に連動して高圧圧縮機９を駆動するように、エンジン本体５内には、高圧タービン１５のロータ部１５ａと高圧圧縮機９のロータ部９ａを連結しかつエンジン軸方向へ延びた高圧タービン軸１７が回転可能に設けられている。また、エンジン本体５内における高圧タービン１５の後側には、高圧タービン１５を駆動した燃焼ガスの膨張によって駆動される低圧タービン１９が設けられており、この低圧タービン１９の駆動に連動して低圧圧縮機７が駆動されるように、エンジン本体５内には、低圧タービン１９のロータ部１９ａと低圧圧縮機７のロータ部７ａを連結しかつエンジン軸方向に高圧タービン軸１７と同軸状に延びた低圧タービン軸２１が回転可能に設けられている。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置１について説明する。
【００２０】
図１に示すように、バックアップ用燃料流量値設定装置１は、ジェットエンジン３（図４参照）の燃料の燃料流量を制御する燃料制御系（図示省略）に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置（図示省略）に代わって、ジェットエンジン３に対して供給される燃料の燃料流量値を設定する装置である。そして、バックアップ用燃料流量値設定装置１は、スケジュール値算出部２３と、圧力補正部２５と、温度補正部２７と、係数算出部２９と、第１乗算部３１と、第２乗算部３３とを具備してあって、これらの構成要素の具体的な構成は次のようになる。
【００２１】
即ち、スケジュール算出部２３は、スロットル３５の角度値Ｄに応じて燃空スケジュール値（燃空比）ＷＦ／Ｐ’Ｎを算出するものである。ここで、燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎは、スロットル３５の角度値Ｄのみの関数で表される。
【００２２】
また、圧力補正部２５は、図３に示すように、ジェットエンジン３における低圧圧縮機７（図４参照）の出口側で計測された圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを越えないような補正圧力値Ｐ’に補正するものである。より具体的には、圧力補正部２５は、計測圧力値Ｐが所定の上限圧力値Ｐｃよりも僅かに低い上限手前圧力Ｐｓに達するまで、計測圧力値Ｐの増加に伴って補正圧力値Ｐ’が増加し、計測圧力値Ｐが上限手前圧力Ｐｓを越えると、計測圧力値Ｐの増加に伴って補正圧力値Ｐ’が減少するような圧力補正関係の下で、計測圧力値Ｐを補正圧力値Ｐ’に補正するものである。ここで、補正圧力値Ｐ’が増加するときの補正圧力値Ｐ’の比例定数は略１であって、補正圧力値Ｐ’が減少するときの補正圧力値Ｐ’の比例定数は−（マイナス）である。また、所定の上限圧力値Ｐｃとは、ジェットエンジン３（タービン軸１７，２１）の過回転及び低圧タービン１９の出口側の過高温を防止しつつ、ジェットエンジン３のエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の圧力値のことをいう。なお、所定の上限圧力値Ｐｃを越えないように補正されていれば、前記圧力補正関係以外の別の圧力補正関係の下で、計測圧力値Ｐを補正圧力値Ｐ’に補正しても差し支えない。
【００２３】
更に、温度補正部２７は、図４に示すように、ジェットエンジン３における低圧圧縮機７の入口側で計測された圧縮機入口側の計測温度値Ｔを所定の上限温度値Ｔｃを越えないような補正温度値Ｔ’に補正するものである。より具体的には、計測温度値Ｔが所定の上限温度値Ｔｃよりも僅かに低い上限手前温度Ｔｓに達するまで、計測温度値Ｔの増加に伴って補正温度値Ｔ’が増加し、計測温度値Ｔが上限手前温度Ｔｃを越えると、計測温度値Ｔの増加に伴って補正温度値Ｔ’が減少するような温度補正関係の下で、計測温度値Ｔを補正温度値Ｔ’に補正するものである。ここで、補正温度値Ｔ’が増加するときの補正温度値Ｔ’の比例定数は略１であって、補正温度値Ｔ’が減少するときの補正温度値Ｔ’の比例定数は略−１である。また、計測温度値Ｔは、絶対温度で表され、所定の上限温度値Ｔｃとは、ジェットエンジン３の過回転及び低圧タービン１９の出口側の過高温を防止しつつ、ジェットエンジン３のエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の温度値のことをいう。なお、所定の上限温度値Ｔｃを越えないように補正されていれば、前記温度補正関係以外の別の温度補正関係の下で、計測温度値Ｔを補正温度値Ｔ’に補正しても差し支えない。
【００２４】
再び、図１に示すように、温度修正係数算出部２９は、温度補正部２７から出力された補正温度値Ｔ’に基づいて温度修正係数Ｎを算出するものである。ここで、温度修正係数Ｎは、√（Ｔ’／２８８，１５）で算出され、標準大気状態からのずれを示すものである。
【００２５】
