通过压力监控确定风扇参数的制作方法
【专利摘要】一种通过感应由风扇叶片所产生的压力波来确定至少一个旋转风扇例如螺旋桨的速度的方法。还披露了一种能够执行所述方法的设备。所述设备包括具有毂部分和从毂部分径向向外延伸的多个叶片的风扇。所述设备还包括能够操作以使所述风扇围绕旋转轴线旋转的发动机。所述设备还包括沿着旋转轴线与风扇间隔开的传感器。所述传感器被设置用以感应位于发动机外部且被多个叶片的旋转所改变的至少一种物理条件。所述传感器能够操作以发射与至少一种物理条件相对应的信号。所述设备还包括与发动机和传感器操作连接的处理器。所述处理器能够操作以接收来自传感器的信号并响应于所述信号改变发动机的工作从而改变风扇的转速。
【专利说明】通过压力监控确定风扇参数
【技术领域】
[0001]本发明涉及对风扇参数，例如转速，的监控。
【背景技术】
[0002]美国第6918747号专利披露了一种用于探测航空器发动机转子的损伤的方法和系统，所述方法和系统使用用于测量振动和速度的装置，以便在确定的飞行过程中获取与转子速度以及与转子振动的振幅和相位相关的数据。所述方法包括以下步骤:读取获得的数据；基于所获得的数据计算在确定的转子转速范围内的平均振动矢量；计算确定飞行的平均振动矢量与基准飞行的平均振动矢量之间的矢量差值用于转子速度范围；将所述矢量差值的模量与预先确定的阈值进行比较；以及当矢量差值的模量超过预先确定的阈值时发出警报信号，在确定飞行后执行的这些步骤已被完成。
【发明内容】
[0003]概括地说，本发明提供了一种通过感应由风扇叶片所产生的压力波来确定至少一个旋转风扇例如螺旋桨的转速的方法。本发明还提供了一种可操作以执行所述方法的设备。所述设备包括具有毂部分和从所述毂部分径向向外延伸的多个叶片的风扇。所述设备还包括能够操作以使所述风扇围绕旋转轴线旋转的发动机。所述设备还包括沿着旋转轴线与所述风扇间隔开的传感器。所述传感器被设置用以感应位于发动机外部且被多个叶片的旋转所改变的至少一种物理条件。所述传感器能够操作以发射与至少一种物理条件相对应的信号。所述设备还包括与发动机和传感器操作连接的处理器。所述处理器能够操作以接收来自传感器的信号并响应于所述信号改变发动机的工作从而改变风扇的转速。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]结合附图，参考接下来的详细描述，本发明的优点将进一步地呈现并被更好地理解，其中:
图1是结合本发明的一个示例性实施例的涡轮发动机的示意图；
图2是示出了通过传感器在时域中获得的数据(实时)的曲线图；
图3是示出了从时域转换成频域的数据的曲线图；
图4是时域数据的第二曲线图；
图5A和5B是传感器经过的叶片的示意图；
图6A-C示出了频域曲线图的多个部分。
【具体实施方式】
[0005]如同在接下来描述的实施例中所举例说明的一样，本发明可应用于确定风扇的参数。这些参数可包括转速、叶片螺距、风扇振动和风扇的不平衡。螺旋桨是此类风扇的一种。在涡轮发动机的一些开放的转子构造中，螺旋桨速度的直接物理测量法是很具有挑战性的。在一种开放的转子构造中，两个邻近的螺旋桨被设置以在相反的方向上相对于彼此旋转。如果驱动轴的旋转速度与螺旋桨的旋转速度两者之间没有直接的相关性的话，那么引起螺旋桨转动的转子或驱动轴的测量法就可能不太适合。同样，由于所述两个螺旋桨在相反的方向上转动，因此它们之间没有相关速度。所述示例性实施例可应用于间接估算螺旋桨转速以及其它参数。
[0006]图1是结合本发明第一示例性实施例的涡轮发动机的示意图。涡轮发动机10可包括进口 12且被容纳在发动机短舱14中。涡轮发动机10还可包括压缩机部分16、燃烧室部分18、以及涡轮机部分20。涡轮发动机10还可包括排气部分22。压缩机部分16，燃烧室部分18，涡轮机部分20和排气部分22可沿着中心轴线24进行布置。压缩机部分16和涡轮机部分20的多个部件可围绕着中心轴线24进行旋转。如同在附图标记26处标示出的箭头所指示的那样，例如空气之类的流体可被吸入到涡轮发动机10中。所述流体从进口12进入到压缩机部分16中并被压缩。鼻锥28可靠近进口 12从而将空气缓缓地引导进入压缩机部分16。示意性示出的压缩机部分16包括高压压缩机部分和低压压缩机部分。在一些实施例中，一部分流体可被径向地转移到压缩机部分16的外面而变成旁通流。从压缩机部分16中出来的压缩流体与来自燃料系统30的燃料相混合并在燃烧室部分18中燃烧。燃烧气体排出燃烧室部分18并流过涡轮机部分20。燃烧气体中的能量在涡轮机部分20处被提取出来。
