防止意外的飞机发动机关闭的系统和方法与流程

1.技术领域总体上涉及用于飞机的推进系统，并且更具体地，涉及飞机推进、飞机航空电子系统、推进和航空电子算法以及配备有电动系统的飞机，以在飞机发动机高于阈值功率水平进行操作时，对燃料关断控制进行超控(override)。


背景技术：

2.飞机推进系统通常配备有燃料关断开关，该燃料关断开关控制每个涡轮发动机的燃料高压关断阀(high
‑
pressure shutoff valve，hpsov)。无意地致动燃料关断开关将导致切断向发动机的燃料，并立即失去发动机推力。当前，为了处理该问题，需要飞机执行高功率快速的发动机重启，以便在燃料关断之后重新点燃发动机。如果飞机以低速、高重量和/或高发动机功率行驶，则发动机可能无法在失去明显的海拔之前重启。使开关从运行轮转到关闭再轮转到运行可能需要太多时间来重新点燃发动机。
3.hpsov可操作为响应于燃料切断开关来切断向相应涡轮发动机的燃料流动。当前，没有适当的两级防护措施来防止机组人员在发动机以高功率进行操作时疏忽地致动燃料控制开关。这可能导致在飞行操作期间关闭发动机。重量重、空速低且海拔低(例如，起飞后不久)的飞机可能难以以及时的方式重启发动机。这样，期望提供推进控制系统、推进控制算法和飞机，其为意外的燃料切断事件提供方便且改进的预防。另外，结合附图和该背景技术，根据随后的

技术实现要素：
和详细描述以及所附的权利要求，其他期望的特征和特性将变得显而易见。
4.在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此，其可能包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
5.本文公开了推进控制系统、推进控制算法、用于调配飞机的相关控制逻辑、用于制造此类系统的方法和用于操作此类系统的方法、以及配备有机载控制系统的其他交通工具。通过示例而非限制的方式，提出了一种用于防止意外的飞机发动机关闭的系统和方法。
6.在第一非限制性实施例中，推进控制系统可以包括但不限于飞机，该飞机包括：油门，具有油门位置；燃料开关，具有开启位置和关闭位置；燃料切断阀，可操作为响应于燃料切断控制信号来切断燃料供应；燃气涡轮发动机，具有穿过燃料切断阀提供的、并具有与油门位置成比例的燃料供应速率的燃料供应；以及处理器，可操作为响应于燃料开关处于关闭位置以及油门位置小于油门位置阈值，来生成燃料切断控制信号，该处理器还可操作为响应于油门位置超过油门位置阈值以及燃料开关处于关闭位置，来生成警告信号并阻止燃料切断控制信号。
7.根据本公开的另一方面，一种方法，用于经由燃料开关接收指示燃料开关上的关闭位置的第一控制信号；响应于第一控制信号来确定油门控制器的油门设定；将油门设定与阈值油门值进行比较；以及响应于第一控制信号以及油门设定超过阈值油门值，来生成
飞行员警告。
8.根据本公开的另一方面，一种飞机，包括：燃气涡轮发动机；燃料箱；燃料高压关断阀；燃料泵，用于经由燃料高压关断阀将来自燃料箱的燃料供应耦合到燃气涡轮发动机；油门控制器，具有与油门手柄的角位移成比例的油门解算器角度；燃料开关，用于生成指示燃料开关处于开启位置的第一控制信号；以及处理器，被配置为接收第一控制信号和油门解算器角度，并且响应于油门解算器角度超过阈值油门角度来生成警告信号，该处理器还可操作为响应于第一控制信号以及油门解算器角度超过阈值油门角度，来维持向燃气涡轮发动机的燃料供应。
9.当与附图相联系时，根据优选实施例的以下详细描述，本公开的以上优点以及其他优点和特征将显而易见。
附图说明
10.通过参考以下结合附图对本发明实施例的描述，本发明的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解系统和方法。
11.图1示出了根据本公开的教导的在飞机驾驶舱中的燃料关断开关和推力杆布置的示例性视图。
12.图2是示出根据本公开的用于防止意外的飞机发动机关闭的系统的非限制性实施例的简化框图。
13.图3示出了流程图，该流程图示出了根据本公开的教导的用于防止意外的飞机发动机关闭的方法的非限制性实施例。
14.图4是示出根据本公开的用于防止意外的飞机发动机关闭的系统的另一非限制性实施例的简化框图。
15.图5示出了流程图，该流程图示出了根据本公开的教导的用于防止意外的飞机发动机关闭的方法的另一非限制性实施例。
