CN109113804A - 发动机和电机健康状况监测方法及燃气涡轮发动机 - Google Patents

发动机和电机健康状况监测方法及燃气涡轮发动机 Download PDF

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Abstract

本申请提供了用于估计原动机和电机健康状况的方法和燃气涡轮发动机。所述方法和发动机因此包括这样的特征，所述特征提供一个或多个发动机和/或一个或多个发动机的电机的改进的健康状况估计，所述一个或多个发动机具有嵌入其中或与其联接的电机。具体地，所述方法和发动机因此包括这样的特征，所述特征用于使用感测的或测量的电机的操作参数和/或原动机的操作参数估计原动机和/或嵌入其中或与其联接的电机的健康状况。

Description

发动机和电机健康状况监测方法及燃气涡轮发动机
技术领域
本主题大体上涉及具有嵌入其中或与其联接的电机的燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及这类燃气涡轮发动机和电机的健康状况监测。
背景技术
典型的飞行器推进***包括一个或多个燃气涡轮发动机。对于某些推进***，燃气涡轮发动机大体上包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心通常包括呈串行流次序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在所述压缩机区段中一个或多个轴向压缩机逐渐地压缩空气，直到空气到达燃烧区段为止。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被导引到涡轮区段。燃烧气体流动通过涡轮区段对涡轮区段进行驱动且接着被传送通过排气区段例如到大气。
某些燃气涡轮发动机可包括嵌入其中或与其联接的电机，所述电机可以是发电机、电动机或发电机/电动机的组合。这些发电机可用来给补充推进***(例如电风扇)供电，或者可以用来将电力供应至其它飞行器***。当配置为电动机或以电动机工作时，这些电机可被用作用于燃气涡轮发动机的起动电动机以及其它可能的用途。
燃气涡轮发动机和嵌入其中或与其联接的电机在其各自的使用寿命中出现性能退化。按常规，基于使用小时或其它预测方法预测和评估发动机健康状况和电机健康状况。然而，并非所有的使用小时都对发动机和电机造成相同的磨损和撕裂量。因此，用于评估发动机和电机健康状况的常规方法有时产生不精确有时产生不准确的健康状况评估。此外，基于这种不精确或不准确的评估，可能会不必要地安排发动机和/或电机的维修，或者在一些情况下，不能够足够快地安排发动机和/或电机的维修。而且，许多时候，发动机和电机健康状况估计通常不是实时提供的，因此不能实时对这些退化做出调节，导致较不优化的发动机和/或电机效率。
因此，用于评估发动机和电机健康状况的能解决一个或多个这些挑战的改进的***和方法将是有用的。
发明内容
本申请的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本申请的实施而得知。
在一个示范性方面，提供了一种用于监测原动机和与所述原动机联接的电机中的至少一个的健康状况的方法。所述方法包括测量所述电机上对转矩变化的响应，所述响应表示所述原动机和所述电机中至少一个的一个或多个操作参数的变化。所述方法还包括至少部分基于所述响应，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
在一些示范性实施例中，在测量所述响应之前，所述方法还包括脉冲激发所述电机预定的时间，以在所述电机上诱发转矩的变化。
在一些示范性实施例中，在确定所述健康状况估计之后，所述方法还包括将表示所述原动机和所述电机的至少一个的健康状况估计的信息提供至用户。
在一些示范性实施例中，在确定所述健康状况估计之后，所述方法还包括响应于所述确定的健康状况估计，对于所述原动机和所述电机的至少一个安排维修操作。
在另一示范性方面，提供了一种用于监测原动机和与所述原动机联接的电机中的至少一个的健康状况的方法。所述方法包括获得操作数据，所述操作数据表示在所述原动机和所述电机操作期间，在预定时间上测量的所述电机的一个或多个操作参数。所述方法还包括至少部分基于所述操作数据生成参数函数，其中，所述参数函数表示所述电机的所述操作参数的至少一个随时间的趋势。此外，所述方法还包括至少部分基于所述参数函数，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
在一些示范性实施例中，所述方法还包括获得操作数据，所述操作数据表示在所述原动机和所述电机操作期间，在预定时间上测量的所述原动机的一个或多个操作参数。所述方法还包括至少部分基于所述操作数据生成参数函数，其中，所述参数函数表示所述原动机的所述操作参数的至少一个随时间的趋势。此外，在确定步骤中，至少部分基于所述电机的参数函数和所述原动机的参数函数，确定所述健康状况估计。
在一些示范性实施例中，在确定所述健康状况估计之后，所述方法还包括将表示所述原动机和所述电机的至少一个的健康状况估计的信息提供至用户。
在一些示范性实施例中，在确定所述健康状况估计之后，所述方法还包括响应于所述确定的健康状况估计，对于所述原动机和所述电机的至少一个安排维修操作。
在又一示范性方面，提供了一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机包括：以串流顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；所述压缩机区段、所述燃烧区段和所述涡轮区段至少部分地限定核心空气流动路径。所述燃气涡轮发动机还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于感测操作期间所述燃气涡轮发动机的一个或多个操作参数。所述燃气涡轮发动机还包括旋转部件，所述旋转部件能够与所述压缩机区段的一部分和所述涡轮区段的一部分中的至少一个一起旋转。所述燃气涡轮发动机另外包括静止框架构件。所述燃气涡轮发动机还包括能够与所述旋转部件一起旋转的电机，所述电机安装到所述静止框架构件或者联接到所述旋转部件或者其两者。所述燃气涡轮发动机还包括健康状况监测***，所述健康状况监测***包括与所述电机和所述一个或多个传感器通信联接的一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置，所述一个或多个存储器装置存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述一个或多个计算装置配置成：从所述一个或多个传感器获得一个或多个信号，所述一个或多个信号表示对所述电机上转矩的变化的响应，所述响应表示所述燃气涡轮发动机的一个或多个操作参数的变化；将所述响应与基准响应进行比较；以及确定所述响应和所述基准响应之间的变化量；以及至少部分基于所述响应和所述基准响应之间的所述变化量，确定所述燃气涡轮发动机的健康状况估计。
在一些示范性实施例中，所述燃气涡轮发动机还包括电源。在获得表示所述电机上转矩变化的响应的所述一个或多个信号之前，所述计算装置还配置成：发送一个或多个信号至电源，以脉冲激发所述电机预定的时间。
具体地，本申请技术方案1公开了一种用于监测原动机和与所述原动机联接的电机中的至少一个的健康状况的方法，所述方法包括测量所述电机上对转矩变化的响应，所述响应表示所述原动机和所述电机中至少一个的一个或多个操作参数的变化；以及至少部分基于所述响应，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
本申请技术方案2根据技术方案1所述的方法，其中在测量所述响应之前，所述方法还包括脉冲激发所述电机预定的时间，以在所述电机上诱发转矩的变化。
本申请技术方案3根据技术方案1所述的方法，其中在确定步骤中，所述方法还包括将所述响应与基准响应进行比较；以及确定所述响应和所述基准响应之间的变化量；其中，所述健康状况估计至少部分基于所述响应和所述基准响应之间的所述变化量。
本申请技术方案4根据技术方案1所述的方法，其中，所述一个或多个操作参数的变化表示所述原动机的功率输出的变化。
本申请技术方案5根据技术方案1所述的方法，其中，所述响应是表示所述原动机的燃料流变化的燃料流响应。
本申请技术方案6根据技术方案1所述的方法，其中，所述原动机是燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向且具有各自能够围绕所述轴向方向旋转的低压轴和高压轴，所述电机联接到所述低压轴和所述高压轴的至少一个且至少部分地能够围绕所述轴向方向旋转，并且其中，所述响应是分别表示所述燃气涡轮发动机的所述低压轴和所述高压轴的N1速度响应和N2响应的至少一个。
本申请技术方案7根据技术方案1所述的方法，其中，所述原动机是燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向且包括各自能够围绕所述轴向方向旋转的低压轴和高压轴，并且其中，所述电机是联接到所述低压轴且至少部分地能够围绕所述轴向方向旋转的第一电机，并且其中，所述燃气涡轮发动机还包括联接到所述高压轴且至少部分地能够围绕所述轴向方向旋转的第二电机，并且其中，所述响应是表示所述燃气涡轮发动机的所述第二电机的功率输出的功率响应。
本申请技术方案8根据技术方案1所述的方法，其中，所述原动机是燃气涡轮发动机，且所述电机是发电机。
本申请技术方案9公开了一种用于监测原动机和与所述原动机联接的电机中的至少一个的健康状况的方法，所述方法包括获得操作数据，所述操作数据表示在所述原动机和所述电机操作期间，在预定时间上测量的所述电机的一个或多个操作参数；至少部分基于所述操作数据生成参数函数，其中，所述参数函数表示所述电机的所述操作参数的至少一个随时间的趋势；以及至少部分基于所述参数函数，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
