Способ управления электродвигателями реверсора тяги



Способ управления электродвигателями реверсора тяги
Способ управления электродвигателями реверсора тяги
Способ управления электродвигателями реверсора тяги
Способ управления электродвигателями реверсора тяги

 


Владельцы патента RU 2451198:

ЭРСЕЛЬ (FR)

Изобретение относится к способу управления электродвигателем привода подвижного капота при реверсоре тяги турбореактивного двигателя (ТРД). Причем способ содержит следующие этапы: отслеживание текущего рабочего состояния электродвигателя; отключение питания электродвигателя, если перебой в работе наблюдается в течение определенного времени; повторное включение электродвигателя после некоторого времени его бездействия и повторение предшествующих этапов либо окончательное отключение двигателя по исчерпании заданного числа попыток. Технический результат изобретения - предотвращение перегрева как самого двигателя, так и цепей электроники. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу управления электродвигателями привода подвижного капота при реверсоре тяги турбореактивного двигателя (ТРД).

Назначение реверсора тяги состоит в том, чтобы при посадке самолета повысить эффективность его торможения путем перенаправления вперед, по меньшей мере, части развиваемой ТРД тяги. При этом реверсор перекрывает сопло двигателя, перенаправляя реактивный поток вперед вдоль гондолы, в результате чего возникает обратная тяга, которая складывается с торможением колес самолета.

В зависимости от типа реверсора для перенаправления потока могут использоваться разные средства. Однако в любом случае в конструкции реверсора имеются подвижные капоты, установленные с возможностью перемещения из выпущенного положения, в котором они открывают в гондоле канал для отклоненного потока, в убранное положение, в котором они перекрывают указанный канал. Подвижные капоты могут также выполнять функцию собственно отклонения потока или ограничиваться активацией иных отклоняющих средств.

Так, например, в реверсорах решетчатого типа подвижные капоты установлены на рельсовых направляющих так, что при выпуске сдвигом назад они обнажают решетки отклоняющих лопаток, расположенные внутри стенок гондолы. Предусмотрена система тяг, связывающих подвижный капот с блокировочными дверцами, которые раскрываются внутрь воздушного канала, блокируя выход в режиме прямого потока. В реверсорах же створчатого типа подвижные капоты разворачивают таким образом, что они блокируют поток и отклоняют его, то есть активно работают на перенаправление потока.

Как правило, подвижные капоты приводят в действие силовыми гидро- или пневмоцилиндрами, которые требуют сети трубопроводов для подводки рабочей среды под давлением. Рабочую среду традиционно получают либо путем забора воздуха из ТРД, в случае пневматической системы, либо забором жидкости из гидравлической системы самолета. Подобные системы требуют значительных работ по техобслуживанию, так как малейшая утечка из гидро- или пневмосистемы, которую весьма сложно обнаружить, влечет за собой серьезные последствия как для реверсора тяги, так и для других узлов гондолы. Кроме того, малое пространство в лобовой раме реверсора дополнительно осложняет установку и защиту такого контура.

Для устранения различных недостатков, связанных с пневматическими и гидравлическими системами, разработчики реверсоров тяги пытаются вовсе от них избавиться, по возможности оснащая реверсоры электромеханическими исполнительными органами, сравнительно легкими и более надежными в работе. Пример такого реверсора можно найти в документе № ЕР 0843089.

Однако электромеханические исполнительные органы тоже страдают рядом недостатков, которые необходимо устранить, чтобы в полной мере реализовать преимущества таких органов в отношении массы и габаритов.

Один из главных их недостатков в том, что электродвигатель плохо переносит блокировку. Если электродвигатель случайно заблокировался, питающая его энергия уже не превращается в энергию движения, но рассеивается в виде тепла, что чревато повреждением силовых электронных цепей двигателя или его обмоток. Это неприемлемо в данной области техники, поэтому необходимо во что бы то ни стало избегать подобных ситуаций.

В случае прерванного захода на посадку подвижные капоты должны возвращаться в убранное положение в пределах шести секунд после подачи пилотом соответствующей команды. Однако известно, что аэродинамическое давление будет достаточно низким для электродвигателя, вырабатывающего момент 35 Н·м, всего через примерно три секунды после команды на выполнение маневра. Поэтому имеет место лишь временная блокировка электродвигателя.