[0007]涡轮机罩壳32可环绕着核心发动机部件(压缩机、燃烧室和涡轮机部分16、18、20)。罩壳32可支承例如压缩机叶片(未示出)和涡轮机叶片等非旋转结构。示例性的涡轮机叶片在34和36处标示出，它们是被安装来引导燃烧气体流至涡轮机部分20的。经过涡轮机部分尾部的燃烧气体用未编号的箭头指示出。这些气体可用来产生航空器的推力。
[0008]在图1所示的开放的转子构造中，功率可被从核心发动机部件中提取出来从而驱动螺旋桨38、40旋转。螺旋桨中的每一个分别地包括毂部分42、44和多个叶片，例如叶片46,48.在示例性的实施例中，像涡轮50、52 —样的一个或更多自由功率涡轮机驱动着轴54。燃烧气体经过从而引起自由功率涡轮机50、52的旋转。
[0009]轴54可延伸进入齿轮箱56。相应的驱动轴58、60可从齿轮箱56中延伸出来。驱动轴58被固定用于随螺旋桨38的毂部分42 —同旋转。驱动轴60被固定用于随螺旋桨40的毂部分44 一同旋转。工作时，齿轮箱54的齿轮(未示出)能够将由轴54输入的功率传输进入螺旋桨38和40的对旋中。图1中的示意图是“推进器”的开放转子构造并且应该注意的是:本发明的实施例可以用“牵引机”的开放转子构造来实现，其中螺旋桨位于压缩机部分的前面/上游。
[0010]图1同时示出了沿着旋转轴线24与螺旋桨38和40隔开的传感器62。所述传感器62被安装用以感应位于涡轮发动机10外部且被多个叶片46和/或48的旋转而改变的至少一种物理条件。在本发明的一个示例性实施例中，所述传感器62能够感应被螺旋桨38和40两者的多个叶片的旋转所改变的至少一种物理条件。在本发明的其它可选实施例中，例如在其中应用一个风扇的实施例中，传感器可被定位用以感应由单一风扇的旋转所改变的至少一个物理条件。此外，本发明的其它实施例也可以在以下情形中实现，其中传感器可被定位用以感应被两个邻近的风扇中的单独一个的旋转所改变的至少一种物理条件。
[0011]传感器62可以被设置在螺旋桨38，40的上游或下游。传感器62同短舱14齐平从而使得传感器62的一部分将与短舱14的外表面94基本上同步。传感器62与短舱14的外表面对齐的那一部分基本上不会破坏短舱14上面的层流。
[0012]传感器62将感应在一定视野范围内的物理条件。传感器62的视野范围可沿着不与叶片相交的一条轴线对中。例如，示例性的传感器62可具有在垂直于轴线24延伸的轴线64上对中的视野范围。另一种可选方式是，传感器62可以被如此设置，从而使得视野范围在与轴线24倾斜或不平行的轴线上对中。
[0013]传感器是一种测量物理量并将其转换成可以被观测者或者通过仪器例如处理器读取的信号的装置。示例性的传感器62是可用于感应环境压力水平的。在其它可选实施例中，传感器是可用于感应声音水平的。
[0014]螺旋桨38、40的旋转能够导致环境压力发生变化并且还能产生声波。声波就是压力振荡。声压是声音的压力波与声波正在其中传播的位于声波外部的介质的平均环境压力之间的差值。本发明的多个实施例可以在环境压力被感应到和/或声压被感应到的情况下实现。
[0015]所述传感器62可以是能够感应环境压力水平的压力传感器62。压力传感器62能够根据施加于传感器视野上的压力产生信号。所述信号可以是电信号。压力传感器或者也可以被称作压力变换器、压力传送器、压力发送器、压力指示器、压强计、流体压力计等等。根据压力类型，压力传感器可以为绝对压力传感器、表压传感器、真空压力传感器、差压传感器、密封压力传感器，等等。压力传感器通过例如使用压敏电阻应变计、电容方式、电磁方式、压电结构、光纤、电位测量技术等方式进行作用力收集来感应压力。应该注意的是:任何一种压力传感器均可应用于本发明的实施例。可以根据与实施例相结合的工作条件来对本发明实施例中应用的传感器来进行选择。
