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CN108661808B - 用于双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法 - Google Patents

用于双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法 Download PDF

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CN108661808B CN201810246399.XA CN201810246399A CN108661808B CN 108661808 B CN108661808 B CN 108661808B CN 201810246399 A CN201810246399 A CN 201810246399A CN 108661808 B CN108661808 B CN 108661808B
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Abstract

本发明涉及一种用于双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法，其中每个发动机由控制单元控制，控制单元被配置成如果发动机的运转呈现功能异常，则自动地激活与控制单元相关联的发动机的保护模式(导致发动机的实际上瞬时关闭)，飞机另外包括用于协调控制单元的接口装置，接口装置具有两个操作模式，切换到一个模式或切换到另一模式与飞机的速度和高度相关：‑在第一操作模式下，自动关闭只可以发生在两个发动机中的第一个呈现操作异常的发动机上，‑在典型地于巡航阶段期间实施的第二操作模式下，自动关闭将能够在第一发动机上实施并且随后在第二发动机上实施，如果第二发动机呈现比第一发动机所呈现的操作异常更加严重的操作异常的话。

Description

用于双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法
技术领域
本发明涉及一种用于双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法。所述方法的实施使得有可能检测两个发动机中的一者或两者的异常运转，并且在某些状况下自动地关闭呈现异常运转的一个或多个发动机。
背景技术
每个飞机发动机由专用于它的控制单元(FADEC型，FADEC代表“全权限数字发动机计算机”：发动机接口计算机)来控制和监测。控制单元连接到使控制单元对两个发动机的控制协调的接口装置(FMGEC型，FMGEC代表“飞行管理引导包线计算机”：用于管理飞行、引导和包线的计算机)。
当发动机呈现操作异常时，每个控制单元自动地激活保护模式。保护模式的激活导致发动机的实际上瞬时关闭，以便保护发动机的完整性并且因此，随后避免在地面进行大量的维修操作。
通过已知的方式，接口装置使用用于禁止保护模式的逻辑，以便保护模式只可以在两个发动机之一上自动地激活。没有关闭的发动机被设置尺寸使得它可以单独地将足够的动力提供给飞机，以便在最佳安全条件下紧急着陆。在没有关闭的发动机也呈现操作异常的情况下，这个逻辑的使用会防止所述发动机自动关闭，并且发动机将只能够由飞行员在分析所述发动机的参数之后决定关闭。
这个逻辑很好地与飞行阶段相适配，诸如，起飞之后的爬升或着陆之前的下降，因为在这些阶段期间，飞行员没有足够的时间来重新启动熄火的发动机并且即使后者呈现操作异常也必须最佳地利用由第二发动机提供的动力。
另一方面，逻辑没有针对巡航飞行阶段进行优化，在巡航飞行阶段需要自动关闭呈现最严重异常的发动机并且重新启动呈现最不严重异常的发动机，以便保护最受损的发动机的完整性。
发明内容
