专利名称：用于涡轮喷气发动机的引擎舱的控制系统的制作方法
用于涡轮喷气发动机的引擎舱的控制系统
本发明涉及一种用于安装在涡轮喷气发动机的引擎舱上的电子控制系 统，该引擎舱包括多个电子机械操作元件，本发明还涉及安装有上述控制系 统的引擎舱和航空器。
航空器由几个涡轮喷气发动机驱动，每个涡轮喷气发动机均安置在一个 引擎抢内，该引擎舱内还容纳有一组与其运转关联的辅助驱动装置，在涡轮 喷气发动机运转或者停止的时候，该辅助驱动装置执行各种各样的功能。这 些辅助驱动装置特别包括用于驱动推力换向器的电子机械或者液压机械系 统，和用于驱动外罩的电子机械或者液压机械系统，该外罩被设计用于允许 对涡轮喷气发动机进行维修操作。
推力换向器的作用在于，当航空器着陆时，通过将涡轮喷气发动机产生 的推力的至少一部分转向前方来增加航空器的制动能力。在这种情况下，换 向器使将涡轮喷气发动机喷出的全部或者部分气流输送至引擎舱前部成为 可能，因此产生可以增加航空器轮子的制动的反向推力。为了实现这个目的， 推力换向器包括设置于引擎抢任一侧上的可活动的引擎外罩，该引擎外罩可 以在展开位置和收起位置之间活动，在展开位置上，在制动期间在引擎舱内
打开一条可以供转向的蒸汽通过的通道；在收起位置上，在涡轮发动机正常 工作或者航空器已经停止的情况下关闭该通道。除了用于驱动推力换向器的 机械系统之外， 一个补充的机械系统使推力换向器沿径向展开成为可能，推 力换向器为了这个目的被分成两个可活动的半部，以便能够进入涡轮喷气发 动机被换向器包围的部分，以使得维修操作可以进行。
因此，在引擎舱内装有三个主要的辅助驱动系统，即为了涡轮喷气发 动机的维修用于引擎外罩的径向打开的驱动系统、用于推力换向器的可活动 引擎外罩的展开和收起的驱动系统和用于推力换向器的两个半部的径向打 开的驱动系统。
目前，这些驱动系统主要由液压或者气压缸带动工作。这些汽缸需要用 于传输加压流体的系统，该加压流体通过从涡轮喷气发动才几吸入空气或者通 过接入航空器的液压回路获得。然而，那样的系统体积庞大而且需要相当大 量的维修，这是因为液压或者气压系统中的轻微泄露会带来对换向器或者引 擎舱中的其他部分造成损害的后果。此外，液压或气压缸经常输出可用的最 大功率，这会引起设备的过早磨损。
为了减轻气压和液压系统的相关不足，引擎舱制造者和设备供应商试图 替换它们并尽可能多地使用电子驱动系统，以便能够精简引擎舱并简化其操 作，特别是必要的维修周期以及液压或气压流体的管理。已经存在某种用于 涡轮喷气发动机的维修的引擎外罩，该引擎外罩由电子汽缸驱动，而且在文
献号为EP 0 834 089的文献中揭示了 一种电驱动的推力换向器。
电子驱动系统可以根据这些系统的才喿作所真正必须的能量，进行最佳的 能源管理，而只占用引擎舱内较少的空间且不需要用于加压流体的循环的通 路。
然而，因为在引擎舱中减少了可利用的空间，所以对于生产者来说安装 和保护它们依然是一个重点关心的问题。目前，用来完成引擎抢的前述辅助 功能之一的每个电子驱动系统包括至少一个电子汽缸，由相应的电机驱动， 并由适当的特别设在那里的控制电子器件控制。需要注意的是，这些控制电 子器件必须被保护而不被高温、震荡和其他可能损坏这些电路的因素所损 坏，这在空间要求、安装和维修的复杂性和成本方面却是障碍。
