用於渦輪噴氣發動機的引擎艙的控制系統的製作方法

2023-07-31 00:09:46 1

專利名稱：用於渦輪噴氣發動機的引擎艙的控制系統的製作方法
用於渦輪噴氣發動機的引擎艙的控制系統
本發明涉及一種用於安裝在渦輪噴氣發動機的引擎艙上的電子控制系 統，該引擎艙包括多個電子機械操作元件，本發明還涉及安裝有上述控制系 統的引擎艙和航空器。
航空器由幾個渦輪噴氣發動機驅動，每個渦輪噴氣發動機均安置在一個 引擎搶內，該引擎艙內還容納有一組與其運轉關聯的輔助驅動裝置，在渦輪 噴氣發動機運轉或者停止的時候，該輔助驅動裝置執行各種各樣的功能。這 些輔助驅動裝置特別包括用於驅動推力換向器的電子機械或者液壓機械系 統，和用於驅動外罩的電子機械或者液壓機械系統，該外罩被設計用於允許 對渦輪噴氣發動機進行維修操作。
推力換向器的作用在於，當航空器著陸時，通過將渦輪噴氣發動機產生 的推力的至少一部分轉向前方來增加航空器的制動能力。在這種情況下，換 向器使將渦輪噴氣發動機噴出的全部或者部分氣流輸送至引擎艙前部成為 可能，因此產生可以增加航空器輪子的制動的反向推力。為了實現這個目的， 推力換向器包括設置於引擎搶任一側上的可活動的引擎外罩，該引擎外罩可 以在展開位置和收起位置之間活動，在展開位置上，在制動期間在引擎艙內
打開一條可以供轉向的蒸汽通過的通道；在收起位置上，在渦輪發動機正常 工作或者航空器已經停止的情況下關閉該通道。除了用於驅動推力換向器的 機械系統之外， 一個補充的機械系統使推力換向器沿徑向展開成為可能，推 力換向器為了這個目的被分成兩個可活動的半部，以便能夠進入渦輪噴氣發 動機被換向器包圍的部分，以使得維修操作可以進行。
因此，在引擎艙內裝有三個主要的輔助驅動系統，即為了渦輪噴氣發 動機的維修用於引擎外罩的徑向打開的驅動系統、用於推力換向器的可活動 引擎外罩的展開和收起的驅動系統和用於推力換向器的兩個半部的徑向打 開的驅動系統。
目前，這些驅動系統主要由液壓或者氣壓缸帶動工作。這些汽缸需要用 於傳輸加壓流體的系統，該加壓流體通過從渦輪噴氣發動才幾吸入空氣或者通 過接入航空器的液壓迴路獲得。然而，那樣的系統體積龐大而且需要相當大 量的維修，這是因為液壓或者氣壓系統中的輕微洩露會帶來對換向器或者引 擎艙中的其他部分造成損害的後果。此外，液壓或氣壓缸經常輸出可用的最 大功率，這會引起設備的過早磨損。
為了減輕氣壓和液壓系統的相關不足，引擎艙製造者和設備供應商試圖 替換它們並儘可能多地使用電子驅動系統，以便能夠精簡引擎艙並簡化其操 作，特別是必要的維修周期以及液壓或氣壓流體的管理。已經存在某種用於 渦輪噴氣發動機的維修的引擎外罩，該引擎外罩由電子汽缸驅動，而且在文
獻號為EP 0 834 089的文獻中揭示了 一種電驅動的推力換向器。
電子驅動系統可以根據這些系統的才喿作所真正必須的能量，進行最佳的 能源管理，而只佔用引擎艙內較少的空間且不需要用於加壓流體的循環的通 路。
然而，因為在引擎艙中減少了可利用的空間，所以對於生產者來說安裝 和保護它們依然是一個重點關心的問題。目前，用來完成引擎搶的前述輔助 功能之一的每個電子驅動系統包括至少一個電子汽缸，由相應的電機驅動， 並由適當的特別設在那裡的控制電子器件控制。需要注意的是，這些控制電 子器件必須被保護而不被高溫、震蕩和其他可能損壞這些電路的因素所損 壞，這在空間要求、安裝和維修的複雜性和成本方面卻是障礙。