本发明回应这种需要并且涉及一种用于飞机的发动机的自动关闭的方法，所述飞机包括两个发动机和连接到接口装置的两个控制单元，一个控制单元专用于一个发动机并且被配置成激活保护模式，导致在所述发动机呈现数据库中引用的异常情况时关闭所述发动机，级别与所述数据库中引用的各异常情况相关联，根据此方法：
●在低于所述飞机的预定高度和速度的情况下，在由与第一发动机相关联的第一控制单元激活所述发动机的保护模式后，所述接口装置从所述第一单元接收激活信号，所述激活信号包括已经针对所述第一发动机激活保护模式的信息，并且在接收到所述信号后，所述接口装置将禁止信号发送到所述第二控制单元，所述禁止信号包括禁止激活所述第二发动机的保护模式的指令；以及
●从所述飞机的预定高度和速度开始，在由第一控制单元激活呈现所述数据库中引用的异常情况的第一发动机的保护模式后，所述接口装置从所述第一单元接收激活信号，所述激活信号包括已经针对所述第一发动机激活保护模式的信息，并且也接收级别信号，所述级别信号包括与所述异常情况的级别相关的信号，并且在接收到所述激活信号时，所述接口装置将禁止信号发送到所述第二控制单元，所述禁止信号包括禁止激活所述第二发动机的保护模式的指令，
在所述第二发动机随后呈现所述数据库中引用的异常情况的情况下，所述第二控制单元将级别信号发送到所述接口装置，所述级别信号包括与所述第二发动机的所述异常情况的级别相关的信息，并且在接收到所述级别信号时，所述接口装置将所述第一发动机的所述异常情况的级别与所述第二发动机的所述异常情况的级别进行比较，
如果所述第二发动机的所述异常情况的所述级别最高，那么所述接口装置将禁止信号发送到所述第二控制单元，所述禁止信号包括授权激活所述第二发动机的自动保护模式的指令，并且所述模式由所述第二控制单元激活，
否则，所述接口装置保持禁止激活所述第二发动机的保护模式。
附图说明
在阅读实施方案的实例的以下描述后，上述本发明的特征以及其他特征将更清楚，参考附图1给出所述描述：
-图1是飞机的图解视图，所述飞机包括由连接到发动机接口装置的控制单元控制的两个发动机，所述发动机接口装置用于实施根据本发明的所述发动机的自动关闭的方法；
-图2是示出在图1所示的接口装置的第一操作模式下，根据本发明的双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法的不同步骤的图解；并且
-图3是示出在图1所示的接口装置的第二操作模式下，根据本发明的双发动机飞机的发动机的自动关闭的方法的不同步骤的图解。
具体实施方式
参考图1，飞机1包括各自由控制单元4、5控制的两个发动机2、3，两个控制单元连接到接口装置6以便协调对发动机2、3的控制。接口装置6本身连接到监测装置7(例如，EWD型，EWD代表“发动机警告显示器”，用于显示发动机警告)，所述监测装置专用于在发动机之一出现故障的情况下生成对机组人员的警告，并且所述接口装置也连接到飞行管理系统8(FMS型，FMS代表“飞行管理系统”)，所述飞行管理系统收集并编制飞机的所有飞行参数并且管理飞机1的飞行。
飞机1也具有驾驶舱10，其中传统上布置有至少一个显示屏11，以用于向飞行员显示由监测装置生成的警告，以及人机接口12，以用于控制连接到控制单元的发动机(例如，发动机油门)。
通过已知的方式，每个控制单元4、5被配置成如果发动机的运转呈现功能异常，则自动地激活与所述控制单元相关联的发动机2、3的保护模式(导致实际上瞬时关闭发动机)。
根据本发明，接口装置6具有两个操作模式，切换到一个模式或切换到另一模式与飞机1的速度和高度相关。第一操作模式是现有技术的典型操作模式，其中自动关闭只可以发生在两个发动机2、3中第一个呈现功能异常的发动机上。在典型地用于巡航飞行阶段(典型地处于较高高度和速度)的第二操作模式下，在某些情况下，自动关闭将能够用在一个发动机上并且随后用在另一个发动机2、3上。
控制单元4、5(中央处理单元型)例如被布置在与之相关联的发动机2、3的发动机短舱(未示出)中。控制单元4、5连接到发动机2、3的各种部件(未示出的泵、断路器等)，使得有可能控制它并且在必要时关闭它；连接到人机接口12，以用于从机组人员接收关于发动机的控制的指令；连接到接口装置6；并且连接到安装在发动机2、3上的传感器的系统(未示出)及其部件，以便监测发动机及其部件的操作参数。
