CN112065592B - 一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，包括：识别所述发动机是否充分暖机，其中，当高压转子转速大于最低暖机转速的连续持续时间大于第一时间，则判断发动机为充分暖机，当高压转子转速低于最低暖机转速的连续持续时间大于第二时间，则判断发动机为未充分暖机；在发动机由未充分暖机向充分暖机过程中，将发动机加速油量切换划分为多个阶段，所述阶段包括暖机进入阶段、暖机执行阶段、暖机退出阶段和未暖机阶段；根据不同阶段对发动机加速油量进行控制。本申请提出的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速过程控制方法可以在保证发动机未暖机充分时的工作稳定性，也可保证发动机暖机充分后的加速性能满足要求。

Description

一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法

技术领域

本申请属于航空发动机控制技术领域，特别涉及一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法。

背景技术

航空发动机由于大气温度较低且未进行充分暖机(发动机稳定裕度降低)条件下，稳定裕度较低的发动机由慢车上推至暖机台阶过程中，有可能会发生喘振问题。

传统的加速控制方法，无论暖机是否充分，均只能按同一套加速供油进行控制，这样势必会导致，暖机充分的发动机加速性满足要求时，稳定裕度偏小的发动机在未充分暖机时，发生喘振问题；或者为了保证稳定裕度偏小的发动机在未充分暖机时的工作稳定性，而牺牲暖机充分后的加速性能。

发明内容

本申请的目的是提供了一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，以解决或减轻上述至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，包括：

识别所述发动机是否充分暖机，其中，当高压转子转速大于最低暖机转速的连续持续时间大于第一时间，则判断发动机为充分暖机，当高压转子转速低于最低暖机转速的连续持续时间大于第二时间，则判断发动机为未充分暖机；

在发动机由未充分暖机向充分暖机过程中，将发动机加速油量切换划分为多个阶段，所述阶段包括暖机进入阶段、暖机执行阶段、暖机退出阶段和未暖机阶段；

根据不同阶段对发动机加速油量进行控制。

在本申请中，构建发动机未暖机状态标识，当标志有效时，表示发动机需要暖机；当标志无效时，表示发动机已经暖机到位或无需暖机。

在本申请中，未暖机状态标识从有效切换至无效时，满足条件：a或b或c或(d且e)；

其中，条件为：

a)高压转子转速≥暖机转速一定时间，即为暖机充分标识FlagTimeN2GEN2NJ＝1；

b)发动机进入中间状态或加力状态；

c)起落架处于收起信号；

d)发动机处于初始或停车状态；

e)排气温度T6无故障，且进气总温T1无故障，且排气温度T6-进气总温T1≥额定温差△T。

在本申请中，未暖机状态标识从无效切换至有效时，满足条件：a且b且((c且d)或e)；

a)逻辑选择标识Flash_FlagNeedNJ＝1；

b)起落架处于放下信号；

c)发动机处于初始或停车状态；

d)“T₆无故障且T₁无故障且T₆-T₁＜△T；

e)FlagTimeN2LTN2NJ＝1。

在本申请中，在加速油量切换过程中，暖机退出阶段或未暖机阶段向暖机进入阶段切换需满足条件：a且b且c且d；

a)T₁≤△₁

b)“未暖机状态”标识有效；

c)发动机处于慢车及以上状态；

d)t_{暖机工作时间}<T_转换。

在本申请中，在加速油量切换过程中，暖机执行阶段或暖机进入阶段向暖机退出阶段切换需满足条件：(a且b)或c或d；

a)“未暖机状态”标识无效；

b)t_{暖机工作时间}>0；

c)发动机处于停车或初始状态；

d)发动机处于起动过程。

在本申请中，不同阶段发动机加速油量的控制规律为：

Wfacc＝Wfacc_正常×(1－(1-k2)×t_{暖机工作时间}/T_转换)

式中：k2为主燃油加速供油规律暖机供油系数；T_转换为转换时间；Wfacc_正常为正常加速供油规律；Wfacc为修正后加速供油规律。

在本申请中，主燃油加速供油规律暖机供油系数k2大于发动机的稳态油量与加速油量的倍数k。

本申请提出的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速过程控制方法可以在保证发动机未暖机充分时的工作稳定性，也可保证发动机暖机充分后的加速性能满足要求。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

在现有技术中，经过对喘振台份发动机加速油量进行下调后，可以有效的解决慢车上推暖机台阶喘振问题。由于暖机前后采用的同一套加速供油规律，导致发动机即使暖机充分后加速性仍存在较慢问题。在此背景下，提出一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，以解决未充分暖机时稳定性要求和充分暖机后的加速性要求的矛盾。