16.本文阐述的示例说明了本公开的优选实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
17.以下详细描述本质上仅是示例性的，而且并不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。此外，并不旨在受到在前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论的约束。
18.提供了航空电子推进控制系统、航空电子推进控制算法、以及飞机加燃料系统、飞机燃料控制系统和飞机的各种非限制性实施例。总体上，本文的公开内容描述了一种方法和装置，用于在发动机的操作期间防止意外接合(unintentional engagement)飞机发动机的燃料供应系统中的燃料高压关断阀。具体地，示例性系统提供了电子逻辑电路，该电子逻辑电路在推力杆处于大于指示发动机高于空转(idle)速度进行操作的阈值量的功率设定或角偏转时，对hpsov接合命令进行超控。
19.现在转向图1，示出了说明根据本公开的实施例的示例性飞机中的推力杆110和燃料切断开关120的驾驶舱视图100。该示例性飞机具有位于驾驶舱中央控制台上的推力杆110，以及在中央控制台上位于推力杆110正下方的燃料控制开关120。当前提出的解决方案
通过防止意外关闭，来解决对于在正在操作的发动机被意外关闭的情况下快速重新点燃飞行中的发动机的需求。该解决方案的示例性实施例可操作用于将算法合并到电子发动机控制器中，其将在发动机以高于空转的任何功率设定进行操作时，对来自燃料控制开关的燃料关断信号进行超控。在其他实施例中，可以将更高或更低的发动机操作状态设置为操作阈值。
20.现在转到图2，示出了说明用于防止意外的飞机发动机关闭的示例性飞机系统200的框图。示例性飞机系统200包括燃料箱210、燃料泵220、涡轮发动机230、hpsov 240、处理器250、燃料开关260和油门(throttle)270。
21.示例性飞机系统200可以包括用作飞机的主要推进源的涡轮发动机230。涡轮发动机230可以是旋转式以汽油为动力的发动机，其通常包括进气口，进气口后面是空气压缩机。然后，压缩空气被馈送到一个或多个燃烧室，压缩空气在燃烧室中燃烧，然后经过一个或多个涡轮。经过涡轮之后，燃烧的空气被引导到喷嘴中，喷嘴使流动加速，然后将其排放到自由流中以生成推力。可替代地，涡轮发动机230可以用冲压压缩或非连续燃烧发动机代替，诸如脉冲喷气、电动喷气或脉冲爆震发动机。尽管以单个涡轮发动机230来描述示例性系统，但是飞机可以配备有多个涡轮发动机，因为设计可能需要，并且仍然采用所要求保护的实施例的方面。在示例性实施例中，涡轮发动机230可以包括发电机，诸如恒速驱动(constant speed drive，csd)发电机，用于为飞机上的电子系统供电和/或为电池充电。
22.向涡轮发动机230提供存储在燃料箱210中的燃料供应。燃料箱可以位于飞机的机翼中或飞机的机身中。来自燃料箱210的燃料通过燃料泵220被泵送到涡轮发动机230。燃料泵220可以是单个燃料泵，或者位于燃料箱210附近的低压泵和位于涡轮发动机230附近的高压泵。使用低压燃料泵和高压燃料泵允许燃料经由低压燃料管线从燃料箱210供应到位于涡轮发动机230附近的高压泵。
23.示例性系统还包括hpsov 240，用于关断向涡轮发动机的燃料供应，并且可操作用于完全关断向涡轮发动机230的燃烧室的燃料供应。在一个示例性实施例中，hpsov 240位于涡轮发动机230和高压燃料泵220之间。hpsov 240可以是液压机械单元的一部分，并且可以由燃料计量阀控制，作为操作性涡轮发动机加燃料操作的一部分。在该示例性实施例中，hpsov 240由处理器250控制。
24.处理器250可操作为接收来自燃料开关260和油门270的信号以及来自其他飞机系统和传感器的其他信号。燃料开关260可以是指示开启或关闭状态的二态位置开关。油门270可以是位于飞机驾驶舱的中央控制台中的杆。油门270可操作为输出表示油门手柄的角位移的值。例如，油门270可以输出表示油门手柄的两度角位移的值。在示例性实施例中，当油门超过指示正在操作的涡轮发动机230的阈值量时，处理器250可操作为防止hpsov关断向涡轮发动机的燃料供应。如果油门处于关闭位置或小于该阈值量，则处理器250可操作为生成控制信号来关闭hpsov 240，以防止向涡轮发动机230的燃料流动。