本發明的目的在於減輕上述不足，並因為這個原因本發明提供了 一種被 設計安裝在渦輪噴氣發動機的引擎艙上的電子控制系統，該渦輪噴氣發動機 包括多個電子機械操作元件，該多個電子機械操作元件安裝在所述渦輪噴氣 發動機上的多個輔助驅動裝置上，其特徵在於控制系統包括一個電子控制箱，該電子控制箱包括多個控制輸入端和多個輸出端，該多個控制輸入端用 於連接到控制元件，該多個輸出端連接至輔助驅動裝置上的電子機械操作元 件，所述控制箱能將每個接收到的命令轉換成操作至少一個相應的電子機械 操作元件的指令序列。
必須被很好的理解是，向安裝在推力換向器上的可活動的引擎外罩提供 驅動的電子機械才喿作元件通常是由通用的控制電子器件控制的，這些電子控 制器件能夠給電子機械操作元件輸送大量電能以使他們能夠實現他們的功 能。另一方面，電子機械操作元件移動維修外罩或者徑向打開半個換向器的 操作僅在陸地上當航空器完全停止時被進行，而且相對於在航空器制動期間 移動推力換向器上的可活動的引擎外罩來說只需要相對較低的能量。
因此，通過提供包括集中化電子控制箱的控制系統，這使將所有目前存 在的電子系統聯合起來，在沒有加大可用電能的情況下驅動每個電子機械操 作元件成為可能。特別地，初始地可利用於在飛行過程中操作推力換向器的
能量足夠在地面上對滑動門(trappes)進行操作，因此不需要4是供更大的能 量。而且，這樣的控制系統，在一方面，使把所有這些驅動系統安置在一個 同樣的安全位置成為可能，以及另一方面，使防止某種電子功能的冗餘成為 可能。從而，電子機械操作元件可顯著地更輕，因為它不再需要為每個電子 機械操作元件聯繫特定的電子驅動元件，而且布置在電子控制箱中的同 一個 驅動系統驅動用於完成同一種功能的電子機械操作元件。而且，驅動電子機 械操作元件的系統是一個對熱和震蕩特別敏感的部分，因此必須被進行有效 地保護。將驅動系統結合在同一箱體中，僅僅這個箱體需要被保護而不被高 溫和震蕩所損壞，在其他情況下，這將允許全面減輕整體結構和使用更小更 輕的電子機械操作元件，因此也會使安裝、測試和維修更加簡易。
有利的是，該電子控制箱設有至少一個狀態輸入端，該輸入端用於從至 少一個與至少一個電子機械執行元件相聯繫的傳感器接收狀態信息。
優選地，電子控制箱包括能夠從渦輪噴氣發動機的控制系統接收和/或向渦輪噴氣發動機的控制系統傳送狀態信息的裝置。
這些渦輪噴氣發動機的狀態和操作數據可被有利地用作被執行用來驅 動一個或者多個電子機械操作元件的操作指令序列的參數。而且，航空器的 飛行員可以持續地獲知輔助驅動裝置的狀態和操作指令序列執行的進程。
有利的是，電子控制箱包括至少一個用於容納專用於驅動至少一個輔助 驅動裝置的電子控制電路板的位置。因此，在升級時更換控制電子器件是容 易的，例如，不用更換整個電子控制箱。優選地，電子控制箱能夠容納至少 一個針對每個輔助驅動裝置的專用的電子控制電路板。在這種方式下，用於
被升級。
有利的是，電子控制箱包括控制輸入端，該控制輸入端用於驅動輔助維 修驅動裝置，並被設計為由"常閉式"按鈕激活。
還有利的是，電子控制箱， 一方面包括至少一個電源模塊，另一方麵包 括至少一個電子控制模塊。特別地，在引擎艙內為安裝元件提供的可利用空 間是非常有限的，並且為了將電子控制箱更方便地安裝在引擎艙內，可把電 子控制箱分成更小的模塊是值得的。
本發明還涉及一種用於安裝在渦輪噴氣發動機上的引擎艙，該引擎艙包 括至少一個用於允許渦輪噴氣發動機的維修操作的可活動外罩以及至少一 個推力換向器，該推力換向器包括至少一個可活動的引擎外罩，每個維修外 罩和可活動的引擎外罩被設計以便被至少一個安裝有至少一個電子機械操 作元件的驅動裝置驅動，其特徵在於，該引擎艙安裝有以上描述的控制系統， 能夠大體地集中控制操作和指令序列的執行以操作專用於所述維修外罩和 所述可活動的引擎外罩的驅動裝置。