本申请所提供的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法主要解决的技术问题为：在发动机未暖机充分时，如何适当降低加速油量，保证发动机的工作稳定性，当发动机充分暖机后，如何提高加速油量至正常值，以确保发动机的加速性能满足要求。

为了解决上述问题，需要考虑以下几个方面的问题：

1、如何识别出发动机是否进行了充分的暖机；

2、如何确保加速油量切换时，发动机工作稳定；

3、未充分暖机时加速油量降低量值，降低量值过大会导致发动机不能维持相应状态；降低量过小不能有效解决发动机喘振问题。

一、是否暖机充分的确定

根据对发动机试车数据统计可知，发动机在按正常的暖机时间要求进行暖机后，未发生过慢车上推暖机台阶喘振问题。

因此，在本申请中，以高压转子转速

连续大于最低暖机转速的时间大于第一规定时间，即认为发动机暖机充分；

另外，考虑到外场使用时，发动机虽经过了充分暖机，但可能在暖机转速停留较长时间，导致发动机冷却。因此，将

连续低于最低暖机转速的时间大于第二规定时间，即认为发动机未充分暖机。

高压转子转速

时，暖机时间(timeN2GEN2NJ)开始计时，

时，timeN2GEN2NJ计时清零。

若timeN2GEN2NJ达到一定时间时，暖机充分标识(FlagTimeN2GEN2NJ)＝1，否则FlagTimeN2GEN2NJ＝0。

慢车及以上状态且

时，冷机时间(timeN2LTN2NJ)开始计时，

或者慢车以下状态时，timeN2LTN2NJ计时清零。

若timeN2LTN2NJ达到一定时间时，冷机标识(FlagTimeN2LTN2NJ)＝1，否则FlagTimeN2LTN2NJ＝0。

设置未暖机状态标识：当标志有效时，表示发动机需要暖机；当标志无效时，表示发动机已经暖机到位或无需暖机。

若当前发动机“未暖机状态”有效且如下条件满足时，设置发动机“未暖机状态”为无效：

a)FlagTimeN2GEN2NJ＝1；

b)发动机进入中间状态或加力状态；

c)起落架处于收起信号；

d)发动机处于初始或停车状态；

e)排气温度(T₆)无故障，且进气总温(T₁)无故障，且T₆-T₁≥△T；

注1：上述条件关系为：a或b或c或(d且e)；

注2：T₁、T₆故障时，则T₆-T₁＜△T成立。

若当前发动机“未暖机状态”无效且如下条件满足时，设置发动机“未暖机状态”为有效：

a)逻辑选择标识Flash_FlagNeedNJ＝1；

b)起落架处于放下信号；

c)发动机处于初始或停车状态；

d)“T₆无故障且T₁无故障且T₆-T₁＜△T；

e)FlagTimeN2LTN2NJ＝1；

注1：上述条件关系为：a且b且((c且d)或e)；

注2：T₁、T₆故障时，则T₆-T₁＜△T成立。

控制器上电时，若Flash_FlagNeedNJ＝1,设置“未暖机状态”为有效，否则设置“未暖机状态”为无效。

二、加速油量的切换

考虑到加速油量切换时，可能会导致发动机参数的波动，加速控制方法中需要增加了按一定时间进行缓慢过渡的转换逻辑。

设置暖机工作状态，分为“暖机进入状态”、“暖机执行状态”、“暖机退出状态”和“正常(未暖机)状态”。同时设置暖机工作时间计数器t_{暖机工作时间},初始值设置为0s。按如下逻辑设置暖机工作状态：

1)当暖机工作状态为“暖机退出状态”或“正常(未暖机)状态”时，若如下条件(a且b且c且d)成立，将暖机工作状态设置为“暖机进入状态”：

a)T₁≤△₁(满足b且c且d时判断)

b)“未暖机状态”标识有效；

c)发动机处于慢车及以上状态；

d)t_{暖机工作时间}<T_转换。

2)当暖机工作状态为“暖机进入状态”时，若t_{暖机工作时间}≥T_转换，将暖机工作状态设置为“暖机执行状态”；

3)当暖机工作状态为“暖机执行状态”或“暖机进入状态”时，当如下条件“(a且b)或c或d”成立时，将暖机工作状态设置为“暖机退出状态”；

a)“未暖机状态”标识无效；

b)t_{暖机工作时间}>0；

c)发动机处于停车或初始状态；

d)发动机处于起动过程。

4)当暖机工作状态为“暖机退出状态”时，若t_{暖机工作时间}≤0，将暖机工作状态设置为“正常(无暖机)状态”；

5控制器上电时，设置暖机工作状态为“正常(无暖机)状态”。

三、未充分暖机时加速油量的降低量值

正常情况下，发动机的稳态油量为不大于加速油量的一定倍数k(小于1)。另外，结合外场发生未暖机充分喘振问题时，下调的加速油量数值，将加速油量降低为原来的一定倍数k2(倍数k小于1，确保k2>k)。

