技术领域
[0001] 本
发明一般地涉及燃气
涡轮发动机，并且更具体地涉及启动以及重新启动。
背景技术
[0002] 涡轮发动机启动以及重新启动的能
力可基于穿过地面执行的特性以及
飞行包线和/或基于模拟模型来设计。在一些
实施例中，启动以及重新启动过程包含两个阶段：直接
燃料流控制以及次空转加速度管理。在次空转加速度阶段中时，控制系统调整燃料流以保持预先确定加速度参考。目的是确保适当的燃料和加速度计划（schedules）被识别以在所有条件下有效地启动发动机，同时避免不期望的发动机行为，例如
压缩机失速、
过热、发动机停摆（engine hang）或熄火。
[0003] 发动机启动过程可包含不一致的要求。例如，冷发动机加速度要求可通过压缩机
稳定性来指示，然而，热或高速度发动机重新启动加速度必须足够高以防止发动机熄火。为了简化，燃料以及加速度计划有时被定义为导致限制发动机重新启动的航空器速度或仅仅未实现最短可能时间以在所有情况下空转的折衷方案。
[0004] 以此，存在改进的空间。
发明内容
[0005] 在一个方面中，提供有一种用于为
燃气涡轮发动机的发动机启动设定加速度计划的方法。该方法包括：在响应于启动
请求对发动机供能之后获得发动机的旋转加速度测量；将发动机的旋转加速度测量与具有最大
阈值和最小阈值的加速度带相比较；以及基于加速度带中的发动机的旋转加速度测量的
位置确定加速度计划。
[0006] 在另一个方面中，提供有一种用于为燃气涡轮发动机的发动机启动设定加速度计划的系统。所述系统包括处理器单元以及非暂时计算机可读
存储器，该非暂时计算机可读存储器具有存储在其上的程序指令，该程序指令可由处理单元执行。由处理单元执行的程序指令是用于在响应于启动请求对发动机供能之后获取发动机的旋转加速度测量；将发动机的旋转加速度测量与具有最大阈值和最小阈值的加速度带相比较；以及基于加速度带中的发动机的旋转加速度测量的位置确定加速度计划。
[0007] 在另外的方面中，提供有一种计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其上程序代码，该程序代码可由处理器执行以用于为启动航空器的燃气涡轮发动机设定燃料流计划，所述发动机具有压缩机入口以及压缩机出口。程序代码包括用于以下的指令：在响应于启动请求对发动机供能之后获得发动机的旋转加速度测量；将发动机的旋转加速度测量与具有最大阈值和最小阈值的加速度带相比较；以及基于加速度带中的发动机的旋转加速度测量的位置确定加速度计划。
附图说明
[0008] 现参照附图，在附图中：图1为示例燃气涡轮发动机的示意图；
图2为示出根据实施例的用于设定图1的发动机的加速度计划的示例方法的
流程图；
图3A为旋转加速度的示例图示；
图3B为加速度带的示例图示；以及
图4为示例发动机控制系统的
框图。
[0009] 注意的是，贯穿附图，相似的特征用相似的附图标记来识别。
具体实施方式
[0010] 图1示出一种燃气涡轮发动机10，加速度计划可为其设定以用于使用本文所描述的方法以及系统进行发动机启动以及重新启动。注意的是，当发动机10是涡轮
风扇发动机时，加速度计划设定方法以及系统可适用于涡轮螺旋桨、涡轮轴、辅助动力单元（APU），以及其它类型的航空发动机。
[0011] 发动机10通常包括
串联流动连通：风扇12，环境空气通过该风扇而推进；压缩机区段14，其用于对空气加压；
燃烧室16，压缩空气在该燃烧室中与燃料混合并且点燃以用于产生热燃烧气体的环形流；以及涡轮区段18，其用于从燃烧空气提取
能量。轴线11限定发动机10的轴向方向。
[0012] 参照图2，示出有用于为启动燃气涡轮发动机、例如图1的发动机10来设定加速度计划的示例方法200的流程图。注意的是，表达“发动机启动”以及“启动发动机”贯穿本公开被使用以指代发动机启动以及重新启动。方法200用于在发动机10的次空转加速度阶段期间根据发动机计划控制发动机10的加速度。
[0013] 预先点火（Pre-light-off）的次空转发动机加速度是多个输入（包括但不限于启动机能量、航空器速度以及油
温度）的结果。启动机转矩直接与启动机能量相关并且起因于
气动源或电源，例如地面车或
电池。在电气系统中，启动机转矩随着电池消耗而变化。类似地，输入
