[发明专利]使用压力测量进行实时间隙评估的方法和装置

说明书

公开了使用压力测量进行实时间隙评估的方法和装置。示例性方法包括相对于叶片尖端间隙在第一测量位置和第二测量位置处分别确定第一静压力测量和第二静压力测量，使用第一静压力测量和第二静压力测量确定归一化压力测量，生成转换曲线以将归一化压力测量与间隙测量相关联，以及基于实时飞行中压力测量与转换曲线的比较，调整叶片尖端间隙的主动间隙控制。

技术领域

本公开大体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及使用压力测量进行实时间隙评估的方法和装置。

背景技术

涡轮发动机是一些最广泛使用的发电技术。燃气涡轮是内燃发动机的一个示例，其使用燃烧的空气-燃料混合物以生成热气体，使涡轮旋转，从而生成动力。燃气涡轮的应用可以在飞行器、火车、轮船、发电机、气体压缩机以及泵中找到。例如，现代飞行器依靠各种燃气涡轮发动机作为推进系统的一部分来生成推力，包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机以及加力涡轮喷气发动机。这种发动机包括燃烧区段、压缩机区段、涡轮区段以及入口，以高热效率提供高功率输出。

发动机效率、稳定性以及操作温度会受到叶片尖端间隙的显著影响。例如，涡轮尖端间隙代表涡轮叶片尖端和涡轮容纳结构之间的径向距离。考虑到涡轮提供(或压缩机消耗)的功率取决于通过叶片位置区域发生的气流，因此尖端间隙的增大会导致涡轮效率的减小。因此，尖端间隙的存在会导致气流改变，影响预期的流动路径并影响涡轮效率，包括燃料消耗的潜在增大。导致尖端间隙变化的因素包括温度和转速等。可以使用基于全权限数字发动机控制(FADEC)的尖端间隙优化来实现主动间隙控制。然而，这种优化并未考虑叶片尖端损耗的进展，导致基于与新叶片尖端参数相关联的间隙测量的调整。因此，考虑到叶片尖端损耗的叶片尖端间隙的实时测量在该技术中将是受欢迎的。

发明内容

公开了使用压力测量进行实时间隙评估的方法和装置。

某些示例包括一种评估涡轮发动机中的实时叶片尖端间隙的方法，该方法包括相对于叶片尖端间隙，在第一测量位置处和第二测量位置处分别确定第一静压力测量和第二静压力测量，并且使用第一静压力测量和第二静压力测量确定归一化压力测量。该方法还包括生成转换曲线以将归一化压力测量与间隙测量相关联，以及基于实时飞行中压力测量与转换曲线的比较，调整叶片尖端间隙的主动间隙控制。

某些示例提供了一种评估涡轮发动机中的实时叶片尖端间隙的装置，该装置包括：压力传感器，该压力传感器相对于叶片尖端间隙，在第一测量位置和第二测量位置处分别确定第一静压力测量和第二静压力测量；和转换曲线生成器，转换曲线生成器使用第一静压力测量和第二静压力测量确定归一化压力测量以及生成转换曲线以将归一化压力测量与间隙测量相关联。该装置还包括主动间隙控制器，该主动间隙控制器基于实时飞行中压力测量与转换曲线的比较来调整叶片尖端间隙的主动间隙控制。

某些示例提供了一种非暂时性计算机可读介质，包括机器可读的指令，该指令在被执行时，使处理器至少基于作为处理器输入而接收的输入信号，相对于叶片尖端间隙在第一测量位置和第二测量位置处分别确定第一静压力测量和第二静压力测量，使用第一静压力测量和第二静压力测量确定归一化压力测量。该指令还使处理器生成转换曲线以将归一化压力测量与间隙测量相关联，以及基于实时飞行中压力测量与转换曲线的比较，调整叶片尖端间隙的主动间隙控制。

附图说明

图1是示例性的高旁通涡轮风扇式燃气涡轮发动机的横截面示意图。

图2A示出了在第一位置处的示例性单点压力测量，显示了当径向尖端间隙增大时的气流。

图2B示出了在第一位置处的示例性单点压力测量，显示了当径向尖端间隙减小时的气流。

图2C示出了在第二位置处的示例性单点压力测量，显示了当径向尖端间隙增大时的气流。

图2D示出了在第二位置处的示例性单点压力测量，显示了当径向尖端间隙减小时的气流。