第１乗算器３１は、スケジュール値算出部２３から出力された燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎと、圧力補正部２５から出力された補正圧力値Ｐ’を乗算してＷＦ／Ｎを算出するものである。また、第２乗算器３３は、第１乗算器３１から出力されたＷＦ／Ｎと、温度修正係数算出部２９から出力された温度修正係数Ｎを乗算して燃料流量値ＷＦを設定するものである。なお、第１乗算器３１により燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎと温度修正係数Ｎを乗算してＷＦ／Ｐ’を算出し、第２乗算器３３によりＷＦ／Ｐ’と圧力補正値Ｐ’を乗算して燃料流量値ＷＦを設定するようにしてもよい。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００２７】
スケジュール値算出部２３によってスロットル３５の角度値に応じて燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎを算出して第１乗算器３１に出力し、第１乗算器３１によって燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎを第２乗算器３３に出力する。一方、圧力補正部２５によって補正圧力値Ｐ’を圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを超えないような補正圧力値Ｐ’に補正して第１乗算器３１に出力し、第１乗算器３１によって補正圧力値Ｐ’を第２乗算器３３に出力するする。また、温度補正部２７によって圧縮機入口側の計測温度値Ｔを所定の上限温度値Ｔｃを超えないような補正温度値Ｔ’に補正して温度修正係数算出部２９に出力し、温度修正係数算出部２９によって補正温度値Ｔ’に基づて温度修正係数Ｎを算出して第２乗算器３３に出力する。そして、第２乗算器３３によって燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎ、補正圧力値Ｐ’、及び温度修正係数Ｎを乗算して燃料流量値ＷＦを設定する。以上により、前記燃料制御系の故障の程度が進行してジェットエンジン３の計測回転数及び低圧タービン１９の出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐ及び圧縮機入口側の計測温度値Ｔを計測値として得ることができる限り、バックアップ用燃料流量値設定装置１によって燃料流量値ＷＦを設定することができる。
【００２８】
ここで、ジェットエンジン３における低圧タービン１９と低圧圧縮機７は連動してあって、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐはジェットエンジン３の回転数（低圧タービン１９の回転数）の変動に対応する傾向にあるため、ジェットエンジン３の回転数を加味した燃料流量の制御を行うことができる共に、圧縮機出口側の計測温度値Ｔは大気状態の変動に対応する傾向にあるため、大気状態を加味した燃料流量の制御を行うことができる。更に、圧力補正部２５によって圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを越えないように補正圧力値Ｐ’に補正すると共に、温度補正部２７によって圧縮機入口側の計測温度値Ｔが所定の上限温度値Ｔｃを越えないように補正温度値Ｔ’に補正するため、燃流量値ＷＦが過大になることを抑制できる。
【００２９】
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、前記燃料制御系の故障の程度が進行してジェットエンジン３の計測回転数及び低圧タービン１９の出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐ及び圧縮機入口側の計測温度値Ｔを計測値として得ることができる限り、燃料流量値ＷＦが過大になることを抑制しつつ、バックアップ用燃料流量値設定装置１によって前記航空機の飛行状態に応じて適切な燃料流量値ＷＦを設定できるため、前記航空機が低速状態のときに、ジェットエンジン３に多くの燃料が供給されて十分な推力を得ることができる共に、前記航空機が高速状態のときに、ジェットエンジン３に過多の燃料が供給されることがなくなって、ジェットエンジン３の過回転及び低圧タービン１９の出口側の過高温を容易に防止できる。
【００３０】