控制单元4、5可以访问数据库20，所述数据库是发动机2、3上可以发生并且需要激活保护模式的所有可能的异常情况的库。
数据库20在两个控制单元4、5之间共享(如图1所示)，或者作为变体，每个控制单元可以访问它自己的数据库20，两个控制单元的数据库相同。
每种异常情况由表示发动机2、3和/或其部件的运行处在标称保护包线之外的单个异常或一组异常形成。根据本发明，数据库20中列出的每种情况与表示异常情况的严重性的级别相关联，其中所述级别取自级别的标度范围。所述级别是例如从在发动机2、3上执行仿真之后获得的一到十的标度范围中取得的数字(一表示较低严重性并且十表示最高严重性)。
例如：
-当发动机2、3的喷口的出口处的温度的值趋向于升高并且与发动机相关联的控制单元4、5预期所述值在预定时间后内将超过最大容许阈值时，保护模式被激活，因为控制单元4、5通过本身基于仿真模型而预期可能发生火灾。这种异常情况具有较低级别，因为这是预期可能的问题。这样的异常情况的级别可以根据能影响控制单元的仿真模型分析的气候条件(压力、温度等)而上下调整，
-当机械传感器检测到发动机轴的旋转超速时，保护模式被控制单元4、5激活，因为这样的情形表明发动机破损。这种异常情况具有最高级别，
-当传感器检测到发动机的振动频率太高时，保护模式没有被控制单元4、5激活，因为单独这种异常不被引用为需要立即关闭发动机的异常情况。
当由连接到控制单元4、5的一个或若干传感器收集的值表明发动机的一个或多个异常时，控制单元4、5查询数据库20，以便将该异常或该组异常与数据库中列出的情况中的至少一个情况相关联。如果该异常或该组异常对应于数据库中的至少一个异常情况，那么控制单元4、5将多个信号同时传输到与之相关联的发动机2、3并且传输到发动机接口装置6：
-传输到发动机接口装置6：被称为级别信号的信号Sl2、Sl3，其包括异常情况的级别(或如果发动机2、3呈现不止一种异常情况，则是检测到的异常情况的最高级别)的信息；以及被称为激活信号的信号Sa2、Sa3，其包括已经针对发动机2、3激活保护模式的信息；以及
-传输到发动机2、3(以及其部件)：被称为关闭信号Sc2、Sc3的信号，以便关闭发动机。发动机在接收到此关闭信号Sc2、Sc3时便关闭。
中央处理单元型的)接口装置6连接到监测装置7，以便经由显示屏11通知飞行员发动机2、3的保护模式的激活和引起激活的异常情况的级别(指示显示在显示屏上)。此外，接口装置6连接到飞行管理系统8，从而向它通知飞机1的高度和速度参数。接口装置6根据这些参数来选择它的操作模式。例如，针对飞机的速度大于或等于600km/h并且飞机的高度大于或等于7000m，激活第二操作模式，而针对飞机1的速度小于600km/h并且飞机的高度小于7000m，激活第一模式。
接口装置6被配置成从每个控制单元接收激活信号Sa2、Sa3，并且将禁止信号Sh1、Sh2传输到每个控制单元4、5，以根据信号中含有的指令来授权或禁止保护模式的激活。
接口装置6另外被配置成从每个控制单元4、5接收级别信号Sl1、Sl2，并且在接收到第一发动机的级别信号之后接收到第二发动机2、3的级别信号的情况下，将级别信号Sl1、Sl2中含有的异常情况的级别进行比较。
在控制单元4、5与接口装置6之间交换的信号可以属于本领域的技术人员已知的任何类型。激活信号Sa2、Sa3和禁止信号Sh2、Sh3是例如具有两个状态真或假的布尔信号。在这种情况下，在真状态下，禁止信号Sh2、Sh3授权控制单元4、5激活保护模式，或者在相反的情况下，在假状态下，通过禁止将激活信号Sa2、Sa3发送到接口装置6和将关闭信号Sc2、Sc3发送到发动机2、3来阻止控制单元4、5激活保护模式。激活信号Sa2、Sa3表明在真状态下针对发动机2、3激活保护模式，或者在假状态下不针对发动机2、3激活保护模式。