本发明的目的在于减轻上述不足，并因为这个原因本发明提供了 一种被 设计安装在涡轮喷气发动机的引擎舱上的电子控制系统，该涡轮喷气发动机 包括多个电子机械操作元件，该多个电子机械操作元件安装在所述涡轮喷气 发动机上的多个辅助驱动装置上，其特征在于控制系统包括一个电子控制箱，该电子控制箱包括多个控制输入端和多个输出端，该多个控制输入端用 于连接到控制元件，该多个输出端连接至辅助驱动装置上的电子机械操作元 件，所述控制箱能将每个接收到的命令转换成操作至少一个相应的电子机械 操作元件的指令序列。
必须被很好的理解是，向安装在推力换向器上的可活动的引擎外罩提供 驱动的电子机械才喿作元件通常是由通用的控制电子器件控制的，这些电子控 制器件能够给电子机械操作元件输送大量电能以使他们能够实现他们的功 能。另一方面，电子机械操作元件移动维修外罩或者径向打开半个换向器的 操作仅在陆地上当航空器完全停止时被进行，而且相对于在航空器制动期间 移动推力换向器上的可活动的引擎外罩来说只需要相对较低的能量。
因此，通过提供包括集中化电子控制箱的控制系统，这使将所有目前存 在的电子系统联合起来，在没有加大可用电能的情况下驱动每个电子机械操 作元件成为可能。特别地，初始地可利用于在飞行过程中操作推力换向器的
能量足够在地面上对滑动门(trappes)进行操作，因此不需要4是供更大的能 量。而且，这样的控制系统，在一方面，使把所有这些驱动系统安置在一个 同样的安全位置成为可能，以及另一方面，使防止某种电子功能的冗余成为 可能。从而，电子机械操作元件可显著地更轻，因为它不再需要为每个电子 机械操作元件联系特定的电子驱动元件，而且布置在电子控制箱中的同 一个 驱动系统驱动用于完成同一种功能的电子机械操作元件。而且，驱动电子机 械操作元件的系统是一个对热和震荡特别敏感的部分，因此必须被进行有效 地保护。将驱动系统结合在同一箱体中，仅仅这个箱体需要被保护而不被高 温和震荡所损坏，在其他情况下，这将允许全面减轻整体结构和使用更小更 轻的电子机械操作元件，因此也会使安装、测试和维修更加简易。
有利的是，该电子控制箱设有至少一个状态输入端，该输入端用于从至 少一个与至少一个电子机械执行元件相联系的传感器接收状态信息。
优选地，电子控制箱包括能够从涡轮喷气发动机的控制系统接收和/或向涡轮喷气发动机的控制系统传送状态信息的装置。
这些涡轮喷气发动机的状态和操作数据可被有利地用作被执行用来驱 动一个或者多个电子机械操作元件的操作指令序列的参数。而且，航空器的 飞行员可以持续地获知辅助驱动装置的状态和操作指令序列执行的进程。
有利的是，电子控制箱包括至少一个用于容纳专用于驱动至少一个辅助 驱动装置的电子控制电路板的位置。因此，在升级时更换控制电子器件是容 易的，例如，不用更换整个电子控制箱。优选地，电子控制箱能够容纳至少 一个针对每个辅助驱动装置的专用的电子控制电路板。在这种方式下，用于
被升级。
有利的是，电子控制箱包括控制输入端，该控制输入端用于驱动辅助维 修驱动装置，并被设计为由"常闭式"按钮激活。
还有利的是，电子控制箱， 一方面包括至少一个电源模块，另一方面包 括至少一个电子控制模块。特别地，在引擎舱内为安装元件提供的可利用空 间是非常有限的，并且为了将电子控制箱更方便地安装在引擎舱内，可把电 子控制箱分成更小的模块是值得的。
本发明还涉及一种用于安装在涡轮喷气发动机上的引擎舱，该引擎舱包 括至少一个用于允许涡轮喷气发动机的维修操作的可活动外罩以及至少一 个推力换向器，该推力换向器包括至少一个可活动的引擎外罩，每个维修外 罩和可活动的引擎外罩被设计以便被至少一个安装有至少一个电子机械操 作元件的驱动装置驱动，其特征在于，该引擎舱安装有以上描述的控制系统， 能够大体地集中控制操作和指令序列的执行以操作专用于所述维修外罩和 所述可活动的引擎外罩的驱动装置。