本申请技术方案10根据技术方案9所述的方法，其中所述方法还包括获得操作数据，所述操作数据表示在所述原动机和所述电机操作期间，在预定时间上测量的所述原动机的一个或多个操作参数；至少部分基于所述操作数据生成参数函数，其中，所述参数函数表示所述原动机的所述操作参数的至少一个随时间的趋势；以及其中，在确定步骤中，至少部分基于所述电机的参数函数和所述原动机的参数函数，确定所述健康状况估计。
本申请技术方案11根据技术方案9所述的方法，其中，所述参数函数所基于的操作参数限定预定阈值，所述预定阈值表示所述电机不再能够将预定功率输出供应至与其连接的负载情况下的值；并且其中，所述健康状况估计表示所述原动机和所述电机的至少一个的剩余可用寿命，并且其中，所述剩余可用寿命至少部分基于所述参数函数和所述预定阈值的交点确定。
本申请技术方案12根据技术方案9所述的方法，其中，所述一个或多个操作参数包括通过所述电机的电流、所述电机两端的电压和所述电机上的转矩中的至少一个。
本申请技术方案13根据技术方案9所述的方法，其中在生成步骤之前，所述方法还包括归一化所述一个或多个操作数据；以及将表示所述原动机和所述电机中至少一个的健康状况估计的信息提供至用户。
本申请技术方案14根据技术方案12所述的方法，其中，在归一化过程中，对于所述原动机的操作条件和功率设置的变化，对所述一个或多个操作参数进行归一化。
本申请技术方案15公开了一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
以串流顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；所述压缩机区段、所述燃烧区段和所述涡轮区段至少部分地限定核心空气流动路径；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于感测操作期间所述燃气涡轮发动机的一个或多个操作参数；
旋转部件，所述旋转部件能够与所述压缩机区段的一部分和所述涡轮区段的一部分中的至少一个一起旋转；
静止框架构件；以及
能够与所述旋转部件一起旋转的电机，所述电机安装到所述静止框架构件或者联接到所述旋转部件或者满足这两种情况；
健康状况监测***，所述健康状况监测***包括与所述电机和所述一个或多个传感器通信联接的一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置，所述一个或多个存储器装置存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述一个或多个计算装置配置成：
从所述一个或多个传感器获得一个或多个信号，所述一个或多个信号表示对所述电机上转矩的变化的响应，所述响应表示所述燃气涡轮发动机的一个或多个操作参数的变化；
将所述响应与基准响应进行比较；
确定所述响应和所述基准响应之间的变化量；以及
至少部分基于所述响应和所述基准响应之间的所述变化量，确定所述燃气涡轮发动机的健康状况估计。
本申请技术方案16根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述一个或多个操作参数的变化表示所述燃气涡轮发动机的功率输出的变化。
本申请技术方案17根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃烧区段包括用于递送燃料的燃料递送***；并且其中，所述响应是燃料流响应，所述燃料流响应表示由所述燃料递送***传送到所述燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃料流。
本申请技术方案18根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机的所述旋转部件包括各自能够围绕所述轴向方向旋转的低压轴和高压轴的至少一个，所述电机联接到所述低压轴和所述高压轴的至少一个，并且其中，所述响应是分别表示所述燃气涡轮发动机的所述低压轴和所述高压轴的N1速度响应和N2响应的至少一个。
本申请技术方案19根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括电源；以及其中，在获得表示所述电机上转矩变化的响应的所述一个或多个信号之前，所述计算装置还配置成发送一个或多个信号至电源，以脉冲激发所述电机预定的时间。
本申请技术方案20根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机包括沿所述所述核心空气流动路径设置的气体路径传感器，所述气体路径传感器用于测量所述燃气涡轮发动机操作期间一个或多个操作参数，并且其中，在确定所述健康状况估计中，所述计算装置使用由所述气体路径传感器测量的操作参数与由所述传感器测量的操作参数结合，确定所述燃气涡轮发动机和所述电机的至少一个的健康状况估计。
参考以下描述和所附权利要求书，本申请的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本申请的实施例，且连同所述描述一起用于解释本申请的原理。
附图说明
本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本申请的完整和启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，其中：
图1是根据本公开的各种示范性实施例的飞行器的俯视图；
图2是图1的示范性飞行器的左舷(port side)视图；
图3是根据本公开的示范性方面的燃气涡轮发动机的示意性横截面图；
图4是嵌入图3的燃气涡轮发动机中的电机的示意性横截面图；
图5是根据本公开的各种示范性实施例的计算装置的示意图；
图6是图3的燃气涡轮发动机的燃烧区段的示意性横截面图；
图7是根据本公开的各种示范性实施例的流程图；
图8提供对于图3的燃气涡轮发动机的特定功率设置和操作范围作为时间的函数的通过图3和图4的电机的电流的图形；
图9提供对于燃气涡轮发动机的特定功率设置和操作范围作为时间的函数的通过图3和图4的电机的电流和作为时间的函数沿图3的燃气涡轮发动机的核心空气流动路径的温度的图形；
图10是根据本公开的各种示范性实施例的流程图；
图11提供根据本公开的示范性实施例的作为时间的函数的燃料流响应的图形；
图12提供根据本公开的示范性实施例的作为时间的函数的低压轴(N1)速度响应的图形；
图13提供根据本公开的示范性实施例的作为时间的函数的燃料流响应的图形；
图14提供根据本公开的示范性实施例的作为时间的函数T45温度响应的图形；
图15提供了根据本公开的示例性实施例的示例性方法的示范性流程图；以及
图16提供了根据本公开的示例性实施例的示例性方法的另一示范性流程图。
具体实施方式
现将详细参考本申请的当前实施例，其中的一个或多个实例示于附图中。详细描述中使用数字和字母标示来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标记来指代本申请的相同或类似部分。如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，且并不在于表示个别部件的位置或重要性。词语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机内的相对位置，其中前是指更接近发动机入口的位置，而后是指更接近发动机喷嘴或排气口的位置。属于“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。举例来说，“上游”是指流体流出的方向，而“下游”是指流体流向的方向。
本申请大体上涉及用于原动机和/或嵌入其中或与其联接的一个或多个电机的健康状况监测的***和方法。具体地，所述***和方法因此包括用于使用电机的感测的或测量的操作参数和/或原动机的操作参数估计原动机、嵌入其中或与其联接的电机和/或其部件的健康状况的特征。
在一个示范性方面，原动机可以是用于飞行器的推进***的一个或多个燃气涡轮发动机，其中嵌入一个或多个电机。在一些实施例中，在燃气涡轮发动机的操作期间，感测在一段时间上嵌入一个或多个燃气涡轮发动机内的一个或多个电机的操作参数。感测的数据被采集、归一化(Normalizing)，并接着随时间趋势化，以预测或估计电机和/或燃气涡轮发动机的健康状况。在又一些其它的实施例中，可以与感测的燃气涡轮发动机的操作参数结合使用感测的电机的操作参数。以此方式，可基于表示燃气涡轮发动机和嵌入其中或与其联接的电机实际如何表现的数据，预测或估计燃气涡轮发动机的发动机健康状况和/或电机的健康状况。借助这些数据，可以给予电机和/或燃气涡轮发动机的改进的健康状况估计。
在另一示范性方面，在一些示范性实施例中，提高的负载可有目的地设置在嵌入燃气涡轮发动机内或者与燃气涡轮发动机联接的一个或多个电机两端达预定时间(即电机可被脉冲激发)。之后，测量对提高的负载的响应。所述响应表示燃气涡轮发动机和/或与其联接的另一电机的一个或多个操作参数的变化。接着可以使用所述响应对燃气涡轮发动机、电机、联接的嵌入其中或与其联接的其它电机和/或其部件的健康状况进行预测。
要认识到，原动机可以是任何适合的功率源，例如燃气涡轮发动机、蒸汽涡轮发动机、往复式发动机、航改发动机、微型涡轮、燃料电池、风力涡轮等。电机可以是任何适合类型的功率提取***。例如，原动机可以是风力涡轮机，嵌入风力涡轮机中的或联接到风力涡轮机的电机可以是发电机。还要认识到，本文中公开的原动机和/或电机的特定实例只用于实例目的，不旨在以任何方面限制所附权利要求。
现在参考附图，图1提供了如可结合有本主题的各种实施例的示范性飞行器10的俯视图。图2提供了如图1图示的飞行器10的左舷视图。如图1和图2中所示出，飞行器10限定延伸穿过其中的纵向中心线14、竖直方向V、横向方向L、前端16和后端18。而且，飞行器10限定在飞行器10的前端16和后端18之间延伸的平均线15。如本文所使用，“平均线”指沿飞行器10的长度延伸的中点线，不考虑飞行器10的附属物(例如下面讨论的机翼20和稳定器)。