有利的是，安裝在設計用於維修功能的驅動裝置上的電子機械操作元件
由至少一個與控制系統連接的"常閉式"4要^L激活。
還有利的是，控制系統的電子控制箱安裝在推力換向器的前部框架內。
優選地，電子控制箱被分成至少兩個相互連接的組件。特別地，當提供 的可用空間減少時， 一個電子控制箱再分成至少兩個組件可使其能夠更加地 簡單地安裝在引擎艙內。
另外，本發明還涉及一種航空器，其特徵在於該航空器安裝有多個渦輪 噴氣發動機，每個渦輪噴氣發動機都安置在如上所述的引擎艙中。
根據下面的參照相關附圖的文字描述，本發明的應用將會得到更好的理 解，其中


圖1是根據本發明安裝有控制系統的引擎艙的立體分解圖2是安裝在圖1的引擎艙上的推力換向器在打開狀態時的立體圖，該 打開狀態稱為"翻轉的發動機"狀態；
圖3是安裝在圖1的引擎艙內的控制系統的原理圖。
在描述本發明的實施例之前，需要著重說明的是，本發明不局限於特定 的引擎艙結構。雖然是通過安裝有格柵式(grille)換向器的引擎搶進行描述 的，但是本發明也可以應用不同設計的引擎艙，特別地，採用帶門的推力換 向器。
圖1顯示了容納有渦輪噴氣發動機2並組裝有推力換向器3的引擎艙1的的局部示意圖。推力換向器3具有一個被布置在引擎艙1後部並被分成兩個 半部41的結構，該兩個半部41設置在引擎搶1的兩側且每個都包括半圓形 的可活動的引擎外罩4。每個可活動的引擎外罩4可被移動從而能夠滑動以 便顯現換向器槳片的格柵5，該換向器槳片位於可活動的引擎外罩4和渦輪 噴氣發動機2的氣流被轉向通過的區域之間。隔斷門6設置在結構中以便能 夠樞轉並從他們不能阻礙氣流通行的位置運動到阻隔氣流通行的位置。為了協調可活動的引擎外罩4的打開與隔斷門6的阻隔位置，後者通過鉸鏈逐個 與其中一個可活動的引擎外罩4機械地連接，並通過杆系統(未圖示)連接 到固定結構上。
可活動的引擎外罩4的運動是由一組安裝在推力換向器3的前部框架9 上的汽缸8a、 8b驅動而沿著該結構的外部的運動，該推力換向器3中安裝 有電機10和分別與汽缸8a、 8b連接並用於驅動他們的撓性傳輸軸(未圖示)。
更加具體地，每個可活動的引擎外罩4可以在三個汽缸8a、 8b的作用 下#皮調動，該三個汽缸8a、 8b由一個電才幾10驅動，包4舌一個中心汽缸8a 和兩個附加汽缸8b。電機10輸出的能量首先通過兩個撓性傳輸軸被分配到 中心汽缸8a,然後通過其他撓性傳輸軸被分配到附加汽缸8b。
另夕卜，推力換向器3的每個半部41可被移動並安裝有由電機35驅動的 側向電子汽缸12，並且允許每個半部41徑向打開以便對渦輪噴氣發動機2 被推力換向器3圍繞的部分進行維修操作。
在推力換向器3的上遊，引擎艙l包括兩個外罩13，該兩個外罩13設 置在引擎搶1的兩邊，每個外罩13可被由電機36驅動的兩個電子汽缸14 帶動而移動，以打開引擎艙1並允許在維修操作期間能夠進入渦輪噴氣發動 機2。
所有的電子汽缸8a、 8b、 12、 14均由電子控制箱15控制，該電子控制 箱15—方面包括用於驅動汽缸8a、 8b、 12、 14的電子才莫塊15a，另一方面 包括用於為電機10、 35、 36的運轉提供所需能量的電源模塊15b。這個電 子控制箱15同汽缸8a、 8b、 12、 14形成裝配在推力換向器3的前部框架9 內的控制系統。這樣的控制系統被示意性地描述在圖3中。