按如下逻辑执行暖机控制：

a)当暖机工作状态为“暖机进入状态”时，t_{暖机工作时间}累加计时；

b)当暖机工作状态为“暖机执行状态”时，t_{暖机工作时间}停止累加，保持不变；

c)当暖机工作状态为“暖机退出状态”时，t_{暖机工作时间}按时间递减(若发动机处于起动过程则直接置t_{暖机工作时间}＝0)；

d)当暖机工作状态为“正常(无暖机)状态”时，将计数器t_{暖机工作时间}停止递减，保持不变；

e)所有暖机工作状态下，均设置经过限制的主燃油加速供油规律为：Wfacc＝Wfacc_正常×(1－(1-k2)×t_{暖机工作时间}/T_转换)

式中：k2为主燃油加速供油规律暖机供油系数；T_转换为转换时间；Wfacc_正常为正常加速供油规律；Wfacc为修正后加速供油规律。

本申请提出的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速过程控制方法可以在保证发动机未暖机充分时的工作稳定性，也可保证发动机暖机充分后的加速性能满足要求，最终可以减少发动机因喘振问题带来的排故工作量，节约资源。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，包括：

识别所述发动机是否充分暖机，其中，当高压转子转速大于最低暖机转速的连续持续时间大于第一时间，则判断发动机为充分暖机，当高压转子转速低于最低暖机转速的连续持续时间大于第二时间，则判断发动机为未充分暖机；

在发动机由未充分暖机向充分暖机过程中，将发动机加速油量切换划分为多个阶段，所述阶段包括暖机进入阶段、暖机执行阶段、暖机退出阶段和未暖机阶段；

根据不同阶段对发动机加速油量进行控制。

2.如权利要求1所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，构建发动机未暖机状态标识，当标志有效时，表示发动机需要暖机；当标志无效时，表示发动机已经暖机到位或无需暖机。

3.如权利要求2所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，未暖机状态标识从有效切换至无效时，满足条件：a或b或c或(d且e)；

其中，条件为：

a)高压转子转速≥暖机转速一定时间，即为暖机充分标识FlagTimeN2GEN2NJ＝1；

b)发动机进入中间状态或加力状态；

c)起落架处于收起信号；

d)发动机处于初始或停车状态；

e)排气温度T6无故障，且进气总温T1无故障，且排气温度T6-进气总温T1≥额定温差△T。

4.如权利要求3所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，未暖机状态标识从无效切换至有效时，满足条件：a且b且((c且d)或e)；

a)逻辑选择标识Flash_FlagNeedNJ＝1；

b)起落架处于放下信号；

c)发动机处于初始或停车状态；

d)“T₆无故障且T₁无故障且T₆-T₁＜△T；

e)FlagTimeN2LTN2NJ＝1。

5.如权利要求4所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，在加速油量切换过程中，暖机退出阶段或未暖机阶段向暖机进入阶段切换需满足条件：a且b且c且d；

a)T₁≤△₁

b)“未暖机状态”标识有效；

c)发动机处于慢车及以上状态；

d)t_{暖机工作时间}<T_转换。

6.如权利要求5所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，在加速油量切换过程中，暖机执行阶段或暖机进入阶段向暖机退出阶段切换需满足条件：(a且b)或c或d；

a)“未暖机状态”标识无效；

b)t_{暖机工作时间}>0；

c)发动机处于停车或初始状态；

d)发动机处于起动过程。

7.如权利要求1所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，不同阶段发动机加速油量的控制规律为：

Wfacc＝Wfacc_正常×(1－(1-k2)×t_{暖机工作时间}/T_转换)

式中：k2为主燃油加速供油规律暖机供油系数；T_转换为转换时间；Wfacc _正常为正常加速供油规律；Wfacc为修正后加速供油规律。

8.如权利要求7所述的未充分暖机条件下避免发动机喘振的加速控制方法，其特征在于，主燃油加速供油规律暖机供油系数k2大于发动机的稳态油量与加速油量的倍数k。