[0016]声压是由声波引起的与来自环境(平均的或均衡的)压力的局部压力偏差。用于探测声音的传感器通常被称作传声器。传声器可以被分类成几种基本的类型，包括动态的，静电的，压电的，等等。传统的传声器可以测量声压，所述声压在一个特定位置表现声音强度。声音强度是每单位时间通过单位面积的能量流量的表示方法。声音强度传声器探针可以将声音强度连同单位流量方向一同作为矢量来捕获。应该注意到的是:任何一种声音传感器可以被应用在本发明的实施例中。可以根据与实施例相关联的工作条件来对本发明实施例中应用的声音传感器来进行选择。
[0017]还应注意的是:本发明的多个实施例可以用能够感应振动的传感器来实现。螺旋桨周围压力中的变化，不管是由于环境压力还是因为声波的原因，都可以通过在压力变化方面允许物质振动来被感应到。
[0018]示例性传感器62能够发出对应于环境压力的信号。该信号可以是连续并被实时分析。图2是示出了传感器62所发出的时域数据的示例性曲线图。该曲线图的X—轴对应时间而Y —轴对应压力大小。应该注意的是:图2所示曲线图反映了由最近的螺旋桨38以及最远的螺旋桨40所引起的环境压力中的变化。因此传感器62是被设置来同时感应通过第一螺旋桨38的多个叶片的旋转所改变的和通过第二螺旋桨40的多个叶片的旋转所改变的发动机外部的至少一种物理条件。
[0019]再次参考图1，处理器66同涡轮发动机10和传感器62可操作地连接。处理器66可用来接收来自传感器62的信号并响应于该信号改变涡轮发动机10的工作。例如，处理器66可响应于从传感器62处接收到的信号控制燃料系统30从而引导流向燃烧室部分18的燃料量。更多或更少的燃料可受到引导以分别增加或减少螺旋桨的速度。
[0020]在示例性的实施例的工作中，传感器62可以动态地(随时间连续不断地)感应压力。如图2中所示的那样，所感应到的压力随着时间的变化可以用时域曲线图来表示。处理器66能够利用快速傅里叶变换将在时域中感应到的压力数据转换成频域数据。快速傅里叶变换(FFT)是一种用于计算不连续的傅里叶变换(DFT)及其逆变换的运算法则。DFT将一序列值分解成具有不同频率的分量。FFT是同DFT —样用于计算同样结果的方法，只不过更快一些。在本发明的示例性实施例中，FFT可被编入处理器66的程序中。有许多不同的FFT算法，例如库里-图基算法、素因子FFT算法、布鲁斯FFT算法、雷得FFT算法以及布伦斯坦FFT算法。根据本发明的实施例可以应用任何一种FFT算法。
[0021]图3示出了利用FFT将所感应到的环境压力中的变化所对应的信号从时域(图2)转换到频域的结果曲线图。图3曲线图的X-轴对应频率而Y-轴对应大小，一个小于I的无量纲和绝对的值。示例性的频域曲线图显示出两个主频，基本上125赫兹和128赫兹。这两个主频在频域里拥有最高量值并且可分别与响应螺旋桨38、40 (图1中所示)的角速度相关联。其余的频率可以视为噪音。
[0022]由于最近的螺旋桨38所引起的环境压力变化的量值将会大于最远的螺旋桨40所引起的环境压力变化的量值，因此较高量值的频率(在示例性的实施例中，128HZ)与距离传感器62最近的螺旋桨38相结合。根据上文所述量值是沿着Y-轴而不是沿着水平轴来限定的。在示例性的实施例中，在88处标示出的点对应于沿着X —轴确定的任一频率的最高量值并且分别与螺旋桨38、40 (图1中所示)的角速度相结合。其余的频率可以视为噪音。
[0023]由于最近的螺旋桨38所引起的环境压力变化的量值将会大于最远的螺旋桨38所引起的环境压力变化的量值，因此更高量值的频率(在示例性的实施例中，128Hz)可与距离传感器62最近的螺旋桨38相关联。根据上文所述，量值是沿着Y-轴而不是沿着水平轴来限定的。在示例性的实施例中，在88处标示出的点对应于沿着X —轴识别出的任一频率的最高量值。