冲压恢复（inlet ram recovery）对发动机压缩机输入加压并且随着航空器速度而变化。通过发动机轴的累积的压力将在发动
机芯部上提供旋转转矩，因此影响用于发动机启动的可用转矩。以此，监测次空转加速度，预先点火或稍微后点火，并且将其比较以预先确定阈值允许了次空转加速度计划根据实际情况（航空器在该实际情况下操作）来设定。
[0014] 在步骤202处，在发动机10响应于启动请求而被供能之后获得旋转加速度测量。实现了发动机启动请求并且触发了方法200。此启动请求可从例如如由飞行员激活的航空器命令系统（未示出）接收。响应于启动请求，确定了发动机10的旋转加速度测量。例如，发动机10的旋转速度可以经由速度
传感器而获得。发动机的旋转速度可以用于确定旋转加速度测量。在一些实施例中，该旋转加速度测量在发动机10被供能时的时间与发生点火时（在此情况下，点火指代发动机的点燃）的时间之间获得。在此情况下，所获得的旋转加速度测量可指代为预先点火的旋转加速度测量。点火的检测可以经由与发动机10相关联的一个或多个传感器（未示出）而完成。在一些实施例中，旋转加速度测量在点火时或点火后不久获得。
[0015] 此外参照图3A，示出了发动机10的旋转加速度302的示例图示。在一些实施例中，旋转加速度测量是从时间段内测量的多个旋转加速度值取得的。在其它实施例中，旋转加速度测量对应于在特定时间处测量的单个旋转加速度值。例如，在一些实施例中，旋转加速度测量是在点火306之前的最后测量值304。在其它实施例中，旋转加速度测量是在点火306之前对应于发动机10的峰值加速度的峰值加速度时间310处取得的峰值测量值308。在一些实施例中，旋转加速度测量是紧接着点火306发生的峰值加速度值312。即，峰值加速度值312发生在点火附近或在点火时或在点火之后不久。因此，多个旋转加速度测量值可以被获得，并且在任何合适的时间点处、在特定发动机旋转速度处和/或在特定的加速度情况下的特定测量值可被选择为旋转加速度测量。
[0016] 在步骤204，发动机10的旋转加速度测量与具有最大阈值以及最小阈值的加速度带进行比较。此外参照图3B，示出了具有最大阈值352以及最小阈值354的加速度带350。在所示出的示例中，测量值304以及308均关于加速度带350示出。应当理解的是，仅仅需要两个值304、308中的一个，并且从旋转加速度302取得的不同于测量值304、308的测量值也可被使用。
[0017] 根据实施例，旋转加速度测量与加速度带350的比较包括确定旋转加速度测量304、308与最小阈值354之间的第一差376以及最大阈值352与最小阈值354之间的第二差
378。
[0018] 旋转加速度测量304、308与加速度带350的比较可包括确定第一差与第二差之间的比。例如，比可以如下地定义：比
在等式（1）中，Tmax为最大阈值352，Tmin为最小阈值354，并且ACC为旋转加速度测量304、
308。
[0019] 在实施的特定并且非限制性的示例中，其中旋转加速度测量对应于在特定时间处测量的旋转加速度值，最大阈值352以及最小阈值354可分别对应于单个最大阈值以及单个最小阈值。因此，旋转加速度测量值的比较可关于最小阈值以及最大阈值而做出。
[0020] 例如，在旋转加速度测量是在点火306之前的最后测量值304的情况下，最大阈值352以及最小阈值354可分别对应于在点火306之前的最大最后值362以及在点火306之前的最小最后值364。以此，在点火306之前的最后测量值304之间的比较可分别关于最大最后值
362以及最小最后值364做出。在第一差376以及第二差378之间的比可因此被确定。通过特定并且非限制性的示例，如果最后测量值304等于40RPM/s，最大最后值362等于60RPM/s并且最小最后值364等于25RPM/s，则第一差376等于15RPM/s，第二差等于35RPM/s并且比为3/
7。
[0021] 类似地，在旋转加速度测量为峰值测量值308预先点火的情况下，最大阈值352以及最小阈值353可分别对应于最大峰值366预先点火以及最小峰值368预先点火。以此，在峰值测量值308之间的比较可分别关于最大峰值366以及最小峰值368而完成。例如，可确定在峰值测量值308和最小峰值368之间的第一差376，并且可确定最大峰值366和最小峰值368之间的第二差378。可然后确定第一差和第二差之间的比。