Например, включение электродвигателя произошло через одну секунду после подачи команды. К этому моменту аэродинамическое давление все еще значительно превышает возможности электродвигателя, в результате чего имеет место блокировка, сопровождающаяся повышением его температуры. Интервал времени, по истечении которого аэродинамическое давление падает ниже мощности, которую может выработать электродвигатель, точно определить невозможно, поэтому задержка команды на маневр может привести к катастрофической потере времени, имея в виду шестисекундное требование, которое должно соблюдаться при прерванной посадке. Подобные же временные ограничения существуют и для иных случаев выпуска и убирания.

При этом подвижный капот реверсора тяги необходимо удерживать в том положении, в котором двигатель заблокировался, не допуская его возврата в исходное положение под действием внешних нагрузок. Такая фиксация позволит завершить выполнение команды сразу после разблокировки.

Следует иметь в виду, что интервал времени до того момента, когда можно будет безопасно включить электродвигатель, точно не известно и зависит от конкретных обстоятельств.

Задача настоящего изобретения - устранить вышеописанные недостатки. Она решается разработкой способа управления электродвигателем привода подвижного капота при реверсоре тяги ТРД, каковой способ отличается тем, что включает в себя следующие этапы:

- отслеживание текущего рабочего состояния электродвигателя;

- отключение питания электродвигателя, если перебой в его работе наблюдается в течение определенного времени;

- повторное включение электродвигателя после некоторого времени его бездействия и повторение предшествующих этапов либо окончательное отключение двигателя по исчерпании заданного числа попыток.

Таким образом, чередование работы электродвигателя с перерывами на его охлаждение позволяет предотвратить перегрев как самого двигателя, так и цепей электроники. Этот цикл повторяют неоднократно до разблокировки двигателя, после чего можно будет возобновить выполнение команды. В противном случае, если блокировка оказалась постоянной, двигатель окончательно останавливают, не дожидаясь перегрева. Вместо замены сгоревшего электродвигателя достаточно будет лишь разблокировать его при техобслуживании самолета после приземления. Так, изобретение защищает электродвигатель и его силовые электронные цепи, а также снижает объем работ по техобслуживанию.

Предпочтительно, чтобы длительность периода бездействия и/или длительность перебоя в работе была заранее задана. Совершенно очевидно, что реальные величины этих периодов зависят от конкретного электродвигателя, а также от его питания и изоляции. Максимальная длительность подачи тока в заблокированный двигатель и потребное время охлаждения могут быть с легкостью определены специалистами в данной области.

Для удержания температуры силовых электронных цепей и самого двигателя в областях желаемой величины целесообразно, чтобы длительность перерывов и/или перебоя в работе определялась на основе температуры двигателя, измеряемой соответствующим датчиком или, что проще, теоретическим исследованием.

Предпочтительно, чтобы заявляемый способ предусматривал дополнительный этап анализа некоторого параметра, характеризующего давление в тракте ТРД, и настройки соответствующей ему выходной мощности электродвигателя. Если анализ такого параметра показывает, что для приведения в действие подвижного капота достаточна пониженная мощность, то электродвигатель будет нагреваться медленнее, чем если бы он был включен на максимальную мощность.

Целесообразно, чтобы заявляемый способ предусматривал дополнительный этап перед выключением электродвигателя в случае перебоя в работе, состоящий в переключении электродвигателя на режим максимальной мощности, если таковой еще не включен. Повышение мощности двигателя повышает вероятность его разблокирования, что позволило бы продолжить выполнение команды на выпуск или уборку.

Сущность изобретения станет более понятной из нижеследующего детального описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 схематически показывает в аксонометрии часть гондолы с находящимся в ней решетчатым реверсором тяги.

Фиг.2 схематически показывает подвижные капоты и систему их привода.

Фиг.3 - блок-схема заявляемого способа управления.

Фиг.4 - кривая, демонстрирующая во времени, во-первых, уменьшение усилий сопротивления, связанных, со снижением оборотов двигателя, при подаче команды на выпуск или повторную уборку реверсора тяги, и, во-вторых, работу электродвигателя, управляемого способом согласно изобретению.

Перед тем как перейти к подробному рассмотрению вариантов осуществления, важно уточнить, что применимость описываемого здесь способа не ограничивается каким-то отдельным типом реверсора тяги. Хотя описание здесь дается на примере решетчатого реверсора, способ применим и для реверсоров иной конструкции, в частности створчатых.