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、例えば、次のように適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。即ち、２軸型のジェットエンジン３の代わりに単軸型のジェットエンジンを用いてよく、この場合には単軸型のジェットエンジンにおける圧縮機の出口側で計測された計測圧力値、前記圧縮機の入口側で計測された計測温度値と燃料流量値の設定のパラメータとして用いる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、前記燃料制御系の故障の程度が進行して前記ジェットエンジンの計測回転数及び前記タービン出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、前記圧縮機出口側の計測圧力値及び前記圧縮機入口側の計測温度値を計測値として得ることができる限り、燃料流量が過大になることをことを抑制しつつ、前記バックアップ用燃料流量値設定装置によって前記航空機の飛行状況に応じて適切な燃料流量値を設定できるため、前記航空機が低速状態のときに、前記ジェットエンジンに多くの燃料が供給されて十分な推力を得ることができると共に、前記航空機が高速状態のときに、前記ジェットエンジンに過多の燃料が供給されることがなくなって、前記ジェットエンジンの過回転及び前記タービン出口側の過高温を容易に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる温度補正部の補正内容を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる圧力補正部の補正内容を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる一般的なジェットエンジンの模式的な断面図である。
【符号の説明】
１ バックアップ用燃料流量値設定装置
３ ジェットエンジン
７ 低圧圧縮機
２３ スケジュール値算出部
２５ 圧力補正部
２７ 温度補正部
２９ 温度修正係数算出部
３１ 第１乗算器
３３ 第２乗算器
３５ スロットル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェットエンジンの燃料の燃料流量を制御する燃料制御系に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに対して供給される燃料の燃料流量値を設定するバックアップ用燃料流量値設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機にはジェットエンジンの燃料流量を制御する燃料制御系が用いられてあって、この燃料制御系は、前記ジェットエンジンに供給される燃料の燃料流量値を設定する二つの燃料流量値設定装置を備えている。
【０００３】
即ち、二つの燃料流量値設定装置のうち一つは通常用燃料流量値設定装置であって、前記燃料流量制御系により飛行状態等に応じて最適な燃料流量の制御をするため、この通常用燃料流量値設定装置は、前記ジェットエンジンの計測回転数（前記ジェットエンジンにおけるタービンの計測回転数）、前記ジェットエンジンにおける圧縮室の入口側で計測された計測圧力値・計測温度値、前記圧縮室の出口側で計測された計測圧力値・計測温度値、前記ジェットエンジンにおける燃焼器と前記圧縮機の中間の所定位置で計測された計測圧力値・計測温度値、前記タービンの入口側で計測された計測圧力値・計測温度値、前記タービンの出口側で計測された計測圧力値・計測温度値等を２０数個の計測値を燃料流量値の設定のパラメータとしている。
【０００４】
また、二つの燃料流量値設定装置のうちのもう一つはバックアップ用燃料流量値設定装置であって、このバックアップ用燃料流量値設定装置は、前記燃料制御系に故障が生じた場合に、前記通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに供給される燃料の燃料流量値を設定するものである。そして、前記燃料制御系により適切な燃燃料流の制御をするため、前記バックアップ用燃料流量値設定装置は、前記ジェットエンジンの計測回転数を含めて１０数個の計測値を燃料流量値の設定のパラメータとしている。
【０００５】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１に示すものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５６−３６２９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記バックアップ用燃料流量値設定装置は前記通常用燃料流量値設定装置に比べて計測値の数は少ないものの、前記ジェットエンジンの計測回転数を含めて１０数個の計測値を燃料流量値の設定のパラメータとしているため、前記燃料制御系の故障の程度が進行すると、１０数個の全ての計測値を得ることができなくなって、適切な燃料流量値を設定することが困難になる。そのため、前記航空機が低速飛行状態のときに、燃料流量が少なくて十分な推力を得ることができなかったり、前記飛行機が高速飛行状態のときに、燃料流量が多すぎて前記ジェットエンジンの過回転又は前記タービンの出口側温度の過高温を招いたりすることがある。特に、前記ジェットエンジンの前記計測回転数を得ることができなくなると、前記ジェットエンジンの回転数の変動を加味した燃料流量の制御を行うことができず、前記ジェットエンジンの過回転を防止することが極めて困難になる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、ジェットエンジンの燃料の燃料流量を制御する燃料制御系に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに対して供給される燃料の燃料流量値を設定するバックアップ用燃料流量値設定装置において、