電子控制箱15的電子模塊15a包括用於分別控制外罩13打開和閉合的 控制輸入端16、 17,用於控制推力換向器3的半部41的徑向打開和閉合以 便維修操作的控制輸入端18、 19，以及用於驅動可活動的引擎外罩4的打 開和閉合來完成他們的推力換向功能的控制輸入端20、 21。
控制輸入端16、 17、 18、 19由設置在引擎艙l的外表面上的"常閉式，， 按鈕37、 38、 40激活。控制輸入端20、 21與渦輪噴氣發動機的控制系統 22連接，該控制系統被稱為FADEC (全權限數字電子控制)。
另夕卜，FADEC22通過多個信息輸入端23與電子模塊15a連接，其用於 接收渦輪噴氣發動機的各種運轉參數，例如扇葉速度、渦輪噴氣發動機的氣 流壓力值、和任何其他可以被電子控制箱15利用以便以適當的方式來驅動 汽缸8a、 8b、 12、 14的參數。
這些汽缸8a、 8b、 12、 14中的每一個都被連接在輸出端25、 26、 27上， 通過這些輸出端向驅動汽缸8a， 8b, 12, 14的電機10, 35， 36傳送必需的 電能，以便使它們依照激活的命令以適當的方式運轉。為此，電子模塊15a 容納有電路板(未示出)，該電路板是專用的並且每個執行至少一個與設計 的功能相匹配的控制指令序列。因此，電子模塊15a安置有至少一個為了外 罩13的打開和閉合而用於執行指令序列的電路板，為了維修操作時推力換 向器3的半部41的徑向打開和閉合而用於執行指令序列的電路板，和為了 可活動的推力換向器引擎外罩4的打開和閉合而用於執行指令序列的電路 板。變壓器42使電壓在接收到的電能的電壓和根據電機10、 35、 36被激活 時輸出端25、 26、 27所需要的電能的電壓之間進行轉換成為可能。
而且，需要注意的是， 一方面，每個汽缸8a、 8b、 12、 14被安裝有狀 態感應器30,且在另一方面，每個驅動汽缸8a、 8b、 12、 14的電機10、 35、 36被安裝有速度感應器31，該速度感應器31被用於測量電機10、 35、 36 的速度。每個狀態感應器30和每個速度感應器31通過狀態輸入端32、 33 與電子模塊15a連接，該狀態輸入端32、 33用來收集狀態和速度信息以及， 需要時，將該狀態和速度信息作為驅動汽缸8a、 8b、 12、 14的指令序列中 的參數。
希望命令外罩13打開的使用者可以按照如下方式進行。首先，使用者 按下指定用於使外罩13打開的"常閉式"按鈕37。通過這樣做，可以激活 相應的控制輸入端16,而該控制輸入端16可觸發適當的操作序列的執行， 該操作序列由設置在電子模塊15a上並專用於外罩13的打開和閉合的電路 板執行。這個序列的執行控制並調節傳送至電機36用來激活汽缸14的能量。 一旦打開，使用者可以進行維修工作。當維修工作結束時，使用者可通過按 下相應的用於激活控制輸入端17的"常閉式"按鈕38來命令外罩13閉合。 以同樣的方式，可以觸發與閉合相應的指令序列的執行，該指令序列由專用 於外罩13的電路板執行。
"常閉式"按鈕37、 38的使用因為安全性而被特別地推薦。特別地， 這些按鈕要求操作者提供恆定的壓力以便用於外罩13打開和閉合的指令序 列能夠被執行。如果操作者在打開或者閉合指令序列結束之前釋放按鈕37、 38,指令序列即被停止。
還應該注意的是驅動外罩13隻有在陸地上當渦輪噴氣發動機2停止時 才會發生。在激活適當的才喿作序列之前，可能根據來源於FADEC22的信息 輸入端23的信息來核實渦輪噴氣發動機2的運轉情況，並且在合適的情況 下阻止有關外罩13打開和閉合的指令序列的執行。