此外，飞行器10包括从飞行器10的前端16纵向延伸到飞行器10的后端18的机身12和一对机尾翼20。如本文所使用，术语“机身”大体上包括飞行器10的所有主体，例如飞行器10的尾翼。这些机翼20中的第一个相对于纵向中心线14从机身12的左舷侧22横向向外延伸，这些机翼20中的第二个相对于纵向中心线14从机身12的右舷24横向向外延伸。所描绘的示范性实施例的每个机翼20都包括一个或多个前缘襟翼26以及一个或多个后缘襟翼28。飞行器10还包括具有用于偏航控制(图2)的舵翼32的竖直稳定器30和一对水平稳定器34，每个水平稳定器34具有用于俯仰控制(图1)的升降襟翼36。机身12另外包括外表面或蒙皮38。然而，应了解，在本公开的其它示范性实施例中，飞行器10可另外或替代性地包括稳定器的任何其它合适的配置，所述稳定器可以或者可以不直接沿竖直方向V或水平/横向方向L延伸。
图1和图2的示范性飞行器10包括推进***100，在本文中称作“***100”。示范性***100包括一个或多个飞行器发动机和一个或多个电推进发动机。例如，所描述的实施例包括多个飞行器发动机以及电推进发动机，每个飞行器发动机配置成安装到飞行器10，例如安装到一对机翼20中的一个。更具体讲，对于图示实施例而言，飞行器发动机被构造成以翼下构型附接到并且悬吊在机翼20下方的燃气涡轮发动机、或者被构造成涡扇喷气式发动机102、104。此外，电推进发动机配置成安装在飞行器10的后端，因此所描述的电推进发动机可称作“后发动机”。此外，所描绘的电推进发动机被配置为吸收和消耗在飞行器10的机身12上形成边界层的空气。因此，所描绘的示范性后发动机可以被称为边界层吸入(BLI)风扇106。BLI风扇106在机翼20和/或喷气发动机102、104后部的位置处安装于飞行器10。具体而言，对于图示实施例而言，BLI风扇106在后端18处固定地连接到机身12，使得BLI风扇106在后端18处结合到尾部区段中或者与该尾部区段融合，并且使得平均线15通过其延伸。然而，应当认识到，在其它实施例中，电推进发动机可以任何其它适合的方式配置，可不一定配置为后风扇或配置为BLI风扇。
仍参照图1和图2的实施例，在某些实施例中，推进***100还包括一个或多个电机，例如与喷气式发动机102、104一起操作的发电机108。例如，喷气式发动机102、104中的一个或两者可配置成从旋转轴(例如LP轴或HP轴)提供机械功率至发电机108。尽管被示意性地图示于相应的喷气发动机102、104的外侧，但是在某些实施例中，发电机108可以设置在相应的喷气发动机102、104内。此外，发电机108可被配置成将机械功率转化成电功率。对于所描述的实施例，推进***100包括用于每个喷气式发动机102、104的发电机108，且还包括功率调理器109和能量储存装置110。发电机108可发送电功率至功率调理器109，功率调理器109可将电能转换成适当形式，并且或者在能量储存装置110中储存能量或者将电能发送至BLI风扇106。对于所描述的实施例，发电机108、功率调理器109、能量储存装置110和BLI风扇106全都连接至电力通信总线111，使得发电机108可与BLI风扇106和/或能量储存装置110电通信，使得发电机108可提供电功率至能量储存装置110、BLI风扇106的一个或两者，或者提供至其它飞行器***。因此，在此实施例中，推进***100可以称作气-电推进***。
然而，应当领会，只作为实例提供在图1和图2中描绘的飞行器10和推进***100中，在本公开的其它示范性实施例中，可以提供具有以任何其它合适方式构造的推进***100的任何其它合适的飞行器10。例如，应当认识到，在各个其它实施例中，BLI风扇106可替代性地被设置在邻近飞行器10的后端18的任何适当位置。而且，在又一些其它实施例中，电推进发动机可以不设置在飞行器10的后端，因此可以不配置为“后发动机”。举例来说，在其它实施例中，电推进发动机可并入到飞行器10的机身中，且因此配置为“吊舱式(podded)发动机”或吊舱安装式发动机。此外，在其它实施例中，电推进发动机可并入到飞行器10的机翼中，且因此可配置为“翼身融合发动机”。而且，在其它实施例中，电推进发动机可以不是边界层吸入风扇，并且替代地可以作为自由流吸入风扇安装于飞行器10上任何合适的位置处。而且，在又一些其它的实施例中，推进***100可不包括例如功率调理器109和/或能量储存装置110，而是发电机108可直接连接至BLI风扇106和/或其它飞行器***。
图3是根据本公开的示范性实施例的推进发动机的示意性横截面图。在某些示范性实施例中，推进发动机可以配置为高涵道涡扇喷气发动机，其在本文中被称为“涡扇发动机200”。值得注意的是，在至少某些实施例中，喷气式发动机102、104也可配置为高涵道涡扇喷气式发动机。在各个实施例中，涡扇发动机200可以代表喷气式发动机102、104。然而，替代性地，在其它实施例中，涡扇发动机200可以集成到任何其它适合的飞行器10或推进***100中。
如图3所示，涡扇发动机200界定轴向方向A1(平行于用于参考而提供的纵向中心线201延伸)、径向方向R1和圆周方向C1(围绕轴向方向A延伸；在图3中未示出)。通常，涡扇发动机200包括风扇区段202和设置在风扇区段202下游的核心涡轮发动机204。
所描绘的示范性核心涡轮发动机204通常包括界定环形入口208的大体上管状的外部壳体206。外部壳体206以串流关系包覆：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机210和高压(HP)压缩机212；燃烧区段214；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮机216和低压(LP)涡轮机218；和喷气排气喷嘴区段220。压缩机区段、燃烧区段214和涡轮区段一起界定核心空气流动路径221，所述核心空气流动路径从环形入口208延伸经过LP压缩机210、HP压缩机212、燃烧区段214、HP涡轮区段216、LP涡轮区段218和喷气喷嘴排气区段220。高压(HP)轴或转轴222将HP涡轮机216传动地连接到HP压缩机212。低压(LP)轴或转轴224将LP涡轮机218传动地连接到LP压缩机210。
对于图3描述的实施例，风扇部段202包括可变桨距风扇226，所述可变桨距风扇226具有以间隔开的方式连接到盘230的多个风扇叶片228。如所描绘的，风扇叶片228大体上沿着径向方向R从盘230向外延伸。每个风扇叶片228能够围绕俯仰轴线(pitch axis)P相对于盘230旋转，原因是风扇叶片228可操作地联接到合适的致动构件232，所述致动构件232被配置成联合地共同改变风扇叶片228的桨距。风扇叶片228、盘230和致动构件232能够通过跨越动力齿轮箱234的LP轴224围绕纵向轴线12一起旋转。动力齿轮箱234包括多个齿轮，以用于将LP轴224的旋转速度逐步降低到更高效的旋转风扇速度。
仍参考图3的示范性实施例，盘230由可旋转的整流罩或前部毂236覆盖，所述整流罩或前部毂236具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片228。另外，示范性风扇区段202包括环形风扇壳体或外部机舱238，其沿圆周包围风扇226和/或核心涡轮发动机204的至少一部分。由多个沿圆周间隔开的出口导叶240相对于核心涡轮发动机204支撑机舱238。机舱238的下游区段242在核心涡轮发动机204的外部部分上方延伸，以便在其间界定旁路空气流动通道244。
应了解，仅借助于实例提供图3中所描绘的示范性涡扇发动机200，并且在其它示范性实施例中，涡扇发动机200可以具有任何其它合适的配置。例如，涡扇发动机200可配置为涡轮螺旋桨发动机、涡喷发动机、不同配置的涡扇发动机或任何其它适合的燃气涡轮发动机。
此外，如图3中所示，对于此实施例，涡扇发动机200包括嵌入其中的多个电机246。具体讲，对于所描述的实施例，涡扇发动机200的电机246包括第一电机247和第二电机249。第一电机247可与风扇226一起旋转。更具体地，第一电机247配置为同轴安装到LP轴224并且可与LP轴224一起旋转的发电机(对于此实施例，LP轴224也通过动力齿轮箱234使风扇226旋转)。第二电机249可与HP压缩机和涡轮212、216一起旋转。更具体讲，第二电机249配置为同轴安装到HP轴222并且可与HP轴222一起旋转的发电机。值得注意的是，当涡扇发动机200被集成到上文参照图1和图2描述的推进***100中时，发电机108可以与图3的电机246基本上相同的方式配置。
现参照图4，提供了嵌入图3的涡扇发动机200内的电机246中的一个的特写视图。更具体地，描绘了第一电机247。对于此实施例，第一电机247嵌入涡扇发动机200的涡轮区段内，并且更具体地，第一电机247附接到涡扇发动机200的LP轴224，如上面描述的。此外，第一电机247沿轴向方向A至少部分地设置在涡轮区段内或者涡轮区段后。
如图4中进一步所示的，第一电机247包括转子248和定子250。转子248通过多个转子连接构件252直接附接到LP轴224，使得转子248可与LP轴224一起旋转。相比之下，定子250通过一个或多个定子连接构件254附接到涡扇发动机200的静止框架构件，并且更具体地，附接到涡扇发动机200的结构支撑构件256。结构支撑构件256向前延伸以支撑后轴承262。后轴承262可旋转地支撑LP轴224的后端。
如图4中进一步描绘的，定子连接构件254可以是从涡扇发动机200的结构支撑构件256延伸的环形/圆柱形构件。对于此实施例，定子连接构件254通过一个或多个轴承支撑转子248和转子连接构件252的旋转。更具体地，前部电机轴承264沿径向方向R设置在电机246前方并在转子连接构件252和定子连接构件254之间。类似地，后部电机轴承266沿径向方向R设置在第一电机247后方并在转子连接构件252和定子连接构件254之间。具体地，对于此实施例，前部电机轴承264配置成滚动元件轴承，后部电机轴承266包括一对轴承，所述一对轴承配置成滚动元件轴承和球轴承。然而，应当认识到，前部电机轴承264和后部电机轴承266在其它实施例中可以具有任何其它适合的构造，本公开并不旨在局限于所描述的特定构造。