スロットルの角度値に応じて燃空スケジュール値を算出するスケジュール値算出部と、
前記ジェットエンジンにおける圧縮機の出口側で計測された圧縮機出口側の計測圧力値を、所定の上限圧力値を越えないような補正圧力値に補正する圧力補正部と、
前記圧縮機の入口側で計測された圧縮機入口側の計測温度値を、所定の上限温度値を越えないような補正温度値に補正する温度補正部と、
前記温度補正部から出力された前記補正温度値に基づいて温度修正係数を算出する温度修正係数算出部と、
前記スケジュール値算出部から出力された前記燃空スケジュール値、前記圧力補正部から出力された前記補正圧力値、及び前記温度修正係数算出部から出力された前記温度修正係数を乗算して前記燃料流量値を設定する乗算器と、
を具備してなることを特徴とする。
【０００９】
ここで、所定の上限圧力値とは、前記ジェットエンジンの過回転及び前記ジェットエンジンにおけるタービンの出口側の過高温を防止しつつ、前記ジェットエンジンのエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の圧力値のことをいう。同様に、所定の上限温度値とは、前記ジェットエンジンの過回転及び前記タービンの出口側の過高温を防止しつつ、前記ジェットエンジンのエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の温度値のことをいう。
【００１０】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記スケジュール値算出部によって前記スロットルの角度値に応じて燃空スケジュール値を算出して前記乗算器に出力する。一方、前記圧力補正部によって前記圧縮機出口側の計測圧力値を前記所定の上限圧力値を超えないような前記補正圧力値に補正して前記乗算器に出力すると共に、前記温度補正部によって前記圧縮機入口側の計測温度値を前記所定の上限温度値を超えないような前記補正温度値に補正して前記温度修正係数算出部に出力し、前記温度修正係数算出部によって前記補正温度値に基づいて前記温度修正係数を算出して前記乗算器に出力する。そして、前記乗算器によって前記燃空スケジュール値、前記補正圧力値、及び前記温度修正係数を乗算して前記燃料流量値を設定する。以上により、前記燃料制御系の故障の程度が進行して前記ジェットエンジンの計測回転数（前記タービンの計測回転数）及び前記タービン出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、前記圧縮機出口側の計測圧力値及び前記圧縮機入口側の計測温度値を計測値として得ることができる限り、前記バックアップ用燃料流量値設定装置によって燃料流量値を設定することができる。
【００１１】
ここで、前記タービンと圧縮機は連動してあって、前記圧縮機出口側の計測圧力値は前記ジェットエンジンの回転数の変動に対応する傾向にあるため、前記ジェットエンジンの回転数を加味した燃料流量の制御を行うことができる共に、前記圧縮機出口側の計測温度値は大気状態の変動に対応する傾向にあるため、大気状態を加味した燃料流量の制御を行うことができる。更に、前記圧力補正部によって前記圧縮機出口側の計測圧力値を前記所定の上限圧力値を越えないような前記補正圧力値に補正すると共に、前記温度補正部によって前記圧縮機入口側の計測温度値が前記所定の上限温度値を越えないような前記補正温度値に補正するため、燃流量値が過大になることが抑制される。
【００１２】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、前記圧力補正部は、
前記計測圧力値が前記所定の上限圧力値よりも僅かに低い上限手前圧力に達するまで、前記計測圧力値の増加に伴って前記補正圧力値が増加し、前記計測圧力値が前記上限手前圧力を越えると、前記計測圧力値の増加に伴って前記補正圧力値が減少するような圧力補正関係の下で、前記計測圧力値を前記補正圧力値に補正するものであって、
前記温度補正部は、
前記計測温度値が前記所定の上限温度値よりも僅かに低い上限手前温度に達するまで、前記計測温度値の増加に伴って前記補正温度値が増加し、前記計測温度値が前記上限手前温度を越えると、前記計測温度値の増加に伴って前記補正温度値が減少するような温度補正関係の下で、前記計測温度値を前記補正温度値に補正するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置のブロック図であって、図２は、本発明の実施の形態に係わる温度補正部の補正内容を示す図であって、図３は、本発明の実施の形態に係わる圧力補正部の補正内容を示す図であって、図４は、一般的なジェットエンジンの模式的な断面図である。