[0024]通过将各自的每一频率除以相应螺旋桨38、40的叶片数量，可以确定相应螺旋桨38,40的旋转速度(角速度)。在示例性实施例中，如果螺旋桨38有五个叶片，那么它的旋转速度将在每秒25.6转左右。应该注意的是:在图2和图3中提供的数值仅是示例性的，它并一定不适用于本发明的每一个实施例。
[0025]图4是可与图1中所示的示例性涡轮发动机相关联的第二时域数据曲线图。鉴于图2中的曲线图展示了在这一系列压力数据中噪音的影响，通过滤掉传感器62 (在图1中示出)所接收到的信号中的基本上所有噪音，可以获得图4中的曲线图。滤波不是绝对必需的但却是简化处理所希望的。
[0026]在图4中，累积波形式包括与一系列相对低的幅峰存在交互出现关系的一系列相对高的幅峰。所述一系列相对高的幅峰中的每一个对应经过传感器的最近的螺旋桨的叶片。所述一系列相对低的幅峰中的每一个对应经过传感器的最远的螺旋桨的叶片。应该注意的是:图4反映的是两个以相同的速度在旋转且彼此180度异相的螺旋桨。因而，图4不对应螺旋桨以不同的速度在其中旋转的图3。本发明的多个实施例可以在两个螺旋桨不以相同的速度旋转和/或以不同于180度的一些角度彼此异相的情况下实现。[0027]通常情况下，时域中的波形包括具有“上升+衰减”时间(RD时间)和振幅特征的独立波峰。参见图4中的曲线图，第一独立波峰的RD时间在68和70处所指示出的两点之间延伸。第一独立波峰的振幅对应于该部分波中所达到的最大压力并在点72处被标示出。应该注意的到:在点68和在点74处所标示出的点之间延伸的RD时间的上升部分可短于该RD时间的衰减部分。第一波峰的衰减部分在点74和72之间延伸。经过点68、74和70的直线可与X-轴是完全平行的或者基本上平行的。
[0028]可对在时域中获得的数据进行处理以确定螺旋桨叶片的螺距。在图5A中，叶片46正在沿着轴线75经过传感器62。轴线75对应叶片46的旋转运动路径。76标示出传感器62与叶片46最接近传感器62的部分之间的距离。叶片46的螺距对应78标示的角度。所述叶片限定了在80处标示的传感器62的视野宽度。
[0029]在图5B中，叶片46正在沿着轴线75，但以不同于图5A所示的螺距，行经传感器62。轴线75对应叶片46的旋转运动路径。82标示出传感器62与叶片46最接近传感器62的部分之间的距离。距离82大于距离76。叶片46的螺距对应84标示的角度。角84小于角78。所述叶片限定了 86标示的传感器62的视野宽度。宽度86大于角度80。
[0030]可以估算时域中的振幅和/或RD时间来确定叶片螺距。例如，图5A对应波形的振幅将会大于图5B对应波形的振幅。这是因为距离76小于距离82。当叶片经过相对接近传感器时传感器62附近的环境压力就会相对更大一些。
[0031]RD时间同样也对应叶片螺距。例如，图5B所对应波形的RD时间将会大于图5A所对应波形的RD时间。这是因为宽度86大于宽度80。当相对“更宽”的叶片经过传感器时，传感器62附近的环境压力将会在相对更长的时间周期中来上升和下降。因此，图5A中的布置将产生具有更高和更窄独立波峰的波形，而图5B中的布置将产生具有更短和更宽独立波峰的波形。
[0032]应该注意的是:基于波的特定形状可能并不一定能精确地确定叶片螺距。例如，在某种意义上可以校准涡轮发动机从而使所感应到的某种特定的RD时间或振幅与特定的叶片螺距相关联。可以在处理器的内存中储存许多预定的波形，每一个对应一种特定的叶片螺距。可以将工作时感应到的RD时间与存储于处理器内存中的预定的波形进行对比来确定当前的叶片螺距。
[0033]另一种可选方式是，可以在更多相关意义上估算用于叶片螺距的波形。例如，涡轮发动机的工作条件可能趋于指示改变叶片螺距是所希望的。处理器可以储存在叶片螺距改变之前的第一波形的特征，然后将时域中随后的一个波形与所述第一波形进行对比来确认叶片的螺距已经改变。应当注意的是:就像通过引用而包含于本文中的用于案例教导的第5478203号和第5090869号美国专利一样，图1所示的处理器66是能够控制改变叶片螺距系统的。
