用于保護飛行器渦輪機計算機免于速度測量誤差的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于保護諸如直升機之類的飛行器上的渦輪機計算機(例如，輔助動力單元APU)免于速度測量誤差的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域?qū)儆陲w行器渦輪機領(lǐng)域，并且更具體地，屬于用于調(diào)節(jié)這些渦輪機的行為的飛行器渦輪機計算機領(lǐng)域。這些計算機可以在相同殼體中容納一個調(diào)節(jié)通道和一個監(jiān)測通道或一個防止速度測量誤差的通道，與這些通道被裝配到兩個分開的殼體中的方案相比，這使成本更節(jié)約、重量更輕。
[0003]調(diào)節(jié)通道的功能在于調(diào)節(jié)渦輪機速度。然而，該調(diào)節(jié)通道的故障會導(dǎo)致渦輪軸的超速。實際上，當(dāng)該軸斷裂時，由氣體提供給渦輪的功率不再被該軸所驅(qū)動的設(shè)備吸收，并且渦輪旋轉(zhuǎn)速度極快地增加。這樣的極快的超速導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)部件的破損和/或與旋轉(zhuǎn)盤的分離。隨后由于離心力，這些旋轉(zhuǎn)部件劇烈地向外突出，并且能夠穿過圍繞渦輪的殼體，從而對發(fā)動機造成非常重大的損害，并且危及到飛行器及其乘客。
[0004]監(jiān)測通道的目的在于防止發(fā)生這樣的超速。監(jiān)測通道包括與流體力學(xué)組件相關(guān)的電子組件。該電子組件測量轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度。電子組件如果檢測到速度測量誤差，則控制該流體力學(xué)組件，這完全切斷了渦輪機的燃料供給。
[0005]在一種已知的方式中，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度是采用至少兩個獨立的傳感器來進(jìn)行測量的，一個傳感器用于調(diào)節(jié)通道，另一傳感器用于監(jiān)測通道。代表渦輪機變速箱和氣體發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)速度的頻率是用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度(調(diào)節(jié))和用于防止相關(guān)的超速啟動(監(jiān)測)的主要變量。
[0006]由于安全分析已經(jīng)揭示這些頻率和渦輪機發(fā)生超速之間的直接聯(lián)系，因此本發(fā)明的目的在于通過保證不存在可能導(dǎo)致未保護的超速的共模誤差來提供一種用于保護渦輪機計算機免于速度測量誤差的裝置和方法，從而使得能夠確保頻率測量的精度尤其用來避免任何低估的速度測量。該約束根據(jù)ARP4754FDALA標(biāo)準(zhǔn)(災(zāi)難性)的用于保證最高安全級別的需要來施加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及一種用于保護飛行器渦輪機計算機免于速度測量誤差的裝置，包括:
[0008]位于速度調(diào)節(jié)通道上:
[0009]渦輪機變速箱軸的速度傳感器，
[0010]速度測量電路，
[0011]速度調(diào)節(jié)電路，
[0012]位于監(jiān)測通道上:
[0013]渦輪機氣體發(fā)生器軸的速度傳感器，
[0014]速度測量電路，
[0015]渦輪機停止控制電路，
[0016]其特征在于，每個通道使用能夠消除共模誤差的不同特征，其中，每個速度傳感器提供偽正弦頻率信號，并且其中，所述裝置包括:在每個通道上的速度監(jiān)測電路，執(zhí)行所述頻率信號與最小閾值的比較并當(dāng)測得的頻率低于所述最小閾值時提供誤差信號；共有速度交叉檢查電路，檢測兩個頻率之間的確定偏差的溢出，使得所監(jiān)測的偏差大于最大的偏差或所監(jiān)測的偏差小于與一個傳感器的頻率周期的損耗相對應(yīng)的最小偏差；以及，用于對這些誤差信號和所述確定偏差的溢出進(jìn)行分析來控制所述渦輪機停止的裝置。
[0017]有利地，所述速度傳感器為不同技術(shù)并具有不同數(shù)量的齒的轉(zhuǎn)輪。
[0018]有利地，所述軸為以不同旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的不同的軸。
[0019]有利地，所述頻率信號為不同頻率的信號，使得兩個信號之一的周期損耗或兩個信號的周期損耗同時導(dǎo)致兩個速度之間的異常偏差，所述異常偏差大于輔助動力單元的最大加速度并且遠(yuǎn)大于在軸最大扭力下的速度偏差。
[0020]有利地，所述頻率信號在不同的電子線路上傳送。
[0021 ] 有利地，所述頻率信號由不同的電路板所使用。
[0022]有利地，本發(fā)明的裝置包括可每個通道上的線路斷開檢測電路。
[0023]有利地，所述渦輪機為輔助動力單元(APU)。本發(fā)明可以涉及一種用于實現(xiàn)此類裝置的飛行器，例如直升機。
[0024]本發(fā)明還涉及一種用于保護飛行器渦輪機計算機免于速度測量誤差的方法，所述飛行器包括氣體發(fā)生器、空氣壓縮機、變速箱和供電單元，所述計算機包括速度調(diào)節(jié)通道和監(jiān)測通道，所述調(diào)節(jié)通道使用變速箱軸的速度傳感器的頻率，所述監(jiān)測通道使用氣體發(fā)生器軸的速度傳感器的頻率，
[0025]其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0026]測量每個通道上的頻率信號，