【００１６】
まず、図１は示す本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置１を説明する前に、図４に示す本発明の実施の形態に係わる一般的なジェットエンジン３の構成について簡単に説明する。
【００１７】
図４に示すように、ジェットエンジン３は航空機に搭載される２軸型のエンジンであって、エンジン軸方向（前後方向、図４において左右方向）へ延びた筒状のエンジン本体５をベースとしている。そして、エンジン本体５内における前部（図４において左部）には、空気をエンジン本体５内へ送り込んだ空気を低圧圧縮する低圧圧縮機７が設けられており、エンジン本体５内における低圧圧縮機７の後方側には、低圧圧縮した空気を高圧圧縮する高圧圧縮機９が設けられている。また、エンジン本体５内における高圧圧縮機９の後側には、高圧圧縮した空気中において燃料を燃焼させる燃焼器１１が設けられおり、この燃焼器１１は燃料を噴射する複数の燃料ノズル１３を備えている。
【００１８】
更に、エンジン本体５内における燃焼器１１の後側には、燃焼器１１からの燃焼ガスの膨張によって駆動される高圧タービン１５が設けられており、この高圧タービン１５の駆動に連動して高圧圧縮機９を駆動するように、エンジン本体５内には、高圧タービン１５のロータ部１５ａと高圧圧縮機９のロータ部９ａを連結しかつエンジン軸方向へ延びた高圧タービン軸１７が回転可能に設けられている。また、エンジン本体５内における高圧タービン１５の後側には、高圧タービン１５を駆動した燃焼ガスの膨張によって駆動される低圧タービン１９が設けられており、この低圧タービン１９の駆動に連動して低圧圧縮機７が駆動されるように、エンジン本体５内には、低圧タービン１９のロータ部１９ａと低圧圧縮機７のロータ部７ａを連結しかつエンジン軸方向に高圧タービン軸１７と同軸状に延びた低圧タービン軸２１が回転可能に設けられている。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置１について説明する。
【００２０】
図１に示すように、バックアップ用燃料流量値設定装置１は、ジェットエンジン３（図４参照）の燃料の燃料流量を制御する燃料制御系（図示省略）に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置（図示省略）に代わって、ジェットエンジン３に対して供給される燃料の燃料流量値を設定する装置である。そして、バックアップ用燃料流量値設定装置１は、スケジュール値算出部２３と、圧力補正部２５と、温度補正部２７と、係数算出部２９と、第１乗算部３１と、第２乗算部３３とを具備してあって、これらの構成要素の具体的な構成は次のようになる。
【００２１】
即ち、スケジュール算出部２３は、スロットル３５の角度値Ｄに応じて燃空スケジュール値（燃空比）ＷＦ／Ｐ’Ｎを算出するものである。ここで、燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎは、スロットル３５の角度値Ｄのみの関数で表される。
【００２２】
また、圧力補正部２５は、図３に示すように、ジェットエンジン３における低圧圧縮機７（図４参照）の出口側で計測された圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを越えないような補正圧力値Ｐ’に補正するものである。より具体的には、圧力補正部２５は、計測圧力値Ｐが所定の上限圧力値Ｐｃよりも僅かに低い上限手前圧力Ｐｓに達するまで、計測圧力値Ｐの増加に伴って補正圧力値Ｐ’が増加し、計測圧力値Ｐが上限手前圧力Ｐｓを越えると、計測圧力値Ｐの増加に伴って補正圧力値Ｐ’が減少するような圧力補正関係の下で、計測圧力値Ｐを補正圧力値Ｐ’に補正するものである。ここで、補正圧力値Ｐ’が増加するときの補正圧力値Ｐ’の比例定数は略１であって、補正圧力値Ｐ’が減少するときの補正圧力値Ｐ’の比例定数は−（マイナス）である。また、所定の上限圧力値Ｐｃとは、ジェットエンジン３（タービン軸１７，２１）の過回転及び低圧タービン１９の出口側の過高温を防止しつつ、ジェットエンジン３のエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の圧力値のことをいう。なお、所定の上限圧力値Ｐｃを越えないように補正されていれば、前記圧力補正関係以外の別の圧力補正関係の下で、計測圧力値Ｐを補正圧力値Ｐ’に補正しても差し支えない。
【００２３】