值得注意的是，在至少某些示范性实施例中，第一电机247可以是图1和图2的示范性发电机108中的一个。在这些实施例中，转子248相对于定子250的旋转可产生电能，电能可通过电力通信总线111传递到功率调理器109以调理功率，接着传递到涡扇发动机200的一个或多个***，例如图4中示意性示出的能量储存装置110、BLI风扇106或其它飞行器***。尽管图4中没有示出，第二电机249可以上面提到的用于将第一电机247与LP轴224联接的相同或相似的方式与HP轴222联接。
再次参照图3，对于此实施例，涡扇发动机200包括用于监测涡扇发动机200和/或嵌入其中的电机246的健康状况的健康状况监测***300。如示出的，健康状况监测***300包括一个或多个计算装置302(图3中只示出一个)和用于采集数据的各个传感器，所述数据更具体讲为涡扇发动机200的操作参数和/或电机246的操作参数。
对于图3的图示实施例，计算装置302是发动机控制器302。飞行器10的每个涡扇发动机200可包括发动机控制器304，且发动机控制器304可通过任何合适的有线和/或无线连接相互和/或与飞行器10的其它计算装置302(例如任务计算机、飞行管理计算机等)通信联接。每个发动机控制器304可以是例如电子发动机控制器(EEC)或全权限数字发动机控制(FADEC)***的数字发动机控制器(DEC)。对于所描述的实施例，发动机控制器304沿外机舱238设置，并与外机舱238一体或连接至外机舱238。然而，发动机控制器304可设置在或连接至涡扇发动机200的任何适当部位或部件。
图5提供了图3的计算装置302的示范性实施例。如所示的，涡扇发动机200的每一个的发动机控制器304或者更广义地讲计算装置302可包括一个或多个处理器306和一个或多个存储器308。一个或多个处理器306可包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其它合适的处理装置。一个或多个存储器装置308可包括一个或多个计算机可读媒体，包括但不限于非暂时性计算机可读媒体、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其它存储器装置。
一个或多个存储器装置308可存储可由一个或多个处理器306访问的信息，包括可由一个或多个处理器306执行的计算机可读指令310。指令310可为任何指令集，所述指令在由一个或多个处理器306执行时使得一个或多个处理器306执行操作。在一些实施例中，指令310可由一个或多个处理器306执行以使得一个或多个处理器306执行操作，例如计算装置302配置成的任何操作和功能，例如用于估计燃气涡轮发动机(或其它原动机)和/或嵌入其中或与燃气涡轮发动机操作联接的一个或多个电机的健康状况的操作(例如方法(500)、(600))，如本文中描述的。指令310可以是采用任何合适的编程语言编写的软件，或可在硬件中实施。另外和/或替代地，指令310可在处理器306上在逻辑上和/或实际上分离的线程中执行。
存储器装置308可进一步存储可由一个或多个处理器306访问的数据312。例如，数据312可包括可以被用来计算发动机和/或电机健康状况的模型、公式、飞行历史、提升模型、退化模型等。数据312还可以包括本文中示出和/或描述的其他数据集、参数、输出、信息等。
计算装置302还包括用于例如与飞行器10的其它部件通信的通信接口314。通信接口314可包括用于与一个或多个网络或电子部件介接的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其它合适的部件。通信接口314可以用来与其它电子装置通过一个或多个网络通信，例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、SATCOM网络、VHF网络、HF网络、Wi-Fi网络、WiMAX网络、网关链路网络和/或任何其它适合的通信网络，用于向飞行器200传送消息和/或传送来自飞行器200的消息，或者在飞行器10内例如从一个发动机控制器304到另一发动机控制器或到另一计算装置302。通信接口314可以使用各种通信协议通过一个或多个网络通信。通信接口314可包括数据总线或将计算装置302与其它电子装置通信联接的有线和/或无线通信链路的组合。
如图5中还示出的，健康状况监测***300的计算装置302的至少一个包括用于计算涡扇发动机200和/或嵌入其中或与其联接的电机246的一个或多个健康状况估计的健康状况监测模型320。健康状况监测模型320可包括用于评估和监测发动机健康状况、电机健康状况和/或其一个或多个部件的健康状况的趋势分析、预测和/或预测逻辑。
参照图3，如在图示的实施例中还描述的，健康状况监测***300包括设置在涡扇发动机200内或沿涡扇发动机200设置的各个传感器。具体讲，对于此实施例，健康状况监测***300包括电机传感器330，并且具体讲，健康状况监测***300包括与第一电机247一体或邻近设置的第一电机传感器331和与第二电机249一体或邻近设置的第二电机传感器332。健康状况监测***300还包括设置在涡扇发动机200的燃烧区段214内的燃料传感器333，与LP轴224一体或邻近设置的LP传感器334和与HP轴222一体或邻近设置的HP传感器335。可以使用各个传感器感测、测量或另外采集操作期间电机246和/或涡扇发动机200的操作参数。而且，如示出的，计算装置302与每个传感器通信联接。以此方式，传感器可发送且计算装置302可接收或另外获得表示涡扇发动机200和/或电机246的一个或多个操作参数的一个或多个信号。而且，在一些实施例中，计算装置302可发送至且传感器可从计算装置302接收或另外获得一个或多个信号。以此方式，计算装置302和传感器通信联接。计算装置302和传感器可以任何适当方式例如通过任何适当有线或无线连接通信耦连。要认识到，健康状况监测***300可包括用于测量或感测操作期间涡扇发动机200的各种操作参数的其它适当的传感器。还要认识到，健康状况监测***300不一定包括所有指名的传感器；而是，健康状况监测***300可包括传感器的任何适当组合。
参照图4，如对于此实施例所示的，第一电机传感器331设置成与第一电机247一体或与第一电机247邻近，LP传感器334设置成与LP轴224一体或与LP轴224邻近。如还示出的，计算装置302与第一电机传感器331和LP传感器334通信联接，使得如上面指出的计算装置302可从第一电机传感器331和LP传感器334接收一个或多个信号或通信。第一电机传感器331可感测或测量电流、电压、转矩输出、功率输出或表示第一电机247的功率输出的其它参数，以及其它操作参数。而且，以类似的方式，尽管图4中没有示出，第二电机传感器332可感测或测量电流、电压、转矩输出、功率输出或表示第二电机249的功率输出的其它参数，以及其它操作参数。此外，如图4中示出的，LP传感器334可用来测量或感测LP轴224的转速。同样，尽管图4中没有示出，但设置成与HP轴222一体或与HP轴222HP邻近的HP传感器335可用来测量或感测HP轴222的转速。
如图4中进一步示出的，电源338可以与第一电机247电连通。对于此实施例，电源338是电容器(例如箔膜电容器)；然而，电源338可以是能够在第一电机247(或者在一些实施例中是第二电机249)上施加提高的负载的任何适合的电源。即，电源338可以是能够诱发第一电机247上转矩的变化的任何适合的电源。当第一电机247是发电机或者以发电机工作时，转矩的变化就是反转矩即反对转子248和LP轴224的旋转的转矩的变化。可通过任何适合的手段实现第一电机247上提高的负载或转矩的变化。例如，通过第一电机247的电流的注入或第一电机247两端的电压可在第一电机247上诱发转矩的变化(即反转矩)。在一些实施例中，电源338可配置成以特定的间隔或一经请求(例如由飞行员)脉冲激发第一电机247。脉冲可以是例如对通过第一电机247的电流或第一电机247两端的电压的任何适合类型的强度提高。在一些实施例中，脉冲可以是阶跃脉冲。在其它实施例中，脉冲可采用其它形式，例如强度随时间建立的渐进脉冲或例如正弦脉冲。
如图4中还示出的，计算装置302与电源338通信联接，使得计算装置302可将一个或多个信号发送至电源338，以命令电源338脉冲激发第一电机247预定时间，例如五(5)秒、三十秒(30)秒、两(2)分钟等。尽管图4中没有示出，但电源338可以关于第一电机247描述的相同或类似的方式与第二电机249电通信。而且，可以关于第一电机247描述的相同或类似的方式脉冲激发第二电机249。
现在参照图6，将更详细地描述设置在涡扇发动机200的燃烧区段214内或沿涡扇发动机200的燃烧区段214设置的燃料传感器333。图6提供了图3的涡扇发动机200的燃烧区段214的横截面侧视图。如图6所示出，燃烧区段214包括环形燃烧器270，所述燃烧器270具有环形内衬271、环形外衬272以及分别在内衬271和外衬272的上游端274、275之间径向延伸的大致的圆顶端273。然而，在一些实施例中，燃烧区段214可转而包括管状类型的燃烧器、罐式类型的燃烧器或任何其它适合的燃烧器。
如图6所示出，内衬271参考轴向中心线201与外衬272径向隔开并且在其间限定大体上环形的燃烧室276。在特定实施例中，内衬271和/或外衬272可至少部分地或全部地由金属合金或陶瓷基复合(ceramic matrix composite，CMC)材料形成。如图6所示出，内衬271和外衬272包覆在燃烧器或外部壳体277内。外部流动通道278围绕内衬271和/或外衬272限定。内衬271和外衬272从圆顶端273朝向涡轮喷嘴或入口279延伸到HP涡轮216(图3)，因此至少部分地在燃烧器270与HP涡轮216之间限定热气路径。
对于图6中描绘的实施例，提供燃料喷嘴280，燃料喷嘴280通过外壳体277并至少部分地通过圆顶端273延伸到燃烧室276。燃料喷嘴280将燃料(或燃料/空气混合物)281提供至燃烧室276。应认识到，尽管没有描绘，但燃烧区段214包括大致沿涡扇发动机200的周向方向C1(即围绕轴向方向A延伸的方向；未示出)间隔开的多个燃料喷嘴280。
