[发明专利]用于检测不利地影响涡轮喷气发动机的压缩机的旋转失速的方法和设备

说明书

用于检测旋转失速的方法包括：‑确定涡轮喷气发动机的燃烧室中的静压围绕该静压的平均值的变化水平的步骤；‑相对于第一阈值(THR1)比较静压的变化水平的步骤(E110)；‑相对于第二阈值比较在涡轮喷气发动机的涡轮的出口处测得的温度的步骤(E140)；以及‑如果静压的变化水平大于第一阈值并且涡轮机出口处的温度大于第二阈值，则检测旋转失速的存在的步骤(E170)。

技术领域

本发明涉及航空涡轮机的一般领域。更具体地，本发明涉及对不利地影响装备在飞行器上的涡轮喷气发动机的压缩机的旋转失速的检测。

本发明以有利但非限制性的方式应用于装备民用飞机的涡轮喷气发动机，并且特别是在非常寒冷的天气中通常在低于-20°C的温度下起飞的涡轮喷气发动机。本发明更具体地适用于具有相对小尺寸的双转子（一个低压转子和一个高压转子）的涡轮喷气发动机，比如装备公务机的涡轮喷气发动机。实际上，具有双转子的涡轮喷气发动机的相对较小的尺寸限制了高压压缩机的尺寸和/或架构。与更大体积的发动机相比，这通常会导致高压压缩机的行为差异较大，更高容量的发动机比如是用于客机的发动机，其中高压压缩机必须尺寸更大。因此，相对较小尺寸的涡轮喷气发动机的压缩机中发生旋转失速的风险相对大于更大尺寸的涡轮喷气发动机。

背景技术

旋转失速以已知的方式是不利地影响涡轮喷气发动机的压缩机的空气动力学不稳定性，并且其特征在于存在一个或多个局部的流体袋（称为小室或分离泡），该流体袋在压缩机的周向方向上传播，其速度通常低于压缩机的旋转速度。

这种不稳定性通常会引起压缩特性弱化，特别是通过压缩机效率下降导致涡轮喷气发动机过热来体现。当启动涡轮喷气发动机时出现这种过热现象时，必须中止启动并导致无法启动涡轮喷气发动机。另外，由于存在旋转失速而导致的不稳定性是导致明显振动现象的原因，这可能导致压缩机叶片的过早磨损。

因此，容易理解能够快速且可靠地检测涡轮喷气发动机的压缩机中的旋转失速的出现的重要性。

 文献WO 2012/004506描述了一种检测技术，该检测技术结合了对与旋转失速现象相关联的若干行为特征的监控。更具体地，当确定涡轮喷气涡轮的出口处的温度相对于其在特定瞬间具有的值经受大于预定阈值的升高时，检测到不利地影响涡轮喷气发动机的压缩机的旋转失速，其对应于识别涡轮喷气发动机的异常加速，以及其速度的异常下降或压缩机的操作线（涡轮喷气发动机的燃烧室出口处的压力与风扇入口处的总压力之间的压力比）异常。

本发明提供一种替代的检测技术，特别地良好适用于在商业航空中使用的涡轮喷气发动机或用于类似尺寸的涡轮喷气发动机。

发明内容

本发明更具体地涉及一种用于检测不利地影响涡轮喷气发动机的压缩机的旋转失速的方法，该方法包括：

- 确定涡轮喷气发动机的燃烧室中的静压围绕该静压的平均值的变化水平的步骤；

- 相对于第一阈值比较静压的变化水平的步骤；

- 相对于第二阈值比较在涡轮喷气发动机的涡轮的出口处测得的温度的步骤；以及

- 如果静压的变化水平大于第一阈值并且涡轮机出口处的温度大于第二阈值，则检测旋转失速的存在的步骤。

相应地，本发明还涉及一种用于检测不利地影响涡轮喷气发动机的压缩机的旋转失速的设备，该设备包括：

- 确定模块，构造成确定涡轮喷气发动机的燃烧室中的静压围绕该静压的平均值的变化水平；

- 第一比较模块，构造成相对于第一阈值比较静压的变化水平；

- 第二比较模块，构造成相对于第二阈值比较在涡轮喷气发动机的涡轮的出口处测得的温度；以及

- 用于检测存在旋转失速的检测模块，如果静压的变化水平大于第一阈值并且低压压缩机的出口处的温度大于第二阈值，则激活该检测模块。