[发明专利]对飞机燃烧室动力学的间接监测

说明书

本发明公开用于对燃气涡轮发动机中的燃烧室动力学进行间接监测的系统及方法，所述系统及方法包括收集振动传感器获取的振动数据，所述振动传感器被安装成接近于相对于燃气涡轮发动机的燃烧室而定位的操作部件。可按周期性间隔将所述振动数据变换成频域表示。可在一个或多个经识别频带上确定所述振动数据的相对信号强度。可在所述一个或多个经识别频带中的每一个频带下滞后调整所述相对信号强度。可至少部分地基于相对于一个或多个事件检测阈值水平而对所述经调整相对信号强度进行的评估，确定在一个或多个特定共振频率下燃烧室动力学事件的发生。

技术领域

本发明主题大体上涉及用于分析振动传感器输出以监测燃烧室动力学(dynamics)的发动机控制系统，且更确切地说，涉及用于分析振动传感器输出以用于对飞机燃气涡轮发动机中的燃烧室动力学进行间接监测的发动机控制系统。

背景技术

贫燃燃烧室(例如在现代飞机发动机上使用的贫燃燃烧室)易受燃烧动力学影响。在某些发动机操作条件下，确切地说，在环形燃烧室中可存在大量瞬变压力波(“声脉冲信号”)。这些压力波(在具有足够量值的情况下)可造成燃烧室部件的高周疲劳，这比在正常操作下需要替换硬件的时间要早得多。

一种已知的针对燃烧室动力学问题的方法可涉及使用具有多个燃烧室仪表压力传感器的测试发动机来谨慎规划问题方案。预计由此工艺开发且随后编程到发动机控制件中的飞机燃料计划能避免所有的问题领域。不管此规划如何，发动机的微小改变仍可不利地影响燃烧动力学特性。这些改变可归因于包括如下的参数：制造变化、发动机劣化、燃料成分或意料之外的飞行条件。

已在船用及工业涡轮发动机中采用其它已知的用于监测燃烧室动力学的方法。举例来说，已使用专用压力传感器来优化燃料消耗及最小化燃烧室声共振的发出及发生。有时添加硬件共振器以缓和船用及工业涡轮发动机的常用动力区的特定模式。此类压力传感器、硬件共振器及其它相关部件会引入航空发动机可能无法耐受的额外大小及重量。船用及工业发动机的燃烧室几何形状也明显不同，因此，模态振型(mode shapes)及相互作用不直接适用于航空应用。

常常将船用及工业应用中的燃烧室动力学建模的特定方面设计成具有不同于飞机应用的操作目标。举例来说，船用及工业涡轮发动机通常在稳态条件下在少数操作点处运行较长时间周期。因此，为了长期平均化及缓慢响应时间设置传感器及监测逻辑，对于飞机应用，这可能并不总是理想的。在一些实例中，传感器针对燃料控制改变使用控制逻辑来缓和共振，所述控制逻辑的响应时间介于约几秒到一分钟长或大于一分钟的范围内。监测可在一个或两个宽带区域中使用简单滤波来计算共振峰值，接着将共振峰值反馈到控制逻辑中。此方法并不试图确定被激发的共振模式的特定频率。

因此，需要用于监测飞机发动机中的燃烧动力学的特征。具体来说，需要用于在瞬变发动机操作期间实时观测发动机动力学以便识别特定共振频率的特征。

发明内容

本发明的各方面及优点将部分在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实施得知。

在本发明的一个示范性实施例中，一种用于对燃气涡轮发动机中的燃烧室动力学进行间接监测的方法包括由一个或多个处理器收集振动传感器获取的振动数据。可将所述振动传感器安装成接近于相对于燃气涡轮发动机的燃烧室而定位的操作部件。可由所述一个或多个处理器按周期性间隔将所述振动数据变换成频域表示。可由所述一个或多个处理器在一个或多个经识别频带上确定所述振动数据的相对信号强度。可至少部分地基于相对于一个或多个事件检测阈值水平而对所述相对信号强度进行的评估，由所述一个或多个处理器确定在一个或多个特定共振频率下燃烧室动力学事件的发生。

本发明的其它实例方面涉及用于间接地监测燃气涡轮机燃烧室动力学的系统、设备、有形的非暂时性计算机可读介质、存储器装置及电子装置。

技术方案1.一种用于对燃气涡轮发动机中的燃烧室动力学进行间接监测的方法，包括：