[发明专利]一种辅助动力装置超转检测装置及方法

说明书

本发明属于航空动力控制领域，涉及一种辅助动力装置超转检测装置及方法。为了有效实现APU的超转检测保护控制，该装置包括转速信号调理电路、两路独立的硬件超转检测电路和CPU软件超转检测单元；转速信号调理电路将两路转速信号进行调理后输入至硬件超转检测电路和CPU软件超转检测单元；当CPU软件超转检测单元和硬件超转检测电路任一检测到辅助动力装置超转时，输出超转控制信号，控制切断辅助动力装置的燃油供应电磁阀，能够保证辅助动力装置在全工作包线内可靠、准确的实现超转保护控制。

技术领域

本发明属于航空动力控制领域，涉及燃气涡轮发动机，尤其是辅助动力装置的超转检测控制方法。

背景技术

辅助动力装置(APU)是一种小型的燃气涡轮发动机，主要用于为飞机主发动机的起动及环控系统提供引气，并可通过附件齿轮箱为飞机发电系统提供轴功率。当飞机在地面时，APU可替代笨重的气源车和电源车；在飞机起飞过程中，主发动机的功率可全部用于加速爬升，以改善飞机起飞性能；飞机着陆后，主发动机可及时关闭，以节省燃油和降低机场噪音。因此现代大中型飞机全都配备有APU。

辅助动力装置设计转速一般在30000～60000rpm之间，属于高转速旋转装置，运行过程中，出现转速超过极限情况会给发动机带来很大的风险，可能导致非包容性转子爆破的机械超速故障产生，该故障是一种灾难性的故障。

辅助动力装置的超转检测控制是一种APU超转保护控制技术，是APU安全稳定运行控制的核心功能。通过实时检测APU的运行转速，检测到APU运行转速超过安全运行转速点时，输出超转信号，控制切断APU的燃油供应，使APU停车，实现APU的运行保护。

当前，国内在辅助动力装置的研制上仍处于起步阶段，辅助动力装置的控制和保护技术刚进入工程应用，前期相关技术研究均处于空白。

发明内容

为了有效实现APU的超转检测保护控制，本发明提供一种辅助动力装置超转检测控制系统及方法，采用了软件和硬件非相似余度和硬件相似余度设计，当软件超转检测和硬件超转检测任一检测到辅助动力装置超转时，输出超转控制信号，控制切断辅助动力装置的燃油供应电磁阀，可有效实现APU的超转检测保护控制。

本发明的技术方案是提供一种辅助动力装置超转检测装置，其特殊之处在于：包括转速信号调理电路、两路独立的硬件超转检测电路与CPU软件超转检测单元；

上述转速信号调理电路的输出端分别与两路独立的硬件超转检测电路及CPU软件超转检测单元的输入端连接；上述硬件超转检测电路及CPU软件超转检测单元的输出端均与停车控制电路连接；

上述转速信号调理电路用于接收辅助动力装置输出的两路转速信号并对两路转速信号调理为硬件超转检测电路和CPU软件超转检测单元可采集的方波信号；

上述两路独立的硬件超转检测电路包括CPLD或PLD或FPGA逻辑电路与通道综合电路；CPLD或PLD或FPGA逻辑电路用于将方波信号与硬件超转阈值转速比较，当任一通道CPLD或PLD或FPGA逻辑电路中接收的方波信号大于硬件超转阈值转速时，CPLD或PLD或FPGA逻辑电路输出该通道超转信号给通道综合电路；通道综合电路接收到任一通道超转信号时，输出超转控制信号；

上述CPU软件超转检测单元用于将方波信号与软件超转阈值转速比较，当方波信号大于软件超转阈值转速时，触发软件超转信号。

进一步地，该装置还包括频率发生电路，用于产生CPLD或PLD或FPGA逻辑电路自检的超转参考频率信号。

本发明还提供一种利用上述的辅助动力装置超转检测装置实现超转检测的方法，包括以下步骤：