[0022] 最大阈值352以及最小阈值354可被设定成任何合适的值。最大阈值352可对应于发动机10的最大发动机芯部加速度，并且最小阈值354可对应于发动机10的最小发动机芯部加速度。最大发动机芯部加速度以及最小发动机芯部加速度两者可为用于启动发动机10的一个或多个电池的充电
水平、航空器速度和/或油温度的函数。根据实施例，发动机10的最大发动机芯部加速度可利用热发动机、利用允许在最大发动机启动机转矩下发动机重新启动的最大航空器速度来实现。当电池完全充满时，可实现最大发动机启动机转矩。类似地，根据实施例，发动机10的最小发动机芯部加速度可利用静态冷浸发动机、当使用最大允许耗尽电池时来实现。
[0023] 最大阈值352以及最小阈值354可通过发动机10的测量和/或模拟来预先确定。例如，最大阈值352可在为最大发动机芯部加速度设定的条件下从测量发动机10的旋转加速度而获得。类似地，最小阈值354可在为最小发动机芯部加速度设定的条件下从测量发动机10的旋转加速度而获得。通过其它示例，基于物理的模拟模型可用于确定最大阈值352以及最小阈值354。
[0024] 在其它实施例中，比可为在旋转加速度测量和最大阈值之间的第一差与旋转加速度测量和最小阈值之间的第二差之间。
[0025] 参照回到图2，在步骤206处，加速度计划基于在加速度带350中发动机10的旋转加速度测量的位置而确定。
[0026] 根据实施例，旋转加速度测量的位置可用于通过插值在最大加速度计划和最小加速度计划之间选择用于加速度计划的值。最大加速度计划可包括作为用于发动机10的次空转加速度阶段的时间的函数的值，并且最小加速度计划可包括作为用于发动机10的次空转加速度阶段的时间的函数的值。在其它实例中，最大加速度计划可包括作为用于发动机10的次空转加速度阶段的发动机旋转速度的函数的值，并且最小加速度计划可包括作为用于发动机10的次空转加速度阶段的发动机旋转速度的函数的值。
[0027] 最大加速度计划可与最大阈值352相关联，并且最小加速度计划可与最小阈值354相关联。例如，最大加速度计划以及最小加速度计划可通过在次空转加速度阶段期间发动机10的测量和/或模拟来预先确定。因此，最大加速度计划可在次空转加速度阶段期间为最大发动机芯部加速度设定的条件下从测量发动机10的旋转加速度而获得，并且最小加速度计划可在次空转加速度阶段期间为最小发动机芯部加速度设定的条件下从测量发动机10的旋转加速度而获得。
[0028] 根据实施例，在最大加速度计划和最小加速度之间为加速度计划选择的值可选择成与所述比成比例。例如，为加速度计划选择的值可定义为如下：值
在等式（2）中，ACCmax对应于时间内的最大加速度计划的值，ACCmin对应于时间内的最小加速度计划的值，并且R对应于如等式（1）中确定的比。
[0029] 通过特定并且非限制性示例，如果比确定为3/4，则为加速度计划选择的值可为在最大加速度计划以及最小加速度计划之间的值的3/4。
[0030] 根据实施例，加速度计划通过将旋转加速度测量的位置与最大加速度计划以及最小加速度计划之间的阈值相比较、并且选择最大加速度计划或最小加速度计划来确定。例如，如果旋转加速度测量的位置在阈值与最大加速度计划之间，则最大加速度计划可被选择，并且如果旋转加速度测量的位置在阈值与最小加速度计划之间，则最小加速度计划可被选择。
[0031] 根据实施例，加速度计划通过将旋转加速度测量的位置与公差带相比较、并且选择公差带内对应于所述位置的加速度计划来确定。例如，加速度计划可通过将旋转加速度测量量化为多个离散值中的一个并且选择与旋转加速度测量的离散值相关联的对应加速度计划而确定。
[0032] 根据实施例，确定加速度计划包括增加增量到预先确定的次空转加速度计划。该增量可根据在加速度带350中的发动机10的旋转加速度测量的位置而选择。
[0033] 用于确定加速度计划的其它实际的实施可通过根据发动机10的旋转加速度来确定加速度计划而成为可能。