有利的是，安装在设计用于维修功能的驱动装置上的电子机械操作元件
由至少一个与控制系统连接的"常闭式"4要^L激活。
还有利的是，控制系统的电子控制箱安装在推力换向器的前部框架内。
优选地，电子控制箱被分成至少两个相互连接的组件。特别地，当提供 的可用空间减少时， 一个电子控制箱再分成至少两个组件可使其能够更加地 简单地安装在引擎舱内。
另外，本发明还涉及一种航空器，其特征在于该航空器安装有多个涡轮 喷气发动机，每个涡轮喷气发动机都安置在如上所述的引擎舱中。
根据下面的参照相关附图的文字描述，本发明的应用将会得到更好的理 解，其中
图1是根据本发明安装有控制系统的引擎舱的立体分解图2是安装在图1的引擎舱上的推力换向器在打开状态时的立体图，该 打开状态称为"翻转的发动机"状态；
图3是安装在图1的引擎舱内的控制系统的原理图。
在描述本发明的实施例之前，需要着重说明的是，本发明不局限于特定 的引擎舱结构。虽然是通过安装有格栅式(grille)换向器的引擎抢进行描述 的，但是本发明也可以应用不同设计的引擎舱，特别地，采用带门的推力换 向器。
图1显示了容纳有涡轮喷气发动机2并组装有推力换向器3的引擎舱1的的局部示意图。推力换向器3具有一个被布置在引擎舱1后部并被分成两个 半部41的结构，该两个半部41设置在引擎抢1的两侧且每个都包括半圆形 的可活动的引擎外罩4。每个可活动的引擎外罩4可被移动从而能够滑动以 便显现换向器桨片的格栅5，该换向器桨片位于可活动的引擎外罩4和涡轮 喷气发动机2的气流被转向通过的区域之间。隔断门6设置在结构中以便能 够枢转并从他们不能阻碍气流通行的位置运动到阻隔气流通行的位置。为了协调可活动的引擎外罩4的打开与隔断门6的阻隔位置，后者通过铰链逐个 与其中一个可活动的引擎外罩4机械地连接，并通过杆系统(未图示)连接 到固定结构上。
可活动的引擎外罩4的运动是由一组安装在推力换向器3的前部框架9 上的汽缸8a、 8b驱动而沿着该结构的外部的运动，该推力换向器3中安装 有电机10和分别与汽缸8a、 8b连接并用于驱动他们的挠性传输轴(未图示)。
更加具体地，每个可活动的引擎外罩4可以在三个汽缸8a、 8b的作用 下#皮调动，该三个汽缸8a、 8b由一个电才几10驱动，包4舌一个中心汽缸8a 和两个附加汽缸8b。电机10输出的能量首先通过两个挠性传输轴被分配到 中心汽缸8a,然后通过其他挠性传输轴被分配到附加汽缸8b。
另夕卜，推力换向器3的每个半部41可被移动并安装有由电机35驱动的 侧向电子汽缸12，并且允许每个半部41径向打开以便对涡轮喷气发动机2 被推力换向器3围绕的部分进行维修操作。
在推力换向器3的上游，引擎舱l包括两个外罩13，该两个外罩13设 置在引擎抢1的两边，每个外罩13可被由电机36驱动的两个电子汽缸14 带动而移动，以打开引擎舱1并允许在维修操作期间能够进入涡轮喷气发动 机2。
所有的电子汽缸8a、 8b、 12、 14均由电子控制箱15控制，该电子控制 箱15—方面包括用于驱动汽缸8a、 8b、 12、 14的电子才莫块15a，另一方面 包括用于为电机10、 35、 36的运转提供所需能量的电源模块15b。这个电 子控制箱15同汽缸8a、 8b、 12、 14形成装配在推力换向器3的前部框架9 内的控制系统。这样的控制系统被示意性地描述在图3中。
电子控制箱15的电子模块15a包括用于分别控制外罩13打开和闭合的 控制输入端16、 17,用于控制推力换向器3的半部41的径向打开和闭合以 便维修操作的控制输入端18、 19，以及用于驱动可活动的引擎外罩4的打 开和闭合来完成他们的推力换向功能的控制输入端20、 21。