燃烧区段214另外包括燃料递送***282。燃料递送***282大体上包括流体连接至例如一个或多个燃料泵、燃料计量阀、燃料箱等的馈送管283。而且，燃料递送***282包括流体连接至馈送管283用于从馈送管283接收燃料的燃料歧管284以及辫子燃料管路285，辫子燃料管路285流体连接至燃料歧管284并构造成流体连接至多个燃料喷嘴280的燃料喷嘴中的一个。更具体地，尽管没有描绘，燃料递送***282包括沿周向方向C1间隔开的多个辫子燃料管路285，每个辫子燃料管路285在燃料歧管284和多个燃料喷嘴280的相应燃料喷嘴280之间延伸，并将燃料歧管284流体连接至多个燃料喷嘴280的相应燃料喷嘴280。
仍参照图6，如所示的，燃烧区段214配置成从燃气涡轮发动机的压缩机区段接收被压缩的空气286。压缩空气286通过燃烧区段214的扩散器腔287进入燃烧区段214，在此压缩空气286被进一步加压。压缩空气286的第一部分如由箭头286A示意性表示的，从扩散器腔287流入燃烧室276中，在此与燃料281混合并燃烧，因此在燃烧器270内产生燃烧气体288。在某些实施例中，比燃烧所需的更多的压缩空气被提供至扩散器腔287。因此，如由箭头286B所示意性表示的压缩空气286的第二部分可用于除燃烧之外的各种目的。举例来说，如图6中所示，压缩空气286B可被导引到一个或多个流动通道278中以给内衬271和外衬272提供冷却。
如图6中还示出的，燃料传感器333设置在涡扇发动机200的燃烧区段214内。更具体地，对于此实施例，燃料传感器333邻近燃料喷嘴280设置。然而，在其它示范性实施例中，燃料传感器333可沿燃料递送***282例如沿辫子燃料管路285设置在任何适合点。燃料传感器333配置成测量或感测通过燃烧区段214的燃料流，并且更具体地，燃料传感器333可测量或感测通过燃料递送***282的燃料流。燃料传感器333可配置成测量或感测燃料流随时间的变化。如图6中还示出的，计算装置302与燃料传感器333通信联接。如上面指出的，这允许燃料传感器333发送表示通过燃烧区段214的燃料流的一个或多个通信或信号到计算装置302。而且，计算装置302可发送一个或多个通信到燃料传感器333。
返回图3，对于此实施例，涡扇发动机200还包括一个或多个气体路径传感器336，气体路径传感器336用来测量操作期间涡扇发动机200的温度、压力和/或其它操作参数。作为实例，如图3的图示实施例中示出的，涡扇发动机200包括设置在HP涡轮216下游和LP涡轮218上游用于测量温度(即站45处的温度)的热电偶气体路径传感器336。尽管在图3中只示出一个气体路径传感器336，但要认识到，涡扇发动机200也可包括其它适合的气体路径传感器336，例如设置在燃烧区段214的入口处的传感器，设置在LP压缩机210的下游和HP压缩机212的上游的传感器等。
如图3中还示出的，计算装置302(即发动机控制器304)与气体路径传感器336通信联接。以此方式，气体路径传感器336可发送表示操作期间涡扇发动机200的一个或多个操作参数的一个或多个通信或信号，且计算装置302可接收或另外获得一个或多个通信或信号。而且，计算装置302可发送一个或多个信号或通信且气体路径传感器336可从计算装置302接收一个或多个信号或通信。
图7提供了根据本公开的各个实施例的示范性流程图。具体讲，图7提供了用于监测原动机和与原动机联接的电机的至少一个的健康状况的示范性流程图，或者对于此实施例是涡扇发动机200、嵌入涡扇发动机200中的电机246和/或涡扇发动机200的部件的至少一个的健康状况。在图7和所附文本中，将使用附图标记246描述和描绘电机，将使用附图标记330描述电机传感器，除非另有指示。要认识到，附图标记246可用来描述第一电机247和/或第二电机249，附图标记330可用来描述第一电机传感器331和/或第二电机传感器332。
如图7示出的，电机246的电机传感器330获得、感测、测量或另外采集在预定时间涡扇发动机200和电机246的操作期间电机246的一个或多个操作参数350。作为实例，电机246的操作参数350中的一个可以是在预定时间流过电机246的电流的量。电机246的其它示范性操作参数350可包括电机246两端的电压，电机246上的转矩(即反对与电机246联接的轴的旋转的反转矩)等。
在预定时间上由电机传感器331感测电机246的一个或多个操作参数350之后，表示在预定时间上测量的电机246操作参数350的操作数据354被发送至或传送至健康状况监测***300的计算装置302。计算装置302获得操作数据354。更具体讲，计算装置302的健康状况监测模型320获得操作数据354。
之后，归一化(normalizing)获得的操作数据354。具体讲，在某些操作条件下，对于变化，归一化输入的表示电机246的操作参数350的操作数据354，例如涡扇发动机200的功率设置，电机246的功率提取水平等。
在归一化操作数据354之后，由健康状况监测模型320确定电机246的操作参数350的时间趋势。
在一些实施例中，在归一化操作数据354之后，至少部分基于操作数据354生成参数函数。在这些实施例中，参数函数表示电机246的至少一个操作参数350随时间的变化趋势。至少部分基于参数函数，电机246和涡扇发动机200(即在此实施例中为原动机)的至少一个的健康状况估计360。任何适合的标定或测量***可用于传送健康状况估计360(例如发动机为8分(满分为10)，电机246具有一百个飞行小时(100小时)的估计剩余寿命等)。在确定健康状况估计360之后，计算装置302的健康状况监测模型320输出健康状况估计360。输出的健康状况估计360接着可以实时地传送到飞行员、飞行机组、服务人员和/或维修或服务调度计算装置，或者传送至任何其它适合的位置、装置或人员。对于此实施例，如图7示出的，健康状况估计360通过显示装置352传送，例如位于图1和图2的飞行器10的座舱内的多功能显示器。
作为实例，图8提供了对于涡扇发动机200的特定功率设置和操作范围，作为时间函数的通过电机246的电流的示范性图形。如所示的，电机传感器330已经采集表示在预定时间上通过电机246的电流的数据，计算装置302已经获得表示电机246的操作参数350的操作数据354。如图8中所示，由于涡扇发动机200和电机246的退化，流过电机246的电流随时间降低。具体讲，当对于特定的功率设置，涡扇发动机200的功率输出降低时，由于其中连接电机246的转子248的旋转构件的转速降低，流过电机246的电流降低。
如图8中还示出的，至少部分基于操作数据354生成参数函数373。对于此实例，参数函数373表示电机246的操作参数350的至少一个随时间的趋势，在此实施例中，所述操作参数是随时间流过电机246的电流。参数函数373可以由各种适合方法生成。例如，在一些实施例中，参数函数373可由在图8所示的当前时间之前对电机246的操作参数350的数据点拟合的最佳拟合线374生成。在一些实施例中，至少部分基于最佳拟合线374，健康状况监测模型320可预测随时间流过电机246的电流，使得可生成参数函数373。在又一些其它实施例中，可确定当前轮廓370和基准轮廓371之间随时间的变化率，并基于此变化率，健康状况监测模型320可预测随时间流过电机246的电流，使得可生成参数函数373。更具体讲，如图8所示，可在特定间隔确定当前轮廓370和基准轮廓371之间的变化量(delta)372，使得可确定当前轮廓370和基准轮廓371之间的一系列变化量(即Δ1,Δ2,Δ3,Δ4和Δ5)。基准轮廓371表示当涡扇发动机200和电机246是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时流过电机246的电流的量。在一些实施例中，基准轮廓371可以基于分析或者当电机246是新产品时“应当”通过电机246的电流的量。一旦确定变化量372，可确定当前轮廓370和基准轮廓371之间随时间的变化率，并基于变化率，可由计算装置302的健康状况监测模型320确定参数函数373。至少部分基于参数函数373，电机246和涡扇发动机200的至少一个的健康状况估计360
在一些实施例中，在归一化操作数据354之后，至少部分基于操作数据354生成参数函数。在这些实施例中，参数函数表示电机246的至少一个操作参数350随时间的变化趋势。在这些实施例中，参数函数所基于的操作参数限定预定阈值，所述预定阈值表示电机不再能够将预定的功率输出供应至与其连接的负载例如BLI风扇106的值。在这些实施例中，健康状况估计表示原动机和电机的至少一个的剩余可用寿命。在这些实施例中，至少部分基于参数函数和确定的阈值的交点(intersection)，确定剩余可用寿命。
例如，如图8示出的，如上面指出的，由电机传感器330测量的操作参数350是流过电机246的电流的量。要认识到，当通过电机246的电流达到某个值(在此实施例中为安培)时，电机246不再能够将所需或确定的功率输出供应至与其连接的负载，例如BLI风扇106或其它飞行器***。这个量或值对于特定的操作参数限定为预定阈值375。对于此实施例，剩余可用时间362是在当前时间和相交点376之间延伸的时间段，相交点即参数函数373与预定阈值375相交的时间点。
在一些实施例中，在归一化操作数据354之后，至少部分基于从电机246的电机传感器330获得的操作数据354，生成参数函数。在这些实施例中，参数函数表示电机246的至少一个操作参数350随时间的变化趋势。而且，如图7所示，获得操作数据356，操作数据356表示在涡扇发动机200和电机246的操作期间，在预定时间上测量的涡扇发动机200的一个或多个操作参数351。也可以与对电机246的操作数据354相同的方式归一化此操作数据356。接着至少部分基于从涡扇发动机200获得的操作数据356，生成第二参数函数。在这些实施例中，第二参数函数表示涡扇发动机200的至少一个操作参数351随时间的变化趋势。而且，在这些实施例中，在确定健康状况估计360时，至少部分基于电机246的参数函数和涡扇发动机200的参数函数，确定健康状况估计360。以此方式，可使用从电机246提取的数据扩充从涡扇发动机200提取的数据以改进发动机健康状况评估。此外，可使用从涡扇发动机200提取的数据扩充从电机246提取的数据以改进电气健康状况评估。而且，可以使用从电机246提取的数据和从涡扇发动机200提取的数据改进电机246和涡扇发动机200两者的部件健康状况评估。