[0027]通過與最小閾值進(jìn)行比較來檢查每個頻率信號的相干性，
[0028]將這些頻率信號相互比較以檢測這些頻率之間的偏差，
[0029]在偏差大于確定值時停止渦輪機。
[0030]有利地，在所述渦輪機啟動控制之后，當(dāng)在預(yù)定時間內(nèi)至少在一個通道上檢測到不存在頻率信號時，停止所述渦輪機。有利地，當(dāng)操作中頻率信號丟失時，停止所述渦輪機。
[0031]有利地，當(dāng)達(dá)到最小頻率Fmin并且信號相干時，進(jìn)行以下額外的檢查:
[0032]在調(diào)節(jié)通道側(cè)，在檢測到可能性不大的速度變化時，停止所述渦輪機，確認(rèn)發(fā)生一個或數(shù)個周期損耗導(dǎo)致了該檢測，所述調(diào)節(jié)通道確定該異常并停止所述渦輪機，
[0033]在監(jiān)測通道側(cè)，在檢測到所述監(jiān)測通道的速度信號的齒損耗時，停止所述渦輪機，所述監(jiān)測通道確定該異常并停止所述渦輪機。
[0034]有利地，當(dāng)未達(dá)到最小頻率Fmin時，進(jìn)行以下額外的檢查:
[0035]在調(diào)節(jié)通道側(cè)，當(dāng)頻率大于所述最小Fmin時，在檢測到所述調(diào)節(jié)通道的速度在指定時間內(nèi)未超過低速的情況下，停止所述渦輪機，所述調(diào)節(jié)通道確定該異常并停止所述渦輪機。
【附圖說明】
[0036]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于保護飛行器渦輪機計算機免于速度測量誤差的裝置。
[0037]圖2示出了本發(fā)明的裝置的速度測量電路的一個示例性實施例。
【具體實施方式】
[0038]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的用于保護飛行器渦輪機計算機免于速度測量誤差的裝置包括速度調(diào)節(jié)通道10和用于監(jiān)測速度測量誤差的通道11。在輸入端El處，調(diào)節(jié)通道10利用速度傳感器來測量變速箱軸的旋轉(zhuǎn)速度，速度傳感器例如為面向安裝在該軸上的發(fā)音輪20的齒所設(shè)置的磁性傳感器21。
[0039]在輸入端E2處，監(jiān)測通道11利用速度傳感器來測量渦輪機氣體發(fā)生器軸的旋轉(zhuǎn)速度，速度傳感器例如為面向安裝在該軸上的發(fā)音輪30的齒所設(shè)置的磁性傳感器31。這兩個通道產(chǎn)生不同的頻率，由此產(chǎn)生的兩個頻率的相干檢查36在監(jiān)測通道11中進(jìn)行。
[0040]圖1示出了分別設(shè)置在渦輪機12、傳感器13、線路14以及電子控制單元(ECT) 15中的針對兩個通道10和11的本發(fā)明的裝置的各個電路。
[0041]在調(diào)節(jié)通道10中，本發(fā)明的裝置包括:
[0042]發(fā)音輪20，
[0043]渦輪機變速箱軸的速度傳感器21，該速度傳感器21提供最大能夠達(dá)到35伏電壓峰-峰值的偽正弦頻率信號，
[0044]布線電路22，該布線電路22傳送該偽正弦信號，
[0045]在圖2中詳細(xì)示出的用于對該偽正弦信號進(jìn)行整形的電路23，該電路23提供在O伏(V)至5伏電平之間變化的方形頻率信號并檢測可能的布線斷開，
[0046]速度測量電路24，該速度測量電路24提供以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為單位的速度測量值，
[0047]速度監(jiān)測電路25，該速度監(jiān)測電路25執(zhí)行與最小閾值的比較，檢查在指定時間內(nèi)是否超過低速(underspeed)，監(jiān)測可能性不大的速度變化，并且可能提供速度問題檢測信號SI，
[0048]速度調(diào)節(jié)電路26。
[0049]在監(jiān)測通道11中，本發(fā)明的裝置包括:
[0050]發(fā)音輪30，該發(fā)音輪30的技術(shù)在于具有旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)速度和不同于發(fā)音輪20的齒的多個齒，
[0051]渦輪機氣體發(fā)生器軸的速度傳感器31，該速度傳感器31提供與傳感器21的偽正弦頻率信號頻率不同的偽正弦頻率信號，該偽正弦頻率信號能夠達(dá)到最大35伏的電壓峰-峰值，
[0052]布線電路32，該布線電路32通過與電路22不同的布線利用特定的電線束來傳送這個偽正弦頻率信號，
[0053]用于對與電路23的偽正弦信號不同的這個偽正弦信號進(jìn)行整形的電路33，該電路33提供在O伏至5伏電平之間變化的方形頻率信號，并檢測可能的布線斷開，
[0054]速度測量電路34，該速度測量電路34提供以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為單位的與電路24不同的速度測量值，
[0055]速度監(jiān)測電路35，該速度監(jiān)測電路35執(zhí)行與最小閾值的比較并可能提供速度問題檢測信號S2，
[0056]用于對電路24和34所獲得的速度進(jìn)行交叉檢查的電路36，該電路36通過對兩個信號之一的周期損耗進(jìn)行檢測或同時對兩個信號的周期損耗進(jìn)行檢測來檢測兩個速度之間的異常偏差，信號的周期損耗導(dǎo)致兩個速度之間的異常偏差，該異常偏差大于APU的最大加速度并且遠(yuǎn)大于在軸最大扭力下的速度偏差，并且該電路36提供用于對兩個通道10和11的速度進(jìn)行交叉檢查的信號S3，
[0057]在檢測到超速或檢測到速度信號的缺齒的情況下，用于能夠控制渦輪機停止的電路37。
[0058]本發(fā)明的裝置以如下方式操作:<