[发明专利]逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机及其控制方法

权利要求书

1.一种逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，包括：

前部无涵道转子，其包括多个前部转子叶片，并且包括用于设定所述多个前部转子叶片的叶片桨距角的前部转子角度执行器；

后部无涵道转子，其包括多个后部转子叶片，并且包括用于设定所述多个后部转子叶片的叶片桨距角的后部转子角度执行器；

燃气涡轮发动机，其驱动前部无涵道转子和后部无涵道转子，并且包括用于设定通往所述燃气涡轮发动机的燃料流量的燃料执行器；以及

开式转子控制系统，其包括，电连接到所述前部转子角度执行器上的前部转子叶片桨距角命令(BetaF)、电连接到所述后部转子角度执行器上的后部转子叶片桨距角命令(BetaA)、电连接到所述燃料执行器上的燃料流量命令(Wf)、前部转子速度反馈信号(Nf)、后部转子速度反馈信号(Na)，以及用于计算发动机压力比信号(EPR)和发动机核心速度信号(N2)的发动机压力度量反馈信号中的至少两个；

所述开式转子控制系统包括控制算法，所述控制算法包括，

2×2多输入-多输出(MIMO)控制方案，其用于所述前部转子叶片桨距角命令(BetaF)、所述后部转子叶片桨距角命令(BetaA)、所述前部转子速度反馈信号(Nf)和所述后部转子速度反馈信号(Na)；以及

单输入-单输出(SISO)控制方案，其用于所述燃料流量命令(Wf)，以及用于计算所述发动机压力比信号(EPR)和所述发动机核心速度信号(N2)的所述发动机压力度量反馈信号中的所述至少两个。

2.根据权利要求1所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，所述开式转子控制系统包括考虑燃料流量对转子速度的影响但不考虑转子叶片桨距角对发动机压力比的影响的控制选项。

3.根据权利要求1所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，将所述燃料流量命令(Wf)对前部转子速度反馈信号和后部转子速度反馈信号(Nf，Na)的影响看作所述2×2 多输入-多输出控制方案的已知干扰输入。

4.根据权利要求1所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，所述控制算法进一步包括干扰抑制路径，以解决燃料流量对前部转子速度和后部转子速度的干扰作用。

5.根据权利要求1所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，所述2×2 多输入-多输出控制方案利用动态逆控制方法。

6.根据权利要求1所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，所述开式转子控制系统进一步包括定位在(a)前部转子反馈信号和后部转子反馈信号和(b)通往所述燃气涡轮发动机的输入信号之间的速度相同步控制结构。

7.根据权利要求6所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，所述速度相同步控制结构包括单输入-单输出(SISO)控制方案。

8.根据权利要求6所述的逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，其特征在于，所述速度相同步控制结构包括对转子速度调整器提供校正输入信号的速度相同步控制器。

9.一种逆向旋转开式转子燃气涡轮发动机，包括：

前部无涵道转子，其包括多个前部转子叶片，并且包括用于设定所述多个前部转子叶片的叶片桨距角的前部转子角度执行器；

后部无涵道转子，其包括多个后部转子叶片，并且包括用于设定所述多个后部转子叶片的叶片桨距角的后部转子角度执行器；

燃气涡轮发动机，其驱动前部无涵道转子和后部无涵道转子，并且包括用于设定通往所述燃气涡轮发动机的燃料流量的燃料执行器；以及

开式转子控制系统，其包括发动机压力比信号(EPR)和发动机核心速度反馈信号(N2)中的至少一个、电连接到所述前部转子角度执行器上的前部转子叶片桨距角命令(BetaF)、电连接到所述后部转子角度执行器上的后部转子叶片桨距角命令(BetaA)、电连接到所述燃料执行器上的燃料流量命令(Wf)、前部转子速度反馈信号(Nf)和后部转子速度反馈信号(Na)；

所述开式转子控制系统包括多输入-多输出(MIMO)控制算法，所述多输入-多输出(MIMO)控制算法包括用于至少所述前部转子叶片桨距角命令(BetaF)、所述后部转子叶片桨距角命令(BetaA)、所述前部转子速度反馈信号(Nf)和所述后部转子速度反馈信号(Na)的动态逆矩阵控制方案。