[發(fā)明專利]一種活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711292518.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN108438210B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常博博;劉驍;梁欣穎;時(shí)培燕;唐甜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B64C11/44
• 分類號(hào): B64C11/44
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距方法，該方法在活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距系統(tǒng)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，所述構(gòu)架包括螺旋槳電子控制器、直流電機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、限位保護(hù)裝置、螺旋槳系統(tǒng)；螺旋槳電子控制器采集螺旋槳的轉(zhuǎn)速信號(hào)、槳葉角信號(hào)、控制命令等指令，根據(jù)指令計(jì)算控制輸出指令，并輸出至限位保護(hù)裝置；限位保護(hù)裝置控制直流電機(jī)處于正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止三種狀態(tài)，直流電機(jī)根據(jù)輸出功率驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋槳系統(tǒng)的槳葉角發(fā)生變化。本方法具備功能全、成本低，通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于螺旋槳槳距控制技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距方法，主要應(yīng)用于螺旋槳槳距控制技術(shù)。

背景技術(shù)

活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于小型固定翼飛機(jī)、旋翼機(jī)、飛艇、初級(jí)教練機(jī)、無人機(jī)等機(jī)型。該類發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理為通過活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率驅(qū)動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生飛機(jī)所需的拉力及功率。為了提高活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，保證飛機(jī)在起飛、爬升、巡航、著陸等工作狀態(tài)下發(fā)揮最優(yōu)性能，螺旋槳的工作模式從傳統(tǒng)的定距轉(zhuǎn)變?yōu)樽兙喙ぷ髂Ｊ剑壳暗淖兙嗫刂品椒ú荒軡M足全飛行包線內(nèi)的變距控制功能，變距范圍有限，不能充分發(fā)揮螺旋槳的性能。

技術(shù)方案

發(fā)明目的：為了解決活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距控制問題，提高螺旋槳工作效率，提出一種活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距方法。

技術(shù)方案：一種活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距方法，該方法在活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳變距系統(tǒng)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，所述構(gòu)架包括螺旋槳電子控制器、直流電機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、限位保護(hù)裝置、螺旋槳系統(tǒng)；螺旋槳電子控制器采集螺旋槳的轉(zhuǎn)速信號(hào)、槳葉角信號(hào)、控制命令等指令，根據(jù)指令計(jì)算控制輸出指令，并輸出至限位保護(hù)裝置；限位保護(hù)裝置控制直流電機(jī)處于正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止三種狀態(tài)，直流電機(jī)根據(jù)輸出功率驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋槳系統(tǒng)的槳葉角發(fā)生變化。

有益效果

本專利具備功能全、成本低，通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。可應(yīng)用于航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳系統(tǒng)槳距控制，提高活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)在全飛行包線內(nèi)的可靠性及工作性能(拉力、功率)，降低了耗油率。

附圖說明

圖1是變距系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2是限位保護(hù)裝置原理框圖；

圖3是直流電機(jī)工作原理框圖。

具體實(shí)施方式

螺旋槳變距方法主要包括以下過程：

(1)電子控制器采集螺旋槳轉(zhuǎn)速、槳葉角、控制命令等信號(hào)；

(2)根據(jù)采集信號(hào)判定輸出指令方式；

(3)計(jì)算開環(huán)輸出或閉環(huán)輸出指令大小；開環(huán)指令輸出可更具系統(tǒng)要求設(shè)定，當(dāng)控制器接收到某種命令時(shí)，直接輸出對(duì)應(yīng)指令大小值即可；閉環(huán)輸出指令大小需根據(jù)閉環(huán)方式確定，采用閉環(huán)控制原理實(shí)現(xiàn)指令的實(shí)時(shí)計(jì)算。

(4)螺旋槳槳葉角閉環(huán)控制原理為；電子控制器根據(jù)螺旋槳系統(tǒng)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算需求槳葉角，通過采集反饋槳葉角信號(hào)，通過(比例-積分-微分)PID控制算法計(jì)算控制指令值，并限幅輸出。

(5)螺旋槳轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制原理為；電子控制器根據(jù)螺旋槳系統(tǒng)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算需求轉(zhuǎn)速，通過采集反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(比例-積分-微分)PID控制算法計(jì)算控制指令值，并限幅輸出。

(6)控制器輸出指令通過限位保護(hù)裝置驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)；限位保護(hù)裝置原理見圖2；限位保護(hù)裝置設(shè)置有多個(gè)保護(hù)開關(guān)，這些開關(guān)可根據(jù)設(shè)計(jì)者要求進(jìn)行移動(dòng)，以滿足不同槳葉角需求的需要。

(7)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳變距；具體原理見圖3，變化規(guī)律為：當(dāng)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉角變大，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉角降低；電機(jī)停止時(shí)，槳葉角維持不動(dòng)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恒定時(shí)，槳葉角變化必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)速變化。螺旋槳系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速和槳葉角信號(hào)反饋于電子控制器，完成螺旋槳轉(zhuǎn)速和槳葉角的閉環(huán)控制功能。當(dāng)螺旋槳槳葉角變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變時(shí)，必然導(dǎo)致螺旋槳轉(zhuǎn)速的變化；具體變化規(guī)律如下：當(dāng)槳葉角上升，螺旋槳轉(zhuǎn)速下降；反之轉(zhuǎn)速上升。