控制输入端16、 17、 18、 19由设置在引擎舱l的外表面上的"常闭式，， 按钮37、 38、 40激活。控制输入端20、 21与涡轮喷气发动机的控制系统 22连接，该控制系统被称为FADEC (全权限数字电子控制)。
另夕卜，FADEC22通过多个信息输入端23与电子模块15a连接，其用于 接收涡轮喷气发动机的各种运转参数，例如扇叶速度、涡轮喷气发动机的气 流压力值、和任何其他可以被电子控制箱15利用以便以适当的方式来驱动 汽缸8a、 8b、 12、 14的参数。
这些汽缸8a、 8b、 12、 14中的每一个都被连接在输出端25、 26、 27上， 通过这些输出端向驱动汽缸8a， 8b, 12, 14的电机10, 35， 36传送必需的 电能，以便使它们依照激活的命令以适当的方式运转。为此，电子模块15a 容纳有电路板(未示出)，该电路板是专用的并且每个执行至少一个与设计 的功能相匹配的控制指令序列。因此，电子模块15a安置有至少一个为了外 罩13的打开和闭合而用于执行指令序列的电路板，为了维修操作时推力换 向器3的半部41的径向打开和闭合而用于执行指令序列的电路板，和为了 可活动的推力换向器引擎外罩4的打开和闭合而用于执行指令序列的电路 板。变压器42使电压在接收到的电能的电压和根据电机10、 35、 36被激活 时输出端25、 26、 27所需要的电能的电压之间进行转换成为可能。
而且，需要注意的是， 一方面，每个汽缸8a、 8b、 12、 14被安装有状 态感应器30,且在另一方面，每个驱动汽缸8a、 8b、 12、 14的电机10、 35、 36被安装有速度感应器31，该速度感应器31被用于测量电机10、 35、 36 的速度。每个状态感应器30和每个速度感应器31通过状态输入端32、 33 与电子模块15a连接，该状态输入端32、 33用来收集状态和速度信息以及， 需要时，将该状态和速度信息作为驱动汽缸8a、 8b、 12、 14的指令序列中 的参数。
希望命令外罩13打开的使用者可以按照如下方式进行。首先，使用者 按下指定用于使外罩13打开的"常闭式"按钮37。通过这样做，可以激活 相应的控制输入端16,而该控制输入端16可触发适当的操作序列的执行， 该操作序列由设置在电子模块15a上并专用于外罩13的打开和闭合的电路 板执行。这个序列的执行控制并调节传送至电机36用来激活汽缸14的能量。 一旦打开，使用者可以进行维修工作。当维修工作结束时，使用者可通过按 下相应的用于激活控制输入端17的"常闭式"按钮38来命令外罩13闭合。 以同样的方式，可以触发与闭合相应的指令序列的执行，该指令序列由专用 于外罩13的电路板执行。
"常闭式"按钮37、 38的使用因为安全性而被特别地推荐。特别地， 这些按钮要求操作者提供恒定的压力以便用于外罩13打开和闭合的指令序 列能够被执行。如果操作者在打开或者闭合指令序列结束之前释放按钮37、 38,指令序列即被停止。
还应该注意的是驱动外罩13只有在陆地上当涡轮喷气发动机2停止时 才会发生。在激活适当的才喿作序列之前，可能根据来源于FADEC22的信息 输入端23的信息来核实涡轮喷气发动机2的运转情况，并且在合适的情况 下阻止有关外罩13打开和闭合的指令序列的执行。