На фиг.1 схематически показана часть гондолы с реверсором 1 тяги (ТРД не показан). Реверсор 1 тяги имеет два полукруглых подвижных капота 2, которые установлены с возможностью поступательного перемещения, с обнажением при этом решетки 3 отклоняющих лопаток, размещенных между подвижным капотом 2 и каналом отклоняемого воздушного потока 4. Блокировочные створки 5 установлены внутри конструкции с возможностью поворота из положения, в котором они не препятствуют циркуляции воздушного потока 4, в положение, в котором они блокируют циркуляцию. Для согласования выпуска подвижных капотов 2 с переводом створок 5 в блокирующую позицию последние механически связаны с подвижным капотом 2 шарнирами, а с неподвижной конструкцией - системой тяг (не показана).

Подвижные капоты 2 перемещаются вдоль наружной поверхности конструкции группой силовых цилиндров 6а, 6b, установленных на лобовой раме, внутри которой помещены электродвигатель 7 и гибкие передаточные валы 8а, 8b, соединенные соответственно с силовыми цилиндрами 6а, 6b и приводящие их в действие.

Отдельно система привода подвижных капотов 2 показана на фиг.2. Подвижные капоты 2 совершают поступательное перемещение под действием троек силовых цилиндров 6а, 6b, которые состоят из одного центрального цилиндра 6а и двух добавочных цилиндров 6b, приводимых в действие единственным электродвигателем 7, который связан с управляющим интерфейсом 9. Мощность электродвигателя 7 вначале раздается по двум гибким передаточным валам 8а на центральные силовые цилиндры 6а, а затем по гибким передаточным валам 8b - на добавочные цилиндры 6b.

На фиг.3 показана блок-схема заявляемого способа для случая штатного выпуска реверсора тяги 1.

Вначале пилот подает команду 100 на выпуск реверсора тяги. На этапе 101 происходит включение электродвигателя 7, что начинает процесс выпуска. На этапе 102 регулярно контролируют работу электродвигателя 7 в ходе выпуска. Если фактическая частота вращения электродвигателя 7 меньше 100 об/мин, тогда как задана частота более 200 об/мин, то считается, что электродвигатель 7 заблокирован, в каковом случае прибегают к заявляемому способу.

Прежде всего, выполняют этап 3, на котором анализируют фактический ход подвижного капота 2. Если ход составил менее 10 мм, то вероятно, что наблюдаемая блокировка обусловлена тем, что давление слишком велико для электродвигателя 7, который первоначально выдает незначительный вращающий момент (в данном случае 10 Н·м). В этом случае отдается команда 104 на задание для электродвигателя 7 более значительного момента, 35 Н·м. В противном случае сохраняется текущий вращающий момент 10 Н·м.

Можно ввести дополнительный этап для различения нескольких ситуаций, в частности штатного выпуска и выпуска в режиме прерванного взлета, который относится к аварийным и характеризуется высокими механическими нагрузками. При выпуске в режиме прерванного взлета на двигатель сразу подается максимальная мощность, соответствующая моменту 35 Н·м, тогда как при штатном выпуске первую попытку производят при пониженной теоретически достаточной мощности, прежде чем перейти к подаче большей мощности. Сказанное относится и к убиранию, для которого различают штатное и аварийное убирание в режиме прерванного захода на посадку.

После того как обнаружена блокировка и задан подходящий момент двигателя, дают команду 105 на включение таймера перегрева. По истечении заданного таймером периода, в данном случае не менее 0,5 с, при отсутствии вращения электродвигателя 7, дают команду 106 на отключение питания электродвигателя 7. При этом по команде 107 включается таймер охлаждения. Когда на таймере истечет период охлаждения, задаваемый в зависимости от используемого электродвигателя 7, последний повторно включают по команде 108. Повторное включение можно производить ограниченное число раз. Это число можно либо предварительно задать и отсчитывать, либо привязать его к определенной длительности рассматриваемого цикла. В частности, повторное включение 108 электродвигателя 7 и циклическое соотношение между выключением и повторным включением вычисляют так, чтобы удерживать температуру двигателя и/или элементов управления в окрестностях желаемой величины, что позволит поддерживать средний момент в указанном пилотом направлении, не допуская тепловых перегрузок, чреватых повреждением компонентов системы, и при этом уложиться в минимальное время, чтобы самолет мог уйти на второй круг и повторно зайти на посадку.

При исчерпании числа попыток или времени на выполнение цикла, если электродвигатель так и не разблокирован, его окончательно отключают, очевидно, чтобы можно было предусмотреть передачу пилоту сообщений о требующемся техобслуживании.