25.在示例性实施例中，处理器250可操作为从油门270接收指示油门设定的信号，诸如油门手柄的角位移。然后，处理器250可操作为生成控制信号，以便以对应于油门设定的燃料速率将燃料从燃料箱210供应到涡轮发动机230。然后，处理器250可操作为从燃料开关260接收指示飞行员请求停止穿过hpsov 240的燃料供应的信号。然后，处理器可操作为检查油门设定或表示油门设定的信号，以确定油门设定是否超过阈值。在一个示例性实施例
中，阈值可以是油门手柄的两度的角位移。如果未超过阈值，表示涡轮发动机230未处于负载下或油门已被减缓，则处理器可操作为生成控制信号来关闭hpsov 240，以防止向涡轮发动机230的燃料流动。如果超过阈值，则处理器250可操作为生成用户警告，即，发动机是操作性的，并且不闭合hpsov240。在该示例中，为了关闭hpsov 240，飞行员将需要将油门手柄置于阈值下方，并且轮转燃料开关260，以便重新生成闭合hpsov 240的请求。
26.现在转到图3，示出了流程图，该流程图示出了根据本公开的教导的用于防止意外的飞机发动机关闭的方法300的非限制性实施例。该方法首先可操作为确定310燃料开关是否已被切换到“开启”位置。燃料开关可以是“上翻”型拨动开关，其可操作为闭合和/或断开电路，以标识飞行控制处理器、燃料系统控制器、燃料管理单元等的开关位置。如果未确定燃料开关处于“开启”位置，则该方法可操作为在稍后的时刻返回以确定开关是否已被切换到“开启”位置。
27.如果确定燃料开关处于“开启”位置，则该方法接下来可操作用于打开320 hpsov。打开hpsov允许将高压燃料引入涡轮燃烧室中。一旦将hpsov置于打开位置并假设发动机正在操作，则该方法接下来可操作为从油门或油门控制器接收330油门设定。油门设定可以指示位于飞机驾驶舱的中央控制台中的油门杆的角偏转。油门位置用于控制燃料向涡轮燃烧室的流动速率。
28.响应于确定油门位置，该方法接下来可操作为与油门位置成比例地向涡轮发动机供应340燃料。在示例性实施例中，燃料可以最初存储在位于飞机的机翼或机身中的燃料箱中。可以首先使用低压燃料泵从箱中提取燃料，并将燃料提供给燃料管理单元等，以根据油门位置和其他飞机传感器对燃料进行计量。然后，将燃料提供给高压燃料泵，在那里将燃料供应给涡轮发动机。
29.当燃料被提供给涡轮发动机时，该方法可操作为监测350燃料开关位置。如果燃料开关保持在“开启”位置，则该方法可操作为继续监测330油门位置、油门设定或油门解算器角度(throttle resolver angle)，并且与油门设定成比例地向发动机供应340燃料。如果将燃料开关切换到关闭位置，则该方法接下来可操作为确定360油门位置是否超过油门位置阈值。在示例性实施例中，油门位置阈值可以指示针对正在操作的涡轮发动机或在重负载下操作的涡轮发动机(诸如在爬升期间、在重型飞机操作期间和/或在低飞机速度期间)的油门位置。在示例性实施例中，油门位置阈值可以是两度的正油门解算器角度。可替代地，该方法可操作为响应于旋转传感器、燃料流动传感器等来感测涡轮发动机输出功率。如果涡轮发动机输出功率超过阈值量，则该方法可以假定油门位置超过阈值。
30.如果该方法确定360油门位置未超过阈值，这意味着发动机不以高于空转的功率设定进行操作，则该方法可操作为闭合370hpsov以停止向发动机的燃料流动，从而关闭发动机。然后，该方法可操作为返回到监视310燃料开关位置。如果该方法确定360油门位置确实超过阈值，这意味着发动机以高于空转的功率设定进行操作，则该方法可操作为向飞机乘员(诸如飞行员)生成380警告，从而指示在处于高于空转的功率设定时，发动机被意外地试图关闭，并且在发动机关闭之前必须将发动机操作减缓到空转。如果油门位置确实超过阈值，则该方法没有可操作为闭合370hpsov。在示例性实施例中，将要求飞机操作员将油门设定减小到阈值以下，然后将燃料切断开关从“关闭”轮转到“开启”再回到“关闭”，以关闭hpsov并关闭发动机。在将警告提供给飞机操作员之后，该方法可操作为返回监测330油门
设定，并且在示例性实施例中，警告将保留直到燃料开关返回到“开启”位置。