更に、温度補正部２７は、図４に示すように、ジェットエンジン３における低圧圧縮機７の入口側で計測された圧縮機入口側の計測温度値Ｔを所定の上限温度値Ｔｃを越えないような補正温度値Ｔ’に補正するものである。より具体的には、計測温度値Ｔが所定の上限温度値Ｔｃよりも僅かに低い上限手前温度Ｔｓに達するまで、計測温度値Ｔの増加に伴って補正温度値Ｔ’が増加し、計測温度値Ｔが上限手前温度Ｔｃを越えると、計測温度値Ｔの増加に伴って補正温度値Ｔ’が減少するような温度補正関係の下で、計測温度値Ｔを補正温度値Ｔ’に補正するものである。ここで、補正温度値Ｔ’が増加するときの補正温度値Ｔ’の比例定数は略１であって、補正温度値Ｔ’が減少するときの補正温度値Ｔ’の比例定数は略−１である。また、計測温度値Ｔは、絶対温度で表され、所定の上限温度値Ｔｃとは、ジェットエンジン３の過回転及び低圧タービン１９の出口側の過高温を防止しつつ、ジェットエンジン３のエンジン性能を高めることができるように、予め設定された上限の温度値のことをいう。なお、所定の上限温度値Ｔｃを越えないように補正されていれば、前記温度補正関係以外の別の温度補正関係の下で、計測温度値Ｔを補正温度値Ｔ’に補正しても差し支えない。
【００２４】
再び、図１に示すように、温度修正係数算出部２９は、温度補正部２７から出力された補正温度値Ｔ’に基づいて温度修正係数Ｎを算出するものである。ここで、温度修正係数Ｎは、√（Ｔ’／２８８，１５）で算出され、標準大気状態からのずれを示すものである。
【００２５】
第１乗算器３１は、スケジュール値算出部２３から出力された燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎと、圧力補正部２５から出力された補正圧力値Ｐ’を乗算してＷＦ／Ｎを算出するものである。また、第２乗算器３３は、第１乗算器３１から出力されたＷＦ／Ｎと、温度修正係数算出部２９から出力された温度修正係数Ｎを乗算して燃料流量値ＷＦを設定するものである。なお、第１乗算器３１により燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎと温度修正係数Ｎを乗算してＷＦ／Ｐ’を算出し、第２乗算器３３によりＷＦ／Ｐ’と圧力補正値Ｐ’を乗算して燃料流量値ＷＦを設定するようにしてもよい。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００２７】
スケジュール値算出部２３によってスロットル３５の角度値に応じて燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎを算出して第１乗算器３１に出力し、第１乗算器３１によって燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎを第２乗算器３３に出力する。一方、圧力補正部２５によって補正圧力値Ｐ’を圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを超えないような補正圧力値Ｐ’に補正して第１乗算器３１に出力し、第１乗算器３１によって補正圧力値Ｐ’を第２乗算器３３に出力するする。また、温度補正部２７によって圧縮機入口側の計測温度値Ｔを所定の上限温度値Ｔｃを超えないような補正温度値Ｔ’に補正して温度修正係数算出部２９に出力し、温度修正係数算出部２９によって補正温度値Ｔ’に基づて温度修正係数Ｎを算出して第２乗算器３３に出力する。そして、第２乗算器３３によって燃空スケジュール値ＷＦ／Ｐ’Ｎ、補正圧力値Ｐ’、及び温度修正係数Ｎを乗算して燃料流量値ＷＦを設定する。以上により、前記燃料制御系の故障の程度が進行してジェットエンジン３の計測回転数及び低圧タービン１９の出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐ及び圧縮機入口側の計測温度値Ｔを計測値として得ることができる限り、バックアップ用燃料流量値設定装置１によって燃料流量値ＷＦを設定することができる。
【００２８】
ここで、ジェットエンジン３における低圧タービン１９と低圧圧縮機７は連動してあって、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐはジェットエンジン３の回転数（低圧タービン１９の回転数）の変動に対応する傾向にあるため、ジェットエンジン３の回転数を加味した燃料流量の制御を行うことができる共に、圧縮機出口側の計測温度値Ｔは大気状態の変動に対応する傾向にあるため、大気状態を加味した燃料流量の制御を行うことができる。更に、圧力補正部２５によって圧縮機出口側の計測圧力値Ｐを所定の上限圧力値Ｐｃを越えないように補正圧力値Ｐ’に補正すると共に、温度補正部２７によって圧縮機入口側の計測温度値Ｔが所定の上限温度値Ｔｃを越えないように補正温度値Ｔ’に補正するため、燃流量値ＷＦが過大になることを抑制できる。
【００２９】
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、前記燃料制御系の故障の程度が進行してジェットエンジン３の計測回転数及び低圧タービン１９の出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、圧縮機出口側の計測圧力値Ｐ及び圧縮機入口側の計測温度値Ｔを計測値として得ることができる限り、燃料流量値ＷＦが過大になることを抑制しつつ、バックアップ用燃料流量値設定装置１によって前記航空機の飛行状態に応じて適切な燃料流量値ＷＦを設定できるため、前記航空機が低速状態のときに、ジェットエンジン３に多くの燃料が供給されて十分な推力を得ることができる共に、前記航空機が高速状態のときに、ジェットエンジン３に過多の燃料が供給されることがなくなって、ジェットエンジン３の過回転及び低圧タービン１９の出口側の過高温を容易に防止できる。