以相同的方式，希望命令推力换向器3的半部41径向打开以便在涡轮 喷气发动机2被所述推力换向器3包围的部分上进行维修操作的使用者可以 按照下述程序进行。首先，使用者按下指定用于使半部41径向打开的"常 闭式"按钮39。通过这样做，使用者可以激活相应的控制输入端18,该控 制输入端18可触发适当的操作序列的执行，该操作序列由专用于半部41的 径向打开和闭合并设置在电子模块15a上的电路板执行。这个序列的执行控 制并调节传送至电机35用来激活汽缸12的能量。当维修工作结束时，使用 者可通过按下相应的可激活控制输入端19的"常闭式"按钮40来命令推力 换向器3的半部41闭合。以同样的方式，使用者可以触发与半部41的闭合
相应的操作指令序列的执行，该指令序列由专用的电路板执行。
如上所述，半部41的径向活动只有在涡轮喷气发动机2停止时才会发 生。在激活适当的操作序列之前，根据特定的信息输入端的输入信息对涡轮 喷气发动机2的运转情况进行检测，并在合适的情况下阻止用于半部41打 开或者闭合的指令序列的执行。需要注意的是，通常在能够径向打开半部 41之前还需要打开可活动的引擎外罩4。
可活动的引擎外罩4由汽缸8a、 8b驱动。这个动作由航空器的驾驶员 从驾驶抢内给出命令。后者在控制面板上启动相应的指令，该指令被转发至 FADEC 22，然后通过控制输入端20或者21传至电子模块15a,这是根据飞 行员是命令了可活动的引擎外罩4打开还是闭合。
控制输入端20、 21的激活引发适当的操作指令在电路板上的执行，该 电路板设置在电子模块15a上并专用于可活动的推力换向器引擎外罩4的驱 动。通过信息输入端23从涡轮喷气发动机2上收集运转信息使得根据涡轮 喷气发动机2的各种参数来修改操作序列成为可能，该各种参数例如涡轮喷 气发动机的运转速度。
应该被注意的是，外罩13和推力换向器3的半部41仅仅在地面上当涡 轮喷气发动机停止的时候被驱动。所需的最大总电能是在受到最强烈的力的 情况下，用于驱动汽缸8a、 8b、 12、 14 (也就是在推力换向期间驱动可活动 的引擎外罩4的汽缸8a、 8b)所需要的电能。因此，电源供应模块15b被制 作成能够在推力换向的模式下释放足够驱动可活动的引擎外罩4的最大电 能，当航空器停止时，在进行维修操作期间，这个电能足够打开外罩13和 半部41。因此，相对于现有的电源模块没有必要增大电源模块15b。
尽管以上结合具体实施例对本发明进行了说明，但4艮明显，本发明并不 是仅限于这些实施例，本发明包含所有描述内容的技术上的等同物以及它们 的结合，如果后者包括在本发明的文本中。需要被特别注意的是，本发明不
局限于通过电子机械操作元件实现推力换向功能和维修功能的装置，也可能 涉及任何其他的被电子地控制并结合到涡轮喷气发动机引擎舱内的其他功能。
权利要求
1.一种电子控制系统，该电子控制系统用于安装在涡轮喷气发动机(2)的引擎舱(1)上，该电子控制系统包括多个电子机械操作元件(8a、8b、12、14)，该多个电子机械操作元件(8a、8b、12、14)安装在所述涡轮喷气发动机上的多个辅助驱动装置上，其特征在于，所述控制系统包括电子控制箱(15)，该电子控制箱(15)包括多个控制输入端(16至21)和多个输出端(25至27)，该多个控制输入端(16至21)用于连接到控制元件(37至40)，该多个输出端(25至27)连接至所述辅助驱动装置上的所述电子机械操作元件，所述控制箱能将每个接收到的命令转换成操作至少一个相应的电子机械操作元件的指令序列。
2. 如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电子控制箱(15) 包括至少一个状态输入端(32、 33)，该至少一个状态输入端用于(32、 33) 从至少一个与至少一个电子机械操作元件(8a、 8b、 12、 14)相联系的感应 器(31、 32)接收状态信息。