以相同的方式，希望命令推力換向器3的半部41徑向打開以便在渦輪 噴氣發動機2被所述推力換向器3包圍的部分上進行維修操作的使用者可以 按照下述程序進行。首先，使用者按下指定用於使半部41徑向打開的"常 閉式"按鈕39。通過這樣做，使用者可以激活相應的控制輸入端18,該控 制輸入端18可觸發適當的操作序列的執行，該操作序列由專用於半部41的 徑向打開和閉合併設置在電子模塊15a上的電路板執行。這個序列的執行控 制並調節傳送至電機35用來激活汽缸12的能量。當維修工作結束時，使用 者可通過按下相應的可激活控制輸入端19的"常閉式"按鈕40來命令推力 換向器3的半部41閉合。以同樣的方式，使用者可以觸發與半部41的閉合
相應的操作指令序列的執行，該指令序列由專用的電路板執行。
如上所述，半部41的徑向活動只有在渦輪噴氣發動機2停止時才會發 生。在激活適當的操作序列之前，根據特定的信息輸入端的輸入信息對渦輪 噴氣發動機2的運轉情況進行檢測，並在合適的情況下阻止用於半部41打 開或者閉合的指令序列的執行。需要注意的是，通常在能夠徑向打開半部 41之前還需要打開可活動的引擎外罩4。
可活動的引擎外罩4由汽缸8a、 8b驅動。這個動作由航空器的駕駛員 從駕駛搶內給出命令。後者在控制面板上啟動相應的指令，該指令被轉發至 FADEC 22，然後通過控制輸入端20或者21傳至電子模塊15a,這是根據飛 行員是命令了可活動的引擎外罩4打開還是閉合。
控制輸入端20、 21的激活引發適當的操作指令在電路板上的執行，該 電路板設置在電子模塊15a上並專用於可活動的推力換向器引擎外罩4的驅 動。通過信息輸入端23從渦輪噴氣發動機2上收集運轉信息使得根據渦輪 噴氣發動機2的各種參數來修改操作序列成為可能，該各種參數例如渦輪噴 氣發動機的運轉速度。
應該被注意的是，外罩13和推力換向器3的半部41僅僅在地面上當渦 輪噴氣發動機停止的時候被驅動。所需的最大總電能是在受到最強烈的力的 情況下，用於驅動汽缸8a、 8b、 12、 14 (也就是在推力換向期間驅動可活動 的引擎外罩4的汽缸8a、 8b)所需要的電能。因此，電源供應模塊15b被制 作成能夠在推力換向的模式下釋放足夠驅動可活動的引擎外罩4的最大電 能，當航空器停止時，在進行維修操作期間，這個電能足夠打開外罩13和 半部41。因此，相對於現有的電源模塊沒有必要增大電源模塊15b。
儘管以上結合具體實施例對本發明進行了說明，但4艮明顯，本發明並不 是僅限於這些實施例，本發明包含所有描述內容的技術上的等同物以及它們 的結合，如果後者包括在本發明的文本中。需要被特別注意的是，本發明不
局限於通過電子機械操作元件實現推力換向功能和維修功能的裝置，也可能 涉及任何其他的被電子地控制並結合到渦輪噴氣發動機引擎艙內的其他功能。
權利要求
1.一種電子控制系統，該電子控制系統用於安裝在渦輪噴氣發動機(2)的引擎艙(1)上，該電子控制系統包括多個電子機械操作元件(8a、8b、12、14)，該多個電子機械操作元件(8a、8b、12、14)安裝在所述渦輪噴氣發動機上的多個輔助驅動裝置上，其特徵在於，所述控制系統包括電子控制箱(15)，該電子控制箱(15)包括多個控制輸入端(16至21)和多個輸出端(25至27)，該多個控制輸入端(16至21)用於連接到控制元件(37至40)，該多個輸出端(25至27)連接至所述輔助驅動裝置上的所述電子機械操作元件，所述控制箱能將每個接收到的命令轉換成操作至少一個相應的電子機械操作元件的指令序列。