【００３０】
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、例えば、次のように適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。即ち、２軸型のジェットエンジン３の代わりに単軸型のジェットエンジンを用いてよく、この場合には単軸型のジェットエンジンにおける圧縮機の出口側で計測された計測圧力値、前記圧縮機の入口側で計測された計測温度値と燃料流量値の設定のパラメータとして用いる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、前記燃料制御系の故障の程度が進行して前記ジェットエンジンの計測回転数及び前記タービン出口側の計測温度値を得ることができなくなっても、前記圧縮機出口側の計測圧力値及び前記圧縮機入口側の計測温度値を計測値として得ることができる限り、燃料流量が過大になることをことを抑制しつつ、前記バックアップ用燃料流量値設定装置によって前記航空機の飛行状況に応じて適切な燃料流量値を設定できるため、前記航空機が低速状態のときに、前記ジェットエンジンに多くの燃料が供給されて十分な推力を得ることができると共に、前記航空機が高速状態のときに、前記ジェットエンジンに過多の燃料が供給されることがなくなって、前記ジェットエンジンの過回転及び前記タービン出口側の過高温を容易に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるバックアップ用燃料流量値設定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる温度補正部の補正内容を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる圧力補正部の補正内容を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる一般的なジェットエンジンの模式的な断面図である。
【符号の説明】
１ バックアップ用燃料流量値設定装置
３ ジェットエンジン
７ 低圧圧縮機
２３ スケジュール値算出部
２５ 圧力補正部
２７ 温度補正部
２９ 温度修正係数算出部
３１ 第１乗算器
３３ 第２乗算器
３５ スロットル
Claims (2)
- ジェットエンジンの燃料の燃料流量を制御する燃料制御系に故障が生じた場合に、通常用燃料流量値設定装置に代わって、前記ジェットエンジンに対して供給される燃料の燃料流量値を設定するバックアップ用燃料流量値設定装置において、
スロットルの角度値に応じて燃空スケジュール値を算出するスケジュール値算出部と、
前記ジェットエンジンにおける圧縮機の出口側で計測された圧縮機出口側の計測圧力値を、所定の上限圧力値を越えないような補正圧力値に補正する圧力補正部と、
前記圧縮機の入口側で計測された圧縮機入口側の計測温度値を、所定の上限温度値を越えないような補正温度値に補正する温度補正部と、
前記温度補正部から出力された前記補正温度値に基づいて温度修正係数を算出する温度修正係数算出部と、
前記スケジュール値算出部から出力された前記燃空スケジュール値、前記圧力補正部から出力された前記補正圧力値、及び前記温度修正係数算出部から出力された前記温度修正係数を乗算して前記燃料流量値を設定する乗算器と、
を具備してなることを特徴とするバックアップ用燃料流量値設定装置。 - 前記圧力補正部は、
前記計測圧力値が前記所定の上限圧力値よりも僅かに低い上限手前圧力に達するまで、前記計測圧力値の増加に伴って前記補正圧力値が増加し、前記計測圧力値が前記上限手前圧力を越えると、前記計測圧力値の増加に伴って前記補正圧力値が減少するような圧力補正関係の下で、前記計測圧力値を前記補正圧力値に補正するものであって、
前記温度補正部は、
前記計測温度値が前記所定の上限温度値よりも僅かに低い上限手前温度に達するまで、前記計測温度値の増加に伴って前記補正温度値が増加し、前記計測温度値が前記上限手前温度を越えると、前記計測温度値の増加に伴って前記補正温度値が減少するような温度補正関係の下で、前記計測温度値を前記補正温度値に補正するものであることを特徴とする請求項１に記載のバックアップ用燃料流量値設定装置。
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- 2003-03-13 JP JP2003068554A patent/JP4107115B2/ja not_active Expired - Fee Related
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