[发明专利]具有速度补偿的飞行器辅助动力单元（APU）控制系统

说明书

具有速度补偿的飞行器辅助动力单元（APU）控制系统。公开了用于飞行器的辅助动力单元(APU)控制系统。所述APU控制系统包括：APU；一个或更多个处理器；和连接到所述一个或更多个处理器的存储器。所述存储器存储包括数据库的数据和程序代码，所述程序代码当由所述一个或更多个处理器执行时使所述APU控制系统接收指示空气密度值的一个或更多个环境信号和指示由所述APU产生的具体功率量的一个或更多个功率信号。进一步使所述APU控制系统基于所述空气密度值而确定所述APU的可变转速以及指示所述APU以所述可变转速操作。所述APU当以所述可变转速操作时持续产生所述具体功率量。

技术领域

本公开涉及一种用于飞行器的辅助动力单元(APU)控制系统。更具体地，本公开涉及一种用于补偿APU的转速以维持基本恒定的功率输出的APU控制系统。

背景技术

飞行器可以配备有燃气轮机形式的辅助动力单元(APU)。在某些大型商用飞行器中，APU提供电力以及排气。排气从APU的负载压缩机中抽出。但是，APU仅限于在地面上和非常低的高度提供排气。或者，电动飞行器包括仅提供电力的APU。电动飞行器的APU不包括负载压缩机，因此不提供排气。尽管讨论了电动飞行器，但这种方法也用在对所有非推进系统都使用电力的飞行器上。

燃气轮机通常以稳态输出速度操作以提供动力，并且在至少某些飞行器中提供排气。燃气轮机的性能受环境条件影响。具体而言，燃气轮机的功率输出和效率取决于周围条件，例如高度、空气温度、湿度和空气密度。燃气轮机功率输出的减少与高度的增加成比例。例如，与40,000英尺(约12,192米)的高度相比，海平面上的空气密度大约高三倍。空气密度的降低也降低了进入燃气轮机的空气质量流量。因此，与海平面相比，燃气轮机在40,000英尺的高度仅能产生大约四分之一的功率。

飞行器上发现的现有APU通常尺寸过大以适应潜在的冲击载荷，当负载需求在非常短的时间段内大量增加时，就会发生这种冲击载荷。更具体地，涡轮机的尺寸被确定为具有足够的转子惯性，从而冲击载荷不会导致转速下降到预定频率以下。但是，尺寸过大的APU会增加飞行器的质量。

针对这些和其他考虑，提出了本文的公开。

发明内容

根据若干个方面，公开了一种用于飞行器的辅助动力单元(APU)控制系统。所述APU控制系统包括：APU；一个或更多个处理器；和连接到所述一个或更多个处理器的存储器。所述存储器存储包括数据库的数据和程序代码，所述程序代码当由所述一个或更多个处理器执行时使所述APU控制系统接收指示空气密度值的一个或更多个环境信号和指示由所述APU产生的具体功率量的一个或更多个功率信号。进一步使所述系统基于所述空气密度值而确定所述APU的可变转速。进一步使所述系统指示所述APU以所述可变转速操作。所述APU当以所述可变转速操作时持续产生所述具体功率量。

根据本公开的另一个方面，公开了一种飞行器。所述飞行器包括APU控制系统、包括输出轴的APU、驱动地连接到所述APU的所述输出轴的一个或更多个发电机、与所述APU电连通的一个或更多个处理器、以及连接到所述一个或更多个处理器的存储器。所述存储器存储包括数据库的数据和程序代码，所述程序代码当由所述一个或更多个处理器执行时使所述APU控制系统接收指示空气密度值的一个或更多个环境信号和指示由所述APU产生的具体功率量的一个或更多个功率信号。进一步使所述系统基于所述空气密度值而确定所述APU的可变转速。进一步使所述系统指示所述APU以所述可变转速操作。所述APU当以所述可变转速操作时持续产生所述具体功率量。

根据本公开的又一个方面，公开了一种调节飞行器中的APU的可变转速的方法，该方法包括由计算机接收指示空气密度值的一个或更多个环境信号和指示由所述APU产生的具体功率量的一个或更多个功率信号。该方法还包括由所述计算机基于所述空气密度值而确定所述APU的可变转速。该方法还包括指示所述APU以所述可变转速操作，其中，所述APU当以所述可变转速操作时持续产生所述具体功率量。