31.现在转到图4，示出了框图，该框图示出了用于防止意外的飞机发动机关闭的系统400。该示例性系统可以包括油门410、处理器420、燃料开关450、燃料切断装置430和燃气涡轮发动机440。
32.在示例性实施例中，油门410可操作为提供操作员输入，以控制向燃气涡轮发动机440的燃料流动。油门410具有油门位置，诸如油门解算器角度。油门还可以包括用于检测油门杆角度的油门解算器，并且其中油门位置是响应于油门解算器角度来确定的。
33.燃料开关450可操作为生成控制信号，以便控制燃料切断装置430的状态。燃料开关450可以是具有开启位置和关闭位置的“上翻”型拨动开关。在示例性实施例中，燃料开关450可以位于飞机控制面板的中央控制台中，并且可以位于油门控制手柄下方。
34.燃料切断阀430可以是高压切断阀430，该高压切断阀430可操作为响应于燃料切断控制信号来切断燃料供应。燃料切断阀430可以位于高压燃料泵和燃气涡轮发动机440之间。燃气涡轮发动机440可以具有通过燃料切断阀430提供的、并具有与油门位置成比例的燃料供应速率的燃料供应。
35.在示例性实施例中，处理器420可以操作为响应于燃料开关450处于关闭位置以及油门位置不超过油门位置阈值，来生成燃料切断控制信号。在示例性实施例中，油门位置阈值可以指示燃气涡轮发动机处于空转。在另一示例性实施例中，油门位置阈值可以是两度。处理器420还可以操作为响应于油门位置超过油门位置阈值以及燃料开关450处于关闭位置，来生成警告信号而不生成燃料切断控制信号。在一个示例性实施例中，警告信号可以指示燃气涡轮发动机以高于空转的功率水平进行操作。在另一示例性实施例中，警告信号可以操作为照亮飞机驾驶舱内的控制面板警告灯。在另一示例性实施例中，警告信号可以操作为在飞机驾驶舱内生成声音警报。
36.在另一示例性实施例中，系统400可以是飞机，包括：燃气涡轮发动机；燃料箱；燃料高压关断阀；燃料泵，用于经由燃料高压关断阀将来自燃料箱的燃料供应耦合到燃气涡轮发动机；油门控制器，具有与油门杆的角位移成比例的油门解算器角度；燃料开关，用于生成指示燃料开关处于开启位置的第一控制信号；以及处理器，被配置为接收第一控制信号和油门解算器角度，并且响应于油门解算器角度超过阈值油门角度来生成警告信号，处理器还可操作为响应于第一控制信号以及油门解算器角度超过阈值油门角度，来维持向燃气涡轮发动机的燃料供应。处理器还可以操作为响应于第一控制信号以及阈值油门角度超过油门解算器角度，来接合燃料高压关断阀，以停止向燃气涡轮发动机的燃料供应。在另一示例性实施例中，警告信号包括飞机控制面板上的警告灯和在飞机驾驶舱内呈现给飞机操作员的声音警报。
37.现在转到图5，示出了流程图，该流程图示出了根据本公开的教导的用于防止意外的飞机发动机关闭的方法500的非限制性实施例。在该示例性实施例中，该方法可操作为经由燃料高压关断阀向飞机中的燃气涡轮发动机供应燃料，其中响应于燃料开关来控制燃料高压关断阀。根据示例性实施例，在燃气涡轮发动机操作期间，该方法首先可操作用于经由燃料开关接收510指示燃料开关上的关闭位置的第一控制信号。
38.该方法接下来可操作用于响应于第一控制信号来确定520油门控制器的油门解算器角度。在示例性实施例中，油门解算器角度可以用于控制向飞机中的燃气涡轮发动机的
燃料流动。该方法接下来可操作用于将油门解算器角度(tra)与阈值油门角度(tta)进行比较530。在第一示例性实施例中，阈值油门角度可以指示空转的飞机发动机。在第二示例性实施例中，阈值油门角度可以是两度角。
39.该方法接下来可操作用于响应于第一控制信号以及油门解算器角度超过阈值油门角度，来生成540飞行员警告。飞行员警告可以包括飞机面板警告灯和/或飞机驾驶舱中的声音警报。可替代地，该方法可以操作为响应于第一控制信号以及油门解算器角度超过阈值油门角度，来维持向燃气涡轮发动机的燃料流动。
40.在另一示例性实施例中，该方法还可操作用于响应于第一控制信号以及阈值油门角度超过油门解算器角度，来生成第二控制角度，以闭合燃料高压关断阀。例如，该方法可以响应于油门控制调节以及燃料开关从关闭位置被轮转到开启位置然后再次轮转到关闭位置，来生成第二控制角度，以闭合燃料高压关断阀，该油门控制调节使得在已经发出警告的情况下，油门解算器角度小于阈值油门角度。
41.尽管在本发明的前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置上进行各种改变。