在接口装置6的第一操作模式的操作实例中并且参考图2，当第一发动机2呈现操作异常时，与第一发动机相关联的至少一个传感器将表示这个异常的信号Sp2(图1中未示出)传输到第一控制单元4(例如，当来自传感器的信号是仿真信号时，来自传感器的信号的幅度超过预定阈值)。
在第一步骤E1中，与第一发动机2相关联的第一控制单元4查询数据库20，以搜索该异常或该组异常与数据库中列出的异常情况中的至少一个异常情况之间的对应关系。如果找到对应关系，那么第一控制单元4将关闭信号Sc2发送到第一发动机2，并且将表示实施保护模式的激活信号Sa2以及表明已经启动了保护模式的激活的异常情况的级别的级别信号Sl2发送到接口装置6。如果没有找到对应关系，那么第一控制单元4不发送信号并且不针对第一发动机2激活保护模式。
在步骤E2中，在接收到表明第一发动机2上实施保护模式的激活信号Sa2后，接口装置6将禁止信号Sh3发送到与第二发动机3相关联的第二控制单元5，所述禁止信号Sh3包括阻止将关闭信号Sc3发送到第二发动机3的指令(例如，如果后者是布尔，则为信号的假状态)，以便禁止第二控制单元5激活第二发动3的保护模式。
如果第二发动机3随后呈现异常情况，那么与第二发动机相关联的至少一个传感器将表示所述异常的信号Sp3(图1中未示出)传输到第二控制单元5。
在接收到信号Sp3后，在步骤E3中，第二控制单元5查询数据库20，以搜索该异常或该组异常与数据库中列出的异常情况中的至少一个异常情况之间的对应关系。如果找到对应关系，那么第二控制单元5可以将表明第二发动机的异常情况的级别的级别信号Sl3唯一地发送到接口装置6，但第二发动机将不会自动地关闭。
在接口装置6的第二操作模式的操作实例中并且参考图3，当第一发动机2呈现操作异常时，与第一发动机相关联的至少一个传感器将表明该异常的信号Sp2(图1中未示出)传输到第一控制单元4。
在第一步骤E1中，与第一发动机2相关联的第一控制单元4查询数据库20，以搜索该异常或该组异常与数据库中列出的异常情况中的至少一个异常情况之间的对应关系。如果找到对应关系，那么第一控制单元4发送关闭信号Sc2，以便关闭第一发动机2，并且将表明实施保护模式的激活信号Sa2以及表明已经启动了保护模式的激活的异常情况的级别的级别信号Sl2发送到接口装置6。如果没有找到对应关系，那么第一控制单元4不发送信号并且不针对第一发动机2激活保护模式。
在步骤E2中，在接收到激活信号Sa2后，接口装置将禁止信号Sh3发送到第二控制单元5，所述禁止信号Sh3包括禁止第二控制单元5激活第二发动机3的保护模式的指令。
如果第二发动机3随后呈现异常情况，那么与第二发动机相关联的至少一个传感器将表示所述异常的信号Sp3(图1中未示出)传输到第二控制单元5。
在接收到信号Sp3后，在步骤E3中，第二控制单元5查询数据库20，以便搜索该异常或该组异常与数据库中列出的异常情况中的至少一个异常情况之间的对应关系。如果找到对应关系，那么第二控制单元4可以将表明第二发动机3呈现的异常情况的严重性级别的级别信号Sl3唯一地发送到接口装置6。
在步骤E4中，接口装置6从第二控制单元5接收级别信号Sl3，并且将第一发动机2呈现的且包含在信号Sl2中的异常情况的级别与第二发动机3呈现的且包含在信号Sl3中的异常情况的级别进行比较。
如果第一发动机2的异常情况的级别是最高的或等于第二发动机3的异常情况的级别，那么禁止信号不被更改并且仍禁止第二控制单元5激活第二发动机3的保护模式。
另一方面，如果第二发动机3呈现的异常情况的严重性级别是最高的，那么在步骤E5中，接口装置6将禁止信号Sh3发送到第二控制单元5，所述禁止信号包括指令(例如，如果后者是布尔，则从信号的假状态变成真状态)以便授权由所述控制单元发送关闭信号Sc3和激活信号Sa3。
在接收到授权激活保护模式的这个禁止信号Sh3后，在步骤E6中，第二控制单元5将关闭信号Sc3发送到第二发动机3并且将激活信号Sa3发送到接口装置6。因此，发动机2、3两者均关闭并且飞行员在显示屏11上接收到这种情况的指示。