作为实例，图9提供了对于涡扇发动机200的特定功率设置和操作范围，作为时间的函数的通过电机246的电流和作为时间的函数的涡扇发动机200的T45温度(即在HP涡轮216和LP涡轮218之间沿核心空气流动路径221的温度)的图形。如所示的，电机传感器330已经采集表示随时间通过电机246的电流的数据，气体路径传感器336已经采集涡扇发动机200随时间的温度数据。当涡扇发动机200和电机246随时间退化时，由于对于发动机的特定功率设置涡扇发动机200的功率输出降低，流过电机246的电流降低。而且，当涡扇发动机200随时间退化时，T45处的温度随时间越来越高，以达到特定的功率设置。
如图9中还示出的，至少部分基于由计算装置302获得的操作数据354生成参数函数393。对于此实例，参数函数393表示电机246的操作参数350的至少一个随时间的趋势，在此实施例中，所述操作参数是流过电机246的电流。参数函数393可通过各种适合方法生成，例如上面关于参数函数373指出的方法。例如，在一些实施例中，参数函数393可由在图9所示的当前时间之前对电机246的操作参数350的数据点拟合的最佳拟合线394生成。在一些实施例中，至少部分基于最佳拟合线394，健康状况监测模型320可预测随时间流过电机246的电流，使得可生成参数函数393。在又一些其它实施例中，可确定当前轮廓390和基准轮廓391之间随时间的变化率，并基于此变化率，健康状况监测模型320可预测随时间流过电机246的电流，使得可生成参数函数393。更具体地，如图9所示，可在特定间隔确定当前轮廓390和基准轮廓391之间的变化量392，使得可确定当前轮廓390和基准轮廓391之间的一系列变化量。基准轮廓391表示当涡扇发动机200和电机246是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时流过电机246的电流的量。在一些实施例中，基准轮廓391可以基于分析或者当电机246是新产品时“应当”通过电机246的电流的量。一旦确定变化量392，可确定当前轮廓390和基准轮廓391之间随时间的变化率，并基于变化率，可由计算装置302的健康状况监测模型320确定参数函数393。
如图9中还示出的，至少部分基于由计算装置302获得的操作数据356生成参数函数383。对于此实例，参数函数383表示涡扇发动机200的操作参数351的至少一个随时间的趋势，在此实施例中，所述操作参数是站T45处的核心空气流动路径221内的温度。参数函数383可通过各种适合方法生成，例如上面关于参数函数373、393指出的方法。例如，在一些实施例中，参数函数383可由在图9所示的当前时间之前对涡扇发动机200的操作参数351的数据点拟合的最佳拟合线384生成。在一些实施例中，至少部分基于最佳拟合线384，健康状况监测模型320可预测随时间的T45处的温度，使得可生成参数函数383。在又一些其它实施例中，可确定当前轮廓380和基准轮廓381之间随时间的变化率，并基于此变化率，健康状况监测模型320可预测随时间T45处的温度，使得可生成参数函数383。更具体地，如图9所示，可在特定间隔确定当前轮廓380和基准轮廓381之间的变化量382，使得可确定当前轮廓380和基准轮廓381之间的一系列变化量。基准轮廓381表示当涡扇发动机200和电机246是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时T45处的温度。在一些实施例中，基准轮廓381可以基于分析。一旦确定变化量382，可确定当前轮廓380和基准轮廓381之间随时间的变化率，并基于变化率，可由计算装置302的健康状况监测模型320确定参数函数383。要认识到，当前轮廓380和基准轮廓381取决于被感测的涡扇发动机200的操作参数351。例如，如果气体路径传感器336配置成测量或感测沿核心空气流动路径221在站P3处的空气的压力(即从HP压缩机212排出的空气的压力)，则当前轮廓380将表示在核心空气流动路径221内在P3处的压力，基准轮廓381将表示当涡扇发动机200和电机246是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时核心空气流动路径221内在站P3处的压力。
一旦生成表示电机246的操作参数350的至少一个随时间的趋势的参数函数393以及表示涡扇发动机200的操作参数351的至少一个随时间的趋势的参数函数383，电机246的参数函数393可与从涡扇发动机200提取的数据结合使用或可扩充从涡扇发动机200提取的数据以改进发动机健康状况评估。此外，可使用涡扇发动机200的参数函数383扩充从电机246提取的数据以改进电机健康状况评估。而且，可以使用从电机246提取的数据和从涡扇发动机200提取的数据改进电机246和涡扇发动机200两者的部件健康状况评估。例如，可随时间比较参数函数383、393，且可提供对电机246、涡扇发动机200和/或电机246和/或涡扇发动机200的一个或多个部件的健康状况的洞察。洞察电机246随时间关于涡扇发动机200如何表现可提供发动机、电机和其部件的改进的发动机健康状况评估。
此外，返回图9，在一些实施例中，健康状况估计360可以是涡扇发动机200、电机246和/或涡扇发动机200和/或电机246的一个或多个部件的估计的剩余可用寿命。基于生成的电机246的参数函数393(对于此实施例是随时间流过电机246的电流的量)，生成的涡扇发动机200的参数函数383(对于此实施例是涡扇发动机200的T45处的温度)，健康状况监测模型320可确定涡扇发动机200、电机246和/或涡扇发动机200和/或电机246的一个或多个部件的剩余可用寿命。
作为实例，如图9所示的，电机246的剩余可用时间364是在当前时间和参数函数393与预定阈值395在相交点396相交的时间点之间延伸的时间段。例如，预定阈值385可设置成某值，在此值，电机246不再能够将所需或预定的功率输出供应至与其连接的负载。这个量或值对于特定的操作参数限定为预定阈值395。而且，对于涡扇发动机200，剩余的可用发动机时间366是在当前时间和参数函数383在相交点386与预定阈值385相交的时间点之间延伸的时间段。例如，预定阈值385可以是某值(在此实施例中是在T45处的温度)，在此值，HP涡轮216或LP涡轮218的涡轮转子叶片或定子轮叶开始灾难性故障。通过使用参数函数393、383且知道预定阈值395、385，可确定电机246和/或涡扇发动机200的剩余可用寿命。
而且，如图9中还示出的，在预测或随时间确定参数函数383、393的趋势时，可更好地安排涡扇发动机200和/或电机246的维修，且可确定在翼时间(TOW)限制器。例如，在图9的实施例中，涡扇发动机200是TOW限制器，因为其剩余可用寿命366在时间上比电机246的剩余可用寿命364更短。而且，在剩余可用寿命364、366在时间上相互靠近的情况下，代替在涡扇发动机200的可用寿命到期时维修涡扇发动机200接着在电机246的可用寿命到期时维修电机246，确定的电机246和涡扇发动机200的剩余可用寿命364、366可帮助分析以确定维修电机246连同涡扇发动机200或者在他们的可用寿命到期时单独维修哪种情况更加有益。
在一些实施例中，特别是在燃气涡轮发动机或原动机包括嵌入其中或与其联接的超过一个电机时，要认识到，可在原动机(例如燃气涡轮发动机)操作期间在预定时间上测量附加电机的一个或多个操作参数。表示感测的操作参数的操作数据可由健康状况监测***的计算装置获得。之后，可至少部分基于操作数据生成参数函数，例如使用最佳拟合线或当前轮廓与基准轮廓相比随时间的变化率。一旦生成参数函数，可确定健康状况估计。
图10提供了根据本公开的各种示范性实施例的流程图。具体地，图10的流程图提供了用于确定涡扇发动机200、电机246和其一个或多个部件的健康状况的各个过程的示范性实施例。
如图10所示的，在本公开的一些示范性实施例中，提高的负载可有意地或者有目的地设置在电机246上，使得可测量对提高的负载的响应。用替代方式讲，电机246可被脉冲激发预定时间，以在电机246上诱发转矩的变化(即当电机246为发电机或者以发电机工作时的反转矩)，且可测量对脉冲的响应。接着可以使用测量的响应预测或估计发动机健康状况和/或电机健康状况。而且，在被脉冲激发的同时或者之后，来自电机246的数据可传送至计算装置302，例如在被脉冲激发时施加在电机246上的实际转矩(即反转矩)，实际通过电机246的电流量，在被脉冲激发时电机246两端的电压，以及在脉冲之后对脉冲的电压响应等。可以使用此数据404确定特定的响应402是否合格，并且可提供用于分析对脉冲400的响应402的更好的数据分析。
在预定的间隔或一经请求，首先由电源338脉冲激发电机246，如由箭头400表示的，以开始图10所示的过程。脉冲激发电机246预定的时间以在电机246上诱发转矩的变化。可通过任何适合的手段，实现电机246(即脉冲)上的脉冲或提高的负载。例如，通过电机246的电流强度的注入或电机246两端的电压的提高可脉冲激发电机246。
接着测量如由箭头402表示的对脉冲的响应(即电机246上转矩的变化)。在一些实施例中，响应402是涡扇发动机200(即原动机)的一个或多个操作参数351随时间的变化。更具体讲，在一些实施例中，一个或多个操作参数351的变化表示涡扇发动机200的功率输出随时间的变化，涡扇发动机200在此实施例中是原动机。此外或者替代性地，在一些实施例中，响应402是嵌入到涡扇发动机200中或者联接到涡扇发动机200的另一电机的一个或多个操作参数350随时间的变化。例如，如图10中描绘的，当脉冲激发第一电机247时，第二电机249的第二电机传感器332可测量第二电机249的功率输出的变化。
在测量对电机246的脉冲400的响应402之后，可使用响应402至少部分基于响应402确定涡扇发动机200(即原动机)的健康状况估计360。在一些实施例中，如下面更全面地解释的，通过将响应402与基准响应比较，并接着确定响应402和基准响应之间的变化量确定健康状况估计360，并至少部分基于响应402和基准响应之间的变化量，可如下面更全面地解释的确定健康状况估计360。