На фиг.4 показано применение заявляемого способа для случая убирания реверсора 1 тяги при прерванном заходе на посадку с высокой скоростью вращения ТРД. В таких условиях необходимо убрать подвижные капоты менее чем за 6 секунд после команды пилота, а электродвигатель 7 должен вырабатывать гораздо большую мощность, чем в случае штатной уборки, чтобы преодолеть воздействие больших аэродинамических напряжений, обусловленных высокой скоростью работы ТРД.

Однако, как видно на графике фиг.4, эти аэродинамические напряжения довольно быстро падают. Известно, что для электродвигателя с моментом 35 Н·м всего через примерно 3 секунды после подачи команды напряжения станут достаточно небольшими.

Для убирания капотов 2 в таких условиях возможны два решения - либо использовать электродвигатель, рассчитанный на высокие начальные напряжения, либо использовать менее мощный электродвигатель и включать его только после достаточного снижения напряжений. Здесь надо помнить о том, что в авиастроении решающее значение имеет масса оборудования и что из всех размещаемых в гондоле узлов наибольшая масса приходится на реверсор тяги. Поэтому следует стремиться по возможности снизить эту массу с соблюдением существующих требований к безопасности и прочности. Следовательно, предпочтительно решение, предусматривающее использование электродвигателя меньшей мощности.

Однако, как уже говорилось выше, нельзя точно определить момент включения электродвигателя. Далее, его слишком раннее включение опасно перегревом, если нагрузки, которые необходимо преодолеть, все еще слишком высоки. В этой ситуации особенно полезен заявляемый способ. Как показано на фиг.4, электродвигатель 7 включают, например, через 1 секунду после команды, и работает он с перерывами до тех пор, пока не снизятся в достаточной степени аэродинамические напряжения. Заявляемый способ позволяет выключать электродвигатель после некоторого периода блокировки, предотвращая перегрев, а также дать двигателю время на охлаждение перед тем, как предпринять очередную попытку. Кроме того, учтены также отклонения от теоретически предсказанного падения аэродинамических напряжений, что позволяет использовать электродвигатели меньшей мощности, то есть меньших габаритов и веса, при минимальном риске перегрева.

Хотя выше изобретение было описано применительно к отдельным примерам его осуществления, должно быть совершенно понятно, что оно ни в коем случае не ограничивается ими, но охватывает всевозможные технические эквиваленты рассмотренных здесь средств, а также их различные комбинации, которые не изменяют существо изобретения.

1. Способ управления электродвигателем привода подвижного капота при реверсоре тяги турбореактивного двигателя (ТРД), отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- отслеживание текущего рабочего состояния электродвигателя;
- отключение питания электродвигателя, если перебой в его работе наблюдается в течение определенного времени;
- повторное включение электродвигателя после некоторого времени его бездействия и повторение предшествующих этапов либо окончательное отключение двигателя по исчерпании заданного числа попыток.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность останова и/или длительность бездействия заранее задана.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность останова и/или длительность бездействия определяют на основе температуры двигателя и/или силовых электронных цепей, измеряемой, по меньшей мере, одним датчиком.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что предусматривает дополнительный этап, на котором анализируют некоторый параметр, характеризующий давление в тракте ТРД, и сообразно этому настраивают мощность на выходе электродвигателя.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что предусматривает дополнительный этап перед выключением электродвигателя в случае его бездействия, состоящий в переключении электродвигателя на самый мощный режим, если максимум мощности еще не достигнут.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительный этап выполняют лишь в том случае, если подвижный капот прошел путь менее заданного.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к устройству сцепления между двумя элементами гондолы самолета, в частности реверсора тяги. .

Изобретение относится к электрической системе управления, предназначенной для установки в гондоле турбореактивного двигателя летательного аппарата. .

Изобретение относится к способу управления открытием или закрытием турбореактивного реверсора тяги с применением по меньшей мере одной подвижной крышки, установленной с возможностью перемещения посредством по меньшей мере одного электрического двигателя, характеризующемуся тем, что анализируют по меньшей мере один параметр, характеризующий давление в потоке турбореактивного двигателя, и выполняют последовательность операций, в которой рабочие параметры электрического двигателя приводят в соответствие рабочей ситуации.
Изобретение относится к авиации, в частности к способу регулирования величины обратной тяги авиационных газотурбинных двигателей на пробеге самолета. .

Изобретение относится к реверсорам тяги реактивного двигателя. .