根据本发明的自动关闭方法适合飞机1的操作情形的发展，同时满足严格的安全要求。
事实上，在接口装置6的第一操作模式下，由于为其激活这个第一模式的飞机1的速度或高度，排除发动机2、3两者的自动关闭，以便飞行员有权利同时对所有发动机采取行动。
在它的第二操作模式下，如果与第一发动机2相关联的另一控制单元4已经激活了保护模式，那么接口装置6禁止与第二发动机3相关联的控制单元5激活保护模式，除非第二发动机3呈现的异常情况的级别具有比第一发动机2呈现的异常情况高的级别。在发动机2、3中的两者因其中第二发动机3发生关闭的巡航阶段期间达到的高度/速度而自动关闭的情况下，飞行员在分析第一发动机的参数之后将根据他的判断尝试重新启动呈现与第二发动机3相比的不那么严重的异常情况的第一发动机2。

Claims (5)

1.一种用于飞机(1)的发动机的自动关闭的方法，所述飞机包括两个发动机(2、3)和连接到接口装置(6)的两个控制单元(4、5)，一个控制单元(4、5)专用于一个发动机(2、3)并且被配置成用于激活保护模式，导致在所述发动机呈现数据库(20)中引用的异常情况时关闭所述发动机，级别与所述数据库(20)中引用的每个异常情况相关联，所述方法的特征在于：
在低于所述飞机(1)的预定高度和速度的情况下，在由与第一发动机(2)相关联的第一控制单元(4)激活所述第一发动机的保护模式后，所述接口装置(6)从所述第一控制单元接收包括已经针对所述第一发动机(2)激活保护模式的信息的激活信号，并且在接收到所述激活信号后，所述接口装置(6)将包括禁止激活第二发动机(3)的保护模式的指令的禁止信号发送到第二控制单元(5)；以及
从所述飞机(1)的预定高度和速度开始，在由所述第一控制单元(4)激活呈现所述数据库(20)中引用的异常情况的所述第一发动机(2)的保护模式后，所述接口装置(6)从所述第一控制单元接收包括已经针对所述第一发动机(2)激活保护模式的信息的激活信号并且也接收包括与所述第一发动机(2)的异常情况的级别相关的信息的级别信号，并且在接收到所述激活信号时，所述接口装置(6)将包括禁止激活所述第二发动机(3)的保护模式的指令的禁止信号发送到所述第二控制单元(5)，
在所述第二发动机(3)随后呈现所述数据库(20)中引用的异常情况的情况下，所述第二控制单元(5)将包括与所述第二发动机(3)的异常情况的级别相关的信息的级别信号发送到所述接口装置(6)，并且在接收到包括与所述第二发动机(3)的异常情况的级别相关的信息的级别信号时，所述接口装置(6)将所述第一发动机(2)的异常情况的级别与所述第二发动机(3)的异常情况的级别进行比较，
如果所述第二发动机(3)的异常情况的级别最高，那么所述接口装置(6)将包括授权激活所述第二发动机(3)的保护模式的指令的禁止信号发送到所述第二控制单元(5)，并且所述保护模式由所述第二控制单元(5)激活，
否则，所述接口装置(6)保持禁止激活所述第二发动机(3)的保护模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定速度大于或等于600km/h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预定高度大于或等于7000m。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与控制单元(4、5)对发动机(2、3)的保护模式的激活相关的指示被显示在所述飞机(1)的驾驶舱(10)中所包括的显示屏(11)上。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与发动机(2、3)的异常情况的所述级别相关的指示被显示在所述飞机(1)的驾驶舱(10)中所包括的显示屏(11)上。
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