作为实例，参照图10，首先由电源338脉冲激发400电机246预定的时间，以在电机246上诱发转矩。以此方式，输入是dTorque/dt。作为响应，在此实例中，燃料传感器333测量对脉冲400的响应402。响应402表示涡扇发动机200的一个或多个操作参数351随时间的变化。具体地讲，对于此实施例，燃料传感器333测量表示燃料流随时间的变化的响应。因此，响应是dFuel/dt。以此方式，当脉冲激发电机246时，燃料传感器333测量燃料流响应。在测量对电机246的脉冲的响应402之后，使用响应402确定涡扇发动机200(即原动机)的健康状况估计360。
如图11示出的，并继续上面的实例，图11提供了作为时间的函数的燃料流响应410的示范性图形。对于此实施例，燃料流响应410是电机246上的转矩的函数。而且，对于此实施例，燃料流响应410对于涡扇发动机具有某种程度的不可忽略不计的退化。如所示的，当电机246被脉冲激发时，通过燃料递送***282的燃料流提高进入燃烧器270的燃料流，以应对由于设置在电机246上的提高的负载造成的涡扇发动机200的功率输出(或觉察的损耗)的损耗(即反对其中联接电机236的涡扇发动机200的旋转构件的旋转的提高的转矩)。一旦涡扇发动机200达到其期望功率输出，则燃料流响应410达到稳定状态，由412表示。
如图11还示出的，示出作为时间的函数的基准响应411，基准响应411表示当涡扇发动机200是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时的燃料流响应。当发动机退化时，将要认识到，涡扇发动机200需要更多的燃料以达到功率输出的某个水平或者指定的操作范围的功率输出的变化。因此，如示出的，“新产品”涡扇发动机200的基准响应411比具有某种程度的不可忽略的退化的涡扇发动机的燃料流响应410更快地达到稳定状态412。在一些实施例中，为了确定涡扇发动机200的健康状况估计360，将燃料流响应410与基准响应411比较。即，对于一些实施例，将燃料流响应410达到稳定状态412的时间点与基准响应411达到稳定状态412的时间点进行比较。如图11示出的，基准响应411在时间点T1达到稳定状态412，燃料流响应410在时间点T2达到稳定状态412。确定两个时间点T1、T2之间的变化量413或差。变化量413表示涡扇发动机200的某种程度的退化。至少部分基于变化量413，可确定涡扇发动机200的健康状况估计360。
作为又一实例，再次参照图10，首先脉冲激发400电机246预定的时间，以在电机246上诱发转矩。之后，LP传感器334测量对脉冲的响应402。响应402表示涡扇发动机200的一个或多个操作参数351随时间的变化。具体讲，对于此实例，LP传感器334测量表示LP轴224的转速随时间的变化的响应或者dN1speed/dt。以此方式，当脉冲激发电机246时，LP传感器334测量N1速度响应。在测量对脉冲400的响应402之后，使用响应402确定涡扇发动机200(即原动机)的健康状况估计360。
如图12中示出的并且继续上面的实例，图12提供了作为时间的函数的N1速度响应420的示范性图形。对于此实施例，N1速度响应420是电机246上的转矩的函数。而且，对于此实施例，N1速度响应420对于涡扇发动机具有某种程度的不可忽略不计的退化。当脉冲激发电机246时，由于电机246上提高的负载，LP轴224的转速降低，如上面指出的。电机246上提高的负载在电机246上诱发反对LP轴224的旋转的反转矩。降低的LP轴速度224导致涡扇发动机200的功率输出的损耗或可觉察的损耗。为了应对功率输出的损耗，涡扇发动机200提高其功率输出(例如通过提高进入燃烧器270的燃料流)。当涡扇发动机200提高其功率输出时，LP轴224的转速随时间提高，如图12示出的。当达到期望的功率输出时，LP轴224的转速达到稳定状态，如由422表示的。
如图12中还示出的，示出作为时间的函数的基准响应421，基准响应421表示当涡扇发动机200是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时的N1速度响应。当发动机退化时，LP轴224达到特定的转速要花费更长的时间量，使得对于特定的操作范围涡扇发动机200可达到特定水平的功率输出或功率输出的变化。因此，如所示的，“新产品”涡扇发动机200的基准响应421比具有某种程度的不可忽略的退化的涡扇发动机的N1速度响应420更快地达到稳定状态422。在一些实施例中，为了确定涡扇发动机200的健康状况估计360，将N1速度响应420与基准响应421进行比较。即，对于一些实施例，将N1速度响应420达到稳定状态422的时间点与基准响应421达到稳定状态422的时间点进行比较。如图12示出的，基准响应421在时间点T1达到稳定状态422，N1速度响应420在时间点T2达到稳定状态422。确定两个时间点T1、T2之间的变化量423或差。要认识到，变化量423表示涡扇发动机200的某种程度的退化。至少部分基于变化量423，可确定涡扇发动机200的健康状况估计360。
要认识到，可使用HP传感器335确定N2速度响应，使得可以与上面参照LP传感器334的实例中指出的相同或类似方式最终确定涡扇发动机200的健康状况估计360。
作为另一实例，再次参照图10，可使用气体路径传感器336确定涡扇发动机200或其一个或多个部件的健康状况。如图10中所示，首先脉冲激发400电机246预定的时间，以在电机246上诱发转矩。之后，气体路径传感器336测量对脉冲400的响应402。响应402表示涡扇发动机200的一个或多个操作参数351随时间的变化。具体讲，在此实例中，气体路径传感器336测量响应402，响应402表示在T45(即在HP涡轮216的下游和LP涡轮218的上游的位置)处随时间的温度变化或dT45/dt。以此方式，气体路径传感器336测量当电机246被脉冲激发时的T45温度响应。在测量对电机246的脉冲的响应402之后，使用响应402确定涡扇发动机200(即原动机)的健康状况估计360。
如图13示出的且继续上面的实例，图13提供了作为时间的函数的T45温度响应430的示范性图形。对于此实施例，T45温度响应430是电机246上转矩的函数。而且，对于此实施例，T45温度响应430对于涡扇发动机具有某种程度的不可忽略不计的退化。当脉冲激发电机246时，由于电机246上提高的负载，涡扇发动机200的功率输出或察觉的功率输出降低，如上面提到的。为了应对功率输出的损耗或功率输出的察觉损耗，涡扇发动机200提高其功率输出(例如通过提高进入燃烧器270的燃料流)。当涡扇发动机200提高其功率输出时，在T45处的温度随时间升高。当达到期望的功率输出时，T45处的温度达到稳定状态，如由432表示的。
如图13中还示出的，示出作为时间的函数的基准响应431，基准响应431表示当涡扇发动机200是不具有任何退化或具有可忽略退化的“新产品”时的T45温度响应。当发动机退化时，在T45处的温度要花更长的时间量达到稳定状态432。因此，如所示的，“新产品”涡扇发动机200的基准响应431比具有某种程度的退化的涡扇发动机的T45温度响应430更快地达到稳定状态432。在一些实施例中，为了确定涡扇发动机200的健康状况估计360，将T45温度响应430与基准响应431比较。即，对于一些实施例，将T45温度响应430达到稳定状态432的时间点与基准响应431达到稳定状态432的时间点进行比较。如图13示出的，基准响应431在时间点T1达到稳定状态432，T45温度响应430在时间点T2达到稳定状态432。确定两个时间点T1、T2之间的变化量433或差。变化量433表示涡扇发动机200的某种程度的退化。至少部分基于变化量433，可确定涡扇发动机200的健康状况估计360。
要认识到，气体路径传感器336可包括或者可以是沿涡扇发动机200的核心空气流动路径221设置的其它气体路径传感器，例如废气温度传感器，沿核心空气流动路径221在特定位置的压力传感器，或者能够感测或测量涡扇发动机200的功率输出的任何其它适合的传感器。
而且，取决于气体路径传感器沿核心空气流动路径221的位置，可以使用对脉冲的响应确定邻近气体路径传感器设置的一个或多个发动机部件的健康状况。例如，可以使用设置在T45处的气体路径传感器确定设置在T45站上游的HP涡轮216的健康状况。此外，当有超过一个气体路径传感器时，例如用于测量T45处的温度的T45传感器和用于测量P3处的压力的P3传感器，由这些传感器测量的电机的脉冲激发的响应可随时间被跟踪，可确定他们之间的关系。基于这种关系，可对燃气涡轮发动机的一个或多个部件确定健康状况估计。例如，假设这种关系，P3处的压力趋势正常，但T45处的温度的趋势异常高。在此实例中，HP涡轮216很可能经历某种程度的退化，且基于从T45温度的趋势的推导，可确定HP涡轮216的健康状况估计。
再次参照图10，作为实例，在一些示范性实施例中，当涡扇发动机200包括与LP轴224联接的第一电机247和与HP轴222联接的第二电机249时，第一电机247被脉冲激发400预定的时间以在第一电机247上诱发转矩。之后，第二电机传感器332测量对脉冲400的响应402。响应402表示第二电机249的一个或多个操作参数350随时间的变化。具体讲，对于此实例，第二电机传感器332测量表示第二电机的功率输出随时间的变化的响应402，或者dPower/dt。当功率为计算值时，可使用影响第二电机249的功率输出的任何参数。例如，第二电机249的转子248的RPM、由HP轴222施加在第二电机249上的转矩输出(即不是反转矩)等是表示第二电机149的功率输出的参数。以此方式，第二电机传感器332测量任何适合参数，使得当脉冲激发第一电机247时可确定功率响应。在测量对电机246的脉冲400的响应402之后，使用响应402确定涡扇发动机200(即原动机)的健康状况估计360。