2. 如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述電子控制箱(15) 包括至少一個狀態輸入端(32、 33)，該至少一個狀態輸入端用於(32、 33) 從至少一個與至少一個電子機械操作元件(8a、 8b、 12、 14)相聯繫的感應 器(31、 32)接收狀態信息。
3. 如權利要求1或2所述的控制系統，其特徵在於，所述電子控制箱 (15)包括能夠從所述渦輪噴氣發動機的控制系統(22)接收和/或向所述渦輪噴氣發動機的控制系統(22)傳送狀態信息的裝置(23)。
4. 如權利要求1至3中任一權利要求所述的控制系統，其特徵在於， 所述電子控制箱(15)包括至少一個用於容納專用於驅動至少一個輔助驅動 裝置的電子控制線路板的位置。
5. 如權利要求1至4中任一權利要求所述的控制系統，其特徵在於， 所述電子控制箱(15)包括專用於驅動輔助維修驅動裝置的控制輸入端(16 至19)，所述控制輸入端(16至19)被設計由"常閉式"按鈕(37至40)激活。
6. 如權利要求1至5中任一權利要求所述的控制系統，其特徵在於， 所述電子控制箱(15)， 一方面包括至少一個電源模塊(15b)和，另一方面 包括至少一個電子控制模塊(15a)。
7. —種引擎艙(1 ),該引擎艙(1)被設計用於安裝渦輪噴氣發動機(2 ) 該引擎搶(1)包括至少一個用於允許渦輪噴氣發動機維修操作的可活動外 罩(13)以及至少一個推力換向器(3)，該推力換向器(3)包括至少一個 可活動的引擎外罩(4),每個所述維修外罩和所述可活動的引擎外罩(4) 被設計以便被至少一個安裝有至少一個電子機械操作元件(8a、 8b、 14)的 驅動裝置來驅動，其特徵在於，所述引擎搶(1)安裝有如權利要求1至6 任一權利要求所述的控制系統，所述的控制系統主要能夠集中控制操作和指 令序列的執行以操作專用於所述維修外罩和所述可活動的引擎外罩的所述 驅動裝置。
8. 如權利要求7所述的引擎艙(1),其特徵在於，安裝在設計用於維 修功能的驅動裝置上的所述電子機械操作元件(12、 14)由至少一個與控制 系統連接的"常閉式，，按鈕(37至40)激活。
9. 如權利要求7或8所述的引擎艙(1 ),其特徵在於，所述控制系統 的所述電子控制箱(15 )被安裝在所述推力換向器(3 )的前部框架(9 )內。
10. 如權利要求7至9中任一權利要求所述的引擎艙(1 )，其特徵在於， 所述電子控制箱(15)被分成至少兩個互相連接的組件(15a、 15b)。
11. 一種航空器，其特徵在於，所述航空器安裝有多個渦輪噴氣發動機 (2 ),每個渦輪噴氣發動機(2 )被安置在如權利要求7至10中任一權利要求所述的引擎艙(1)中。
全文摘要
本發明涉及一種用於渦輪噴氣發動機的引擎艙的電子控制系統，包括用於多個驅動裝置的多個電子機械操作元件(8a、8b、12、14)，該多個驅動裝置作為渦輪噴氣發動機的輔助部分。本發明的特徵在於該控制系統包括電子控制箱(15)，該電子控制箱(15)包括多個控制輸入端(16至21)和多個輸出端(25至27)，該多個控制輸入端(16至21)用於連接到控制元件(37至40)，該多個輸出端(25至27)連接至輔助驅動裝置上的電子機械操作元件。該控制箱可將每個接收到的命令轉換成操作至少一個相應的電子機械操作元件的指令序列。本發明還涉及安裝有如上所述的控制系統的一種引擎艙和一種航空器。
文檔編號F02K1/76GK101198785SQ200680021139
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月12日 優先權日2005年6月16日
發明者賽裡·瑪瑞馬提諾 申請人:埃爾塞樂公司