一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法及系统与流程

本发明属于发动机超转保护，特别涉及一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法及系统。

背景技术：

1、目前，针对航空发动机动力涡轮超转状态这一危险状态，航空发动机发动机的数控系统均设置了“动力涡轮超转保护功能”，即当动力涡轮转速达到动力涡轮转速保护值时，控制系统立即切油停车，这对于有人驾驶的单发直升机或多发直升机，采取以上超转保护方法确实能够起到有效的保护作用。

2、但是，对于无人驾驶的单发直升机而言，该措施不一定适用，单发有人机发动机超转停车后，飞行员可根据飞行高度、姿态、环境等作出正确客观的应对措施，比如选择空中再起动或自转下滑，依旧可有效保障飞行安全。但是，单发无人机缺少飞行员驾驶，发动机一旦超转保护停车，直升机将失去动力，而地面操作员较难直观感受直升机姿态和飞行环境，也就难以采取客观正确的应对措施，增加了试飞风险，同时，通过动力涡轮转速达到固定的动力涡轮转速保护值来判断的方式，无法满足复杂多样的飞行环境，在无人机缺乏机内驾驶员引起的机动性偏低的基础上，进一步加剧了单发无人直升机在发动机动力涡轮超转状态方面的保护问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，包括以下步骤：

2、分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势；

3、分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势；

4、基于动力涡轮转子变化趋势、能源供给趋势判断发动机状态；

5、根据发动机状态确定故障条件；

6、检测所述故障条件是否达到阈值；

7、当所述故障条件达到阈值时，采取保护措施。

8、更进一步地，分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势中，

9、当动力涡轮加速率小于或等于发动机正常工作动力涡轮的最大加速率时，表示动力涡轮转子变化趋势正常；

10、当动力涡轮加速率大于或等于发动机正常工作动力涡轮的最大加速率与裕度系数乘积时，表示动力涡轮转子变化趋势异常。

11、更进一步地，在分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势中，发动机操纵杆角度变化趋势包括：加速推进趋势、减速后拉趋势；

12、加速推进趋势表示能源供给趋势为燃油供给量逐步增加状态；

13、减速后拉趋势表示能源供给趋势为燃油供给量逐步减少状态。

14、更进一步地，在根据发动机状态确定故障条件中；

15、当动力涡轮转子变化趋势正常，能源供给趋势为燃油供给量逐步增加状态或燃油供给量逐步减少状态时，故障条件为：动力涡轮转速大于或等于增幅5％后的动力涡轮转速保护值；

16、当动力涡轮转子变化趋势异常，能源供给趋势为燃油供给量逐步增加或燃油供给量逐步减少状态时，故障条件为：动力涡轮转速大于或等于动力涡轮转速保护值。

17、更进一步地，当动力涡轮转子变化趋势正常，能源供给趋势为燃油供给量逐步增加状态时，上调燃气发生器转速限制值、动力涡轮进口温度限制值和动力涡轮扭矩限制值；

18、当动力涡轮转子变化趋势异常，能源供给趋势为燃油供给量逐步减少状态时，下调燃气发生器转速限制值、动力涡轮进口温度限制值和动力涡轮扭矩限制值。

19、更进一步地，保护措施为发动机停车和控制通道切换。

20、本发明还提出了一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护系统，包括：

21、第一分析单元，用于分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势；

22、第二分析单元，用于分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势；

23、判断单元，用于基于动力涡轮转子变化趋势、能源供给趋势判断发动机状态；

24、确定单元，用于根据发动机状态确定故障条件；

25、检测单元，用于检测故障条件是否达到阈值；

26、措施单元，用于当故障条件达到阈值时，采取保护措施。

27、更进一步地，分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势中，

28、当动力涡轮加速率小于或等于发动机正常工作动力涡轮的最大加速率时，表示动力涡轮转子变化趋势正常；

29、当动力涡轮加速率大于或等于发动机正常工作动力涡轮的最大加速率与裕度系数乘积时，表示动力涡轮转子变化趋势异常。

30、更进一步地，分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势中，发动机操纵杆角度变化趋势包括：加速推进趋势、减速后拉趋势，

31、加速推进趋势表示能源供给趋势为燃油供给量逐步增加状态；

32、减速后拉趋势表示能源供给趋势为燃油供给量逐步减少状态。

33、更进一步地，根据发动机状态确定故障条件中，

34、当动力涡轮转子变化趋势正常，能源供给趋势为燃油供给量逐步增加状态或燃油供给量逐步减少状态时，故障条件为：动力涡轮转速大于或等于增幅5％后的动力涡轮转速保护值；

35、当动力涡轮转子变化趋势异常，能源供给趋势为燃油供给量逐步增加或燃油供给量逐步减少状态时，故障条件为：动力涡轮转速大于或等于动力涡轮转速保护值。

36、本发明的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法及系统，在动力涡轮转子具备在超转保护转速下工作5min的能力，在破裂转速下具备工作30s的能力的基础上，允许适当短时放开动力涡轮超转保护转速；与原有技术的固定转速超转保护逻辑不同，根据发动机操纵杆角度变化趋势和动力涡轮加速率变化趋势为基础，灵活调整故障条件，改变动力涡轮转速保护值的具体值，针对不同工作环境制定了不同的超转保护策略，为直升机赢得紧急情况下的功率输出和飞行时间，保障飞行安全，弥补了缺少针对单发无人直升机超转保护方法的空白。

37、同时，兼顾对燃气发生器转速限制值、动力涡轮进口温度限制值、动力涡轮扭矩限制值和动力涡轮转速保护值进行整体调整的超转保护策略，通过上调和下调的方式，允许短时改变上述限制值，实现更快调整发动机状态的目的，进一步为飞行中的紧急情况做出了预案处理，适应实际飞行情况。

38、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，其特征在于，所述分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势中，

3.根据权利要求2所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，其特征在于，在所述分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势中，所述发动机操纵杆角度变化趋势包括：加速推进趋势、减速后拉趋势；

4.根据权利要求3所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，其特征在于，在所述根据发动机状态确定故障条件中；

5.根据权利要求4所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，其特征在于，其中，

6.根据权利要求1所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法，其特征在于，所述保护措施为发动机停车和控制通道切换。

7.一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护系统，其特征在于，所述分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势中，

9.根据权利要求8所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护系统，其特征在于，所述分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势中，所述发动机操纵杆角度变化趋势包括：加速推进趋势、减速后拉趋势，

10.根据权利要求9所述的单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护系统，其特征在于，所述根据发动机状态确定故障条件中，

技术总结本发明提出一种单发无人直升机发动机动力涡轮超转保护方法及系统，包括步骤：分析动力涡轮加速率确定动力涡轮转子变化趋势；分析发动机操纵杆角度变化趋势确定能源供给趋势；基于动力涡轮转子变化趋势、能源供给趋势判断发动机状态；根据发动机状态确定故障条件；检测故障条件是否达到阈值；当故障条件达到阈值时，采取保护措施。本发明在动力涡轮转子具备在超转保护转速下工作5min的能力，在破裂转速下具备工作30s的能力的基础上，允许适当短时放开动力涡轮超转保护转速；与原有技术的固定转速超转保护逻辑不同，灵活调整故障条件，改变动力涡轮转速保护值的具体值，针对不同工作环境制定了不同的超转保护策略。技术研发人员：邹黎,陈岗,王建岭,司键受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17