如图14中示出的，并继续上面的实例，图14提供了作为时间函数的功率响应440的示范性图形。对于此实施例，功率响应440是第一电机247上转矩的函数。而且，对于此实例，功率响应440对于第二电机249，有某种程度的不可忽略的退化。当第一电机247被脉冲激发时，由于第一电机247上提高的负载，第二电机249的功率输出降低，如上面指出的，这可影响燃料流、LP轴224转速、HP轴222转速和T45处的温度等。具体讲，HP轴222的转速被影响，这也响应第二电机249的转子248的转速。为了应对功率输出的损耗或功率输出的察觉损耗，涡扇发动机200提高其功率输出(例如通过提高进入燃烧器270的燃料流)。当涡扇发动机200提高其功率输出时，HP轴222的转速逐渐增大，使得涡扇发动机200可达到期望的功率水平。当达到期望的功率输出时，HP轴222的转速达到稳定状态。然而，至少在一些情况下，在HP轴222达到稳定状态和第二电机249达到稳定状态功率输出的时间点之间有时间滞后，由442表示的。图14中的功率响应440表示滞后时间，或在HP轴222达到稳定状态的转速之后，第二电机249达到稳定状态功率输出要花费的时间。
如图14中还示出的，表示涡扇发动机200和第二电机249是具有可忽略的退化的“新产品”时的功率响应的基准响应441被显示为时间的函数。当发动机和第二电机249退化时，在HP轴222达到稳定状态的转速之后，第二电机249的功率输出要花费更长的时间量达到稳定状态442。因此，如所示的，第二电机249的基准响应441比具有一些不可忽略程度的退化的第二电机249的功率响应440更快地达到稳定状态442。在一些实施例中，为了确定涡扇发动机200的健康状况估计360，将功率响应440与基准响应441比较。即，对于一些实施例，将功率响应440达到稳定状态442的时间点与基准响应441达到稳定状态442的时间点进行比较。如图14示出的，基准响应441在时间点T1达到稳定状态442，功率响应440在时间点T2达到稳定状态442。确定两个时间点T1、T2之间的变化量443或差。变化量443表示涡扇发动机200和/或第二电机249的某种程度的退化。至少部分基于变化量443，可确定涡扇发动机200和/或第二电机249的健康状况估计360。
要认识到，在一些示范性实施例中，第二电机249可以与电源338电通信，使得第二电机249可以被脉冲激发。在这种实施例中，可以根据上述的确定涡扇发动机200和/或第一电机249的健康状况估计360。
再次参照图10，在又一些其它的示范性实施例中，电机246不需要被脉冲激发。而是，在涡扇发动机200的正常操作期间，测量随时间变化的电机246上的转矩(即当电机246是发电机或者象发电机一样工作时的反转矩)。响应于转矩随时间的这些变化，测量响应。响应表示涡扇发动机200(即原动机)和电机246中的至少一个的一个或多个操作参数351、350的变化。例如，如上面指出的，响应可以表示燃料流的变化，LP轴224的转速的变化，HP轴222的速度的变化，沿核心气体流动路径221的一个或多个位置处的温度的变化(例如在T45处)，并且在包括两个电机2446(即第一电机247和第二电机249)的实施例中，为电机中一个的功率输出。之后，以上面提到的方式，可至少部分基于所述响应，对电机246的至少一个(或者第一电机247和第二电机249中的一个或两者)和原动机(即涡扇发动机200)确定健康状况估计360。
图15描绘了根据本公开的示范性实施例用于监测原动机和与原动机联接的电机中至少一个的健康状况的示范性方法(500)的流程图。方法(500)中的一些或全部可由本文中公开的健康状况监测***300实施。另外，出于说明和论述的目的，图15以特定顺序示出了方法(500)。要理解的是，示例性方法(500)可以以各种方式被修改、改变、扩展、重新布置和/或省略而不偏离本主题的范围。
在(502)，示范性方法(500)包括测量对电机246上转矩变化的响应402。响应402表示原动机(例如图3的涡扇发动机200)和电机246中的至少一个的一个或多个操作参数351、350的变化。在一些实施例中，所述一个或多个操作参数的变化表示所述原动机的功率输出或功率输出的变化。
在(504)，示范性方法(500)包括至少部分基于所述响应，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
在一些示范性实施例中，在测量所述响应之前，示范性方法(500)还包括脉冲激发电机预定时间以诱发电机上转矩的变化。
在一些示范性实施方式中，当确定健康状况估计时，示范性方法(500)还包括将响应与基准响应比较；确定响应和基准响应之间的变化量，并且至少部分基于所述响应和所述基准响应之间的变化量，确定健康状况估计。
图16描绘了根据本公开的示范性实施例用于估计原动机和与原动机联接的电机中至少一个的健康状况估计的示范性方法(600)的流程图。方法(600)中的一些或全部可由本文中公开的健康状况监测***300实施。另外，出于说明和论述的目的，图16以特定顺序示出了方法(600)。应该理解的是，示例性方法(600)可以以各种方式被修改、改变、扩展、重新布置和/或省略而不偏离本主题的范围。
在(602)，示范性方法(600)包括获得操作数据，所述操作数据表示在原动机和电机操作期间在预定时间上测量的电机的一个或多个操作参数。
在(604)，示范性方法(600)包括至少部分基于操作数据生成参数函数，其中，参数函数表示电机的操作参数中至少一个随时间的趋势。
在(606)，示范性方法(600)包括至少部分基于参数函数，确定电机和原动机中至少一个的健康状况估计。
此书面描述使用实例来公开本申请，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或***以及执行任何所并入的方法。本申请的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种用于监测原动机和与所述原动机联接的电机中的至少一个的健康状况的方法，所述方法包括：
测量所述电机上对转矩变化的响应，所述响应表示所述原动机和所述电机中至少一个的一个或多个操作参数的变化；以及
至少部分基于所述响应，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在测量所述响应之前，所述方法还包括：
脉冲激发所述电机预定的时间，以在所述电机上诱发转矩的变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在确定步骤中，所述方法还包括：
将所述响应与基准响应进行比较；以及
确定所述响应和所述基准响应之间的变化量；
其中，所述健康状况估计至少部分基于所述响应和所述基准响应之间的所述变化量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个操作参数的变化表示所述原动机的功率输出的变化。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述响应是表示所述原动机的燃料流变化的燃料流响应。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原动机是燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向且具有各自能够围绕所述轴向方向旋转的低压轴和高压轴，所述电机联接到所述低压轴和所述高压轴的至少一个且至少部分地能够围绕所述轴向方向旋转，并且其中，所述响应是分别表示所述燃气涡轮发动机的所述低压轴和所述高压轴的N1速度响应和N2响应的至少一个。
7.一种用于监测原动机和与所述原动机联接的电机中的至少一个的健康状况的方法，所述方法包括：
获得操作数据，所述操作数据表示在所述原动机和所述电机操作期间，在预定时间上测量的所述电机的一个或多个操作参数；
至少部分基于所述操作数据生成参数函数，其中，所述参数函数表示所述电机的所述操作参数的至少一个随时间的趋势；以及
至少部分基于所述参数函数，确定所述电机和所述原动机中至少一个的健康状况估计。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括：
获得操作数据，所述操作数据表示在所述原动机和所述电机操作期间，在预定时间上测量的所述原动机的一个或多个操作参数；
至少部分基于所述操作数据生成参数函数，其中，所述参数函数表示所述原动机的所述操作参数的至少一个随时间的趋势；以及
其中，在确定步骤中，至少部分基于所述电机的参数函数和所述原动机的参数函数，确定所述健康状况估计。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述参数函数所基于的操作参数限定预定阈值，所述预定阈值表示所述电机不再能够将预定功率输出供应至与其连接的负载情况下的值；并且其中，所述健康状况估计表示所述原动机和所述电机的至少一个的剩余可用寿命，并且其中，所述剩余可用寿命至少部分基于所述参数函数和所述预定阈值的交点确定。
10.一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
以串流顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；所述压缩机区段、所述燃烧区段和所述涡轮区段至少部分地限定核心空气流动路径；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于感测操作期间所述燃气涡轮发动机的一个或多个操作参数；
旋转部件，所述旋转部件能够与所述压缩机区段的一部分和所述涡轮区段的一部分中的至少一个一起旋转；
静止框架构件；以及
能够与所述旋转部件一起旋转的电机，所述电机安装到所述静止框架构件或者联接到所述旋转部件或者满足这两种情况；
健康状况监测***，所述健康状况监测***包括与所述电机和所述一个或多个传感器通信联接的一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置，所述一个或多个存储器装置存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述一个或多个计算装置配置成：
从所述一个或多个传感器获得一个或多个信号，所述一个或多个信号表示对所述电机上转矩的变化的响应，所述响应表示所述燃气涡轮发动机的一个或多个操作参数的变化；
将所述响应与基准响应进行比较；
确定所述响应和所述基准响应之间的变化量；以及
至少部分基于所述响应和所述基准响应之间的所述变化量，确定所述燃气涡轮发动机的健康状况估计。
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