Изобретение относится к реверсорам тяги турбореактивного двигателя, содержащих, по меньшей мере, один подвижный элемент (3), по меньшей мере, одно устройство (7) стопорения, содержащее крюк (8), взаимодействующий с захватной деталью (6) для удержания подвижного элемента (3) в закрытом положении, и систему (10) двойного обнаружения закрытия и стопорения, содержащую датчик (15) и позволяющую убедиться, в частности, при появлении сигнала, что подвижный элемент (3) находится в закрытом положении и что устройство (7) находится в застопоренном положении.

Изобретение относится к турбореактивным двигателям. .

Изобретение относится к турбореактивным двигателям, в частности к реверсорам тяги. .

Изобретение относится к способу автоматической калибровки электросиловых цилиндров привода подвижной части гондолы ТРД, связанных, по меньшей мере, с одним датчиком положения, причем способ отличается тем, что содержит этапы, предусматривающие: отвод подвижной части и связанного с ней цилиндра в убранное положение, соответствующее первому положению подвижной части, регистрацию в запоминающем устройстве одной или нескольких величин, возвращаемых датчиком положения в таком положении, отвод подвижной части и связанного с ней цилиндра в выпущенное положение, соответствующее второму положению подвижной части, регистрацию в запоминающем устройстве одной или нескольких величин, возвращаемых датчиком положения в таком положении

Изобретение относится к системе управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя

Изобретение относится к гондоле турбореактивного двигателя с источником питания для системы привода и управления реверсором тяги и системы привода и управления регулируемым соплом, отличающейся тем, что источник питания выполнен с возможностью переключения между первым положением, в котором он питает систему привода и управления реверсором тяги, и вторым положением, в котором он питает систему привода и управления регулируемым соплом, причем переключение происходит под действием управляющего сигнала от компьютера, предназначенного для приема команды на открытие реверсора тяги

Изобретение относится к способу и системе управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя, содержащая группу приводных и/или контрольных компонентов

Изобретение относится к системе контроля, которая содержит датчики состояния реверсора тяги турбореактивного двигателя, контрольное вычислительное устройство, - устройство управления реверсором, управляемое вычислительным устройством в зависимости от данных, поступающих от датчиков в вычислительное устройство через устройство управления, устройство регулирования турбореактивного двигателя, управляемое вычислительным устройством в зависимости от данных, поступающих от датчиков в вычислительное устройство через устройство управления

Изобретение относится к способу управления по меньшей мере одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя

Изобретение относится к системе для управления множеством различных функций турбореактивного двигателя, причем каждая функция связана с соответствующим исполнительным устройством, при этом упомянутая система содержит электродвигатель, выполненный с возможностью подачи механической энергии в каждое из исполнительных устройств; электронный блок управления для электрического двигателя и по меньшей мере одно переключательное устройство, расположенное между электродвигателем и исполнительными устройствами, при этом переключательное устройство (устройства) служит для распределения механической энергии, поставляемой электродвигателем, избирательно в одно из исполнительных устройств

Изобретение относится к системе управления, но меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя, содержащая группу приводных и/или контрольных компонентов, которая содержит, по меньшей мере, один привод капота, приводимый в действие, по меньшей мере, одним электродвигателем, и средства управления электродвигателем

Изобретение относится к авиации и касается устройств для изменения вектора тяги двухконтурных турбореактивных двигателей, установленных на самолетах-амфибиях. Устройство реверса-нейтрализатора тяги содержит герметичные поворотно-реверсные решетки и створки. Поворотно-реверсные решетки размещены в неподвижном корпусе и выполнены с возможностью перемещения между фиксируемыми положениями, соответствующими открытому и закрытому положению реверса тяги. Створки перекрывают внешний вентиляторный контур и соединены с помощью рычажного механизма с поворотно-реверсными решетками через гидроцилиндр, приводимый в действие от центрального пульта управления двигателями. Устройство снабжено блоком системы управления реверсом-нейтрализатором, отображающим положение поворотно-реверсных решеток во всем рабочем диапазоне. На входе блока установлен тумблер управления нейтрализации тяги, взаимодействующий через центральный пульт управления двигателями. Выход блока соединен с электромеханизмами и клапанами гидроцилиндров. В устройство введены механические поводки, шарнирно закрепленные на поворотно-реверсных решетках. Достигается расширение эксплуатационных возможностей самолета-амфибии при проведении спасательных операций на водной поверхности с работающими двухконтурными турбореактивными двигателями, повышение надежности и ресурса силовой установки, улучшение взлетно-посадочных характеристик самолета-амфибии. 4 ил.
Наверх