[发明专利]螺桨桨距调速器的动态补偿装置及方法

说明书

本发明涉及一种涡轮发动机螺桨推进器的动态控制，其中改变螺桨桨距从而产生螺桨速度的理想变化。调整发动机功率控制来提供螺桨桨距调速器的动态补偿。

应用螺桨的飞机推进器系统必须同时控制发动机功率和螺桨速度，这已是公知的现有技术。当飞机在地面上运输时，发动机功率是由螺距桨桨距控制，及螺桨速度是由调节发动机燃料来控制。当飞机飞行时，通常发动机功率是由控制发动机燃料来控制，而螺桨速度是由控制螺桨桨距来控制。

设置全权限数字电子控制（FADEC）来控制发动机，这在本技术领域中也是共知的。该数字电子控制基本上包括控制和补偿涡轮-螺桨组合所需的全部输入和输出信息。

发动机燃料要求在地面上控制，其原因是，当桨叶处于小桨距时因任何桨距变化将降低速度，而不是增加速度，因为许多功率被吸收掉，故地面上功率不能减少。

飞行中螺桨速度控制的一个典型例子是调节螺桨桨距来产生理想的螺桨速度。这种类型的桨距控制一般是一个积分控制，其中螺桨桨距的速率是与测得的螺桨速度误差成比例。这种类型螺桨速度控制由于涉及到螺桨极线惯性矩的动态滞后，再加上以发动机动力涡轮随飞行条件而变化，所以在某些飞行条件下具有临界的稳定性。

对螺桨速度控制一般提供动态补偿来提高螺桨调速稳定性。该动态补偿修正了规定螺桨速度误差如何调节螺桨桨距的控制规律。动态补偿应按飞行条件和发动机功率的函数关系而变化，从而产生最佳速度控制动态特性。然而现有技术中的典型螺桨控制是使用恒定的动态补偿值，这与大多数操作条件下最佳动态补偿有很大不同。

如果现有技术中，动态补偿可由螺桨控制来提供，则螺桨调速器中的硬件将大大增加其复杂性，为了在各种工作条件下提供接近最佳动态性能，这是需要的，因为在各个控制中缺少一个全权限数字电子控制附加指令，所以各控制一定要设计到系统中去。

现有技术的螺桨调速器的动态补偿是采用多种机械方式，其结果是提供了动态补偿，但却引起螺桨桨距与螺桨转速误差成比例地运动。

本发明所提供的补偿，能产生一种螺桨扭矩与螺桨速度误差成比例的变化。发动机动力涡轮扭矩与发动机动力涡轮速度成比例地变化。

本发明利用发动机燃料控制来调整发动机功率以便给螺桨桨距调速器提供动态补偿。一个典型的发动机控制是一个全权限数字电子控制（FADEC），该控制根本上包含有发动机整个工作范围内产生接近最佳动态补偿所需的全部信息。本发明不需要附加FADEC输入或输出接口。动态补偿是由FADEC软件完成，该软件要求最少的硬件。该动态补偿不需要螺桨桨距控制中的动态补偿，且不用大量硬件。

本发明给螺桨桨距调速器提供一个更接近的最佳动态补偿，并作出改进减少了硬件复杂性。本发明利用全权限数字电子控制（FADEC）来实施发动机功率的变化。

由于螺旋桨靠动力涡轮通过减速器来驱动，因此很明显发动机动力涡轮扭矩对发动机动力涡轮速度的动态补偿与螺桨扭矩对现有技术中所应用的螺桨速度稳定值的动态补偿具有相似的效果。

本发明的目的就是给根据发动机各种工作条件和飞行条件而变化的螺桨调速器提供动态补偿。

本发明另一个目的就是给螺桨桨距调速器提供动态补偿提高控制稳定性。

螺桨桨距调速器的补偿是由涡轮发动机和螺旋桨的动力来决定。补偿用功率变化可由燃料控制或油门杆角度（PLA）来加以控制。当PLA选定时，比例增益，即随动力涡轮速度变化的PLA变化也可选定。

附图简要说明：

图1    示出施加到电子发动机燃料控制的动态补偿。

图2    示出调速器和动力涡轮-螺桨组合的线性化方框图。

图3    示出如图2所示的动力涡轮-螺桨模型的简化的线性化方框图。

图4    是图2模型的简化线性化方框图。

图5    示出图1动态补偿的改进形式。

其中有一个与指定的发动机功率和飞行条件成函数关系的附加补偿。

实施本发明的最佳方式。本发明中，FADEC（全权限数字电子控制）是一个术语，用来描述一种根据通用电气公司设计的特种控制。然而，本发明也可能使用因此任何单独的电子发动机控制（EEC）。本发明提供螺桨调速器的补偿及能组合到任何合适的电子发动机燃料控制的软件中。该控制依靠油门杆角度来控制，调节油门杆角度，就可补偿桨距调速器。

发动机动力涡轮扭矩对速度动态补偿具有如螺桨扭矩对现有技术中所用的螺桨动态补偿同样基本效果，这是因为动力涡轮通过减速器接到螺桨的缘故。