[0034] 在一些实施例中，方法200还包括在次空转加速度期间根据加速度计划调整到发动机的燃料流。例如，在发动机10的点火306之后，直接的燃料流可使用预先确定的开环燃料流计划而维持，直到次空转加速度阶段，在该次空转加速度阶段期间，可然后应用加速度计划。在次空转加速度阶段中时，燃料流可调整以根据加速度计划使用发动机10的旋转加速度的闭环追踪来维持加速度水平。
[0035] 方法200可通过控制系统来实施。参照图4，控制系统可通过计算装置410来实施，该计算装置包括处理单元412以及存储器414，该存储器已在其中存储计算机可执行指令416。处理单元412可包括构造成实施方法200的任何合适的装置，使得指令416在由计算装置410或其它可编程设备执行时可引起作为如本文所描述的方法200的部分而执行的功能/行为/步骤执行。处理单元412可包括例如任何类型的通用
微处理器或微
控制器、数字
信号处理（DSP）处理器、中央处理单元（CPU）、集成
电路、现场可编程
门阵列（FPGA）、可重构处理器、其它合适的编程或可编程的
逻辑电路、或其任何组合。
[0036] 存储器414可包括任何合适的已知或其它机器可读存储器介质。存储器414可包括非暂时计算机可读存储介质，例如，但不限于，
电子的、磁的、光学的、电磁的、红外线的、或
半导体的系统、设备、或装置或以上的任何合适的组合。存储器414可包括任何类型的计算机存储器的合适组合，所述任何类型的计算机存储器位于装置内部或外部，例如
随机存取存储器（RAM）、
只读存储器（ROM）、光盘只读存储器（CDROM）、电-光存储器、磁-光存储器、可擦可编程只读存储器（EPROM）、以及电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、
铁电RAM（FRAM）等等。存储器414可包括任何存储机构（例如，装置），其适用于可恢复地存储由处理单元412执行的机器可读指令416。注意的是，控制系统可实施为全权数字发动机控制（FADEC）或其它类似的装置、包括电子发动机控制（EEC）、
发动机控制单元（ECU）等等的部分。
[0037] 本文中所描述的用于设定燃气涡轮发动机的加速度计划的方法及系统可以以高级过程或面向对象的编程语言或脚本语言或其组合来实施，以与例如计算装置410的
计算机系统通信或协助其操作。替代地，用于设定燃气涡轮发动机的加速度计划的方法及系统可以以汇编语言或机器语言实施。语言可以是编译语言或解释语言。用于实施用于设定燃气涡轮发动机的加速度计划的方法及系统的编程代码可存储在存储介质或装置上，例如ROM、磁盘、光盘、闪存盘或任何其它适合的存储介质或装置。当存储介质或装置被计算机读取以执行本文中描述的过程时，编程代码可被通用或专用可编程计算机读取，用于配置和操作计算机。用于设定燃气涡轮发动机的加速度计划的方法及系统的实施例也可考虑为通过具有其上存储
计算机程序的非暂时计算机可读存储介质来实施。计算机程序可包括计算机可读指令，其使得计算机，或者更具体地，计算装置410的处理单元412以特定的和预定的方式来操作，从而执行本文中描述的功能，例如方法200中所描述的那些。
[0038] 计算机可执行指令可呈包括程序模
块的许多形式，其通过一个或多个计算机或其它装置来执行。通常，程序模块包括执行特定任务或者实施特定抽象数据类型的程式、程序、对象、部件、数据结构等。通常，在各种实施例中，程序模块的功能性可根据需求来组合或分配。
[0039] 以上描述仅意图为示例性的，并且本领域技术人员将认识到，在不偏离所公开的发明范围的情况下，可对所描述的实施例作出变化。鉴于本公开的审阅，落入本发明范围内的其它的
修改对本领域技术人员而言将是明显的。
[0040] 用于设定燃气涡轮发动机的加速度计划的方法及系统的各种方面可单独使用、组合使用或者以上文中描述的实施例中未具体论述的多种布置来使用，并且因此，在其应用中，其不限于以上文描述中所陈述的或附图中所示出的部件的细节和布置。例如，在一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其它实施例中描述的方面组合。尽管已经示出并描述特定的实施例，然而对本领域技术人员明显的是，就其更广泛的方面而言，在不偏离本发明的情况下，可做出变化和修改。所附
权利要求书的范围不应由示例中陈述的实施例限制，但是应总体上给予与
说明书相符的最宽的合理解释。