3. 如权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述电子控制箱 (15)包括能够从所述涡轮喷气发动机的控制系统(22)接收和/或向所述涡轮喷气发动机的控制系统(22)传送状态信息的装置(23)。
4. 如权利要求1至3中任一权利要求所述的控制系统，其特征在于， 所述电子控制箱(15)包括至少一个用于容纳专用于驱动至少一个辅助驱动 装置的电子控制线路板的位置。
5. 如权利要求1至4中任一权利要求所述的控制系统，其特征在于， 所述电子控制箱(15)包括专用于驱动辅助维修驱动装置的控制输入端(16 至19)，所述控制输入端(16至19)被设计由"常闭式"按钮(37至40)激活。
6. 如权利要求1至5中任一权利要求所述的控制系统，其特征在于， 所述电子控制箱(15)， 一方面包括至少一个电源模块(15b)和，另一方面 包括至少一个电子控制模块(15a)。
7. —种引擎舱(1 ),该引擎舱(1)被设计用于安装涡轮喷气发动机(2 ) 该引擎抢(1)包括至少一个用于允许涡轮喷气发动机维修操作的可活动外 罩(13)以及至少一个推力换向器(3)，该推力换向器(3)包括至少一个 可活动的引擎外罩(4),每个所述维修外罩和所述可活动的引擎外罩(4) 被设计以便被至少一个安装有至少一个电子机械操作元件(8a、 8b、 14)的 驱动装置来驱动，其特征在于，所述引擎抢(1)安装有如权利要求1至6 任一权利要求所述的控制系统，所述的控制系统主要能够集中控制操作和指 令序列的执行以操作专用于所述维修外罩和所述可活动的引擎外罩的所述 驱动装置。
8. 如权利要求7所述的引擎舱(1),其特征在于，安装在设计用于维 修功能的驱动装置上的所述电子机械操作元件(12、 14)由至少一个与控制 系统连接的"常闭式，，按钮(37至40)激活。
9. 如权利要求7或8所述的引擎舱(1 ),其特征在于，所述控制系统 的所述电子控制箱(15 )被安装在所述推力换向器(3 )的前部框架(9 )内。
10. 如权利要求7至9中任一权利要求所述的引擎舱(1 )，其特征在于， 所述电子控制箱(15)被分成至少两个互相连接的组件(15a、 15b)。
11. 一种航空器，其特征在于，所述航空器安装有多个涡轮喷气发动机 (2 ),每个涡轮喷气发动机(2 )被安置在如权利要求7至10中任一权利要求所述的引擎舱(1)中。
全文摘要
本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机的引擎舱的电子控制系统，包括用于多个驱动装置的多个电子机械操作元件(8a、8b、12、14)，该多个驱动装置作为涡轮喷气发动机的辅助部分。本发明的特征在于该控制系统包括电子控制箱(15)，该电子控制箱(15)包括多个控制输入端(16至21)和多个输出端(25至27)，该多个控制输入端(16至21)用于连接到控制元件(37至40)，该多个输出端(25至27)连接至辅助驱动装置上的电子机械操作元件。该控制箱可将每个接收到的命令转换成操作至少一个相应的电子机械操作元件的指令序列。本发明还涉及安装有如上所述的控制系统的一种引擎舱和一种航空器。
文档编号F02K1/76GK101198785SQ200680021139
公开日2008年6月11日 申请日期2006年6月12日 优先权日2005年6月16日
发明者赛里·玛瑞马提诺 申请人:埃尔塞乐公司