[发明专利]用于航空发动机的控制系统和方法

权利要求书

1.一种用于航空发动机的控制系统(10)，所述航空发动机包括利用机械齿轮系驱动风扇螺旋桨的燃气轮机，和用于所述风扇螺旋桨的专用桨距变化机构，所述控制系统包括：

燃料流信号(20) 输入；

桨距变化机构信号(22) 输入；

至少一个约束输入；

受控设备(28)，其用于使来自所述桨距变化机构信号(22) 输入的桨距变化机构桨距角(BetaP)和来自所述燃料流信号(20) 输入的燃料流(Wf)和来自所述至少一个约束输入的约束关联至至少两个受控输出(24、26)，其中，所述受控输出的第一者是螺旋桨转速(Nr)或动力涡轮轴转速(N1)，而所述受控输出的第二者是发动机芯部转速(N2)、发动机压力比(EPR)或发动机转矩(Tq)；和

主解耦控制(34)，其用于使所述受控设备(28)和所述至少一个约束中的一者解耦成用于所述受控输出(24、26)的第一者和第二者的两个分开的单输入单输出(SISO)控制回路；

解耦控制，其用于使约束与解耦受控输出解耦，并使所述约束彼此解耦，使得每个约束被分到单输入单输出(SISO)控制回路；

其中，所述燃气轮机和所述风扇螺旋桨协调地被控制，同时协调地控制所述约束和所述受控输出(24,26)，所述约束为芯部转速、芯部压力、排气温度和发动机扭矩中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述风扇螺旋桨平行于所述燃气轮机的轴线。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述航空发动机是无导管单风扇发动机。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述航空发动机是涡轮轴发动机或者涡轮螺旋桨发动机。

5.根据权利要求1所述的控制系统，还包括用于测量要传送给转速相位同步调节器(114)的螺旋桨转速相位(116)的控制(110)和用于接收并增加转速基准偏差(130)给螺旋桨转速基准以同步所述航空发动机(102)与第二航空发动机(104)的控制(112)。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述解耦控制(44)包括至少一个已知的干扰输入。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述桨距变化机构桨距角(BetaP)作为已知的干扰输入处理，并且，所述解耦控制重新配置成具有基于燃料流(Wf)的单受控输入。

8.一种控制航空发动机的方法，所述航空发动机包括利用机械齿轮系驱动风扇螺旋桨的燃气轮机、燃料致动器和桨距变化机构致动器，所述方法包括：

接收燃料流信号(20)；

接收桨距变化机构信号(22)；

接收至少一个约束输入，在受控设备(28)中使来自所述桨距变化机构信号(22)的桨距变化机构桨距角(BetaP)和燃料流(Wf)信号(20)关联到至少两个受控输出(24、26)，其中，所述受控输出的第一者是螺旋桨转速(Nr)或动力涡轮轴转速(N1)，所述受控输出的第二者是发动机芯部转速(N2)、发动机压力比(EPR)或发动机转矩(Tq)；

使所述受控设备(28)解耦成用于所述受控输出(24、26)的第一者和第二者的两个分开的单输入单输出(SISO)控制回路；以及

使所述约束与所述解耦的受控输出(24、26)解耦，并使所述约束彼此解耦以用于协调地控制所述约束和所述受控输出(24、26)，其中所述约束为芯部转速、芯部压力、排气温度和发动机扭矩中的至少一者。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括如下步骤，在所述使所述约束与所述解耦的受控输出(24、26)解耦步骤中抑制已知的干扰。

10.根据权利要求9所述的方法，在所述使所述约束与所述解耦的受控输出(24、26)解耦步骤中抑制已知的干扰，并且重新配置具有基于所述燃料流(Wf)的单受控输入并把所述桨距变化机构桨距角(BetaP)作为已知的干扰输入处理。

11.根据权利要求8所述的方法，还包括至少一个前馈控制动作，其根据负荷变化指示或负荷变化估计补偿负荷变化对发动机转速和风扇螺旋桨转子转速控制的影响。