[0034]可以应用时域中的波形确定叶片的螺距并且应用频域中的波形识别螺旋桨的其它参数。例如，处理器能够确定螺旋桨的一个或多个叶片正在振动。在图3中，点88是被定义在该曲线图主峰处的相对尖锐的点。该部分曲线图在图6A中被放大。在频域中的振动叶片通常会作为一个平顶而不是尖点出现在主峰上。这在图6B中示出。所述的通常平的顶中的每一个点代表一个不同的但又在数值上接近的频率。从而，如果处理器在频域中探测到一序列具有基本上相同量值的频率的话，那么振动就可以被识别。应该注意的是:由于与压力波相结合的能量通过一个更宽的(尽管仍是窄的)频带传播，因而图6B和6C具有比图6A更低的高度。
[0035]在一些工作环境下，发动机控制单元上的计算资源可能是有限的或缺乏的而FFT(频率)计算又是有数值要求的。在这种工作环境下，本发明的多个实施例可以实施为是较小计算强度的。尽管是较小计算强度的，但是这些实施例仍然可以应用于监控涡轮发动机的健康状况以及执行控制指令。这些实施例可能不如FFT分析精确，但却是足够精确的并且还可以利用现有电子发动机控制器(EEC)硬件实现的。
[0036]例如，有重要的数据需要在时域中收集和分析。可以利用变量阈值比较器加上脉冲定形和计数来估算速率。在图4中，线96标出了与示例性实施例相关的第一比较器阈值。与示例性实施例相关的相应的压力脉冲在98和100、102和104以及106和108处标出的点之间持续。在曲线与第一比较器阈值96相交时限定出脉冲的起点和终点。随着时间(示例性曲线图的水平轴)的过去计数脉冲的数量就对应于频率且由此距离传感器(例如附图1、5A和5B中所示的传感器62)更近的叶片的速度。第一比较器阈值的位置是可调整的从而使得可以捕获仅仅来自距离传感器更近的叶片的脉冲。线110标出了与示例性实施例相关的第二比较器阈值。第二 (或更低)比较器阈值110将捕获更近和更远的两排螺旋桨的脉冲。基于第二比较仪器阈值110的脉冲计数将大于基于第一比较器阈值96的脉冲计数。所述两个计数之间的差异对应更低振幅系列的频率(伴随时间的更低振幅脉冲系列)从而对应距离传感器更远的叶片的速度。第一和第二比较器阈值两者均是可调整来补偿振幅变化的。
[0037]同样，可以使用与上文相结合的跟踪指令滤波器来进一步提取信息/参数而不需要频率分析。跟踪指令滤波器是一种用于调谐获取可被一种算法改变的特定频率的数字滤波器。通常这无需太多的计算资源便可完成但是却允许对在特定频率下信号振幅的提取。因此如果已经在时域里对频率进行了如上文所述的计算，那么就可以调谐所述滤波器从而获得在那个频率信号的振幅。通过调整滤波器的带宽就应能够区别更多的参数(像振动，平衡等等)。
[0038]通过频域里波形的出现还可以识别螺旋桨的不平衡。在图6A中，点88是形成在曲线图主峰上的一个单独的、相对尖锐的点。如果螺旋桨是不平衡的，波形将会显示出彼此接近并具有略微差别量值的两个相对尖锐点。这两个点对应于同一螺旋桨的不同部分且因此具有相同的频率。然而，由于不平衡的结果，所述两个点的量值将会不同。图6C示出了90和92两个点。出于举例说明(他们将具有同样的频率如此以来将在频域里沿着的曲线图的X-轴相互交迭)的目的，这两个点被彼此邻近地示出。因此，如果处理器在频域里探测到具有基本上相同频率的至少两个不同量值时，不平衡就可以被识别出。
[0039]应该注意的是:根据叶片位置和旋转方向，压力波可以是正向的也可以是负向的。此外，压力波可以根据传感器62的位置而是正向的或负向的，无论传感器62是在上游还是在下游以及飞行条件。举例来说，如果在图5A和5B中的旋转方向与当前标示的方向相反，那么压力波就会是负向的。进一步应该注意的是:将会出现这种情况，举例来说，当着陆过程中飞行员指令制动时(举例来说倒转叶片螺距)时，那么依据飞行条件在同一发动机中我们将得到正向波以及负向波两种。本发明的多个实施例可以基于正向压力波或负向压力波来确定风扇参数。[0040]本发明的示例性实施例也可以应用于给出结冰的指示从而形成另外一个发明的实施例。冰的形成将影响图5A和图5B所示的距离82或76并且也会因此影响到在图4中举例说明的信号。对整体发动机控制来说，结冰的识别都是所希望得到的参数。防冰系统，如同那些位于移动基准系(叶片)上的一样，会需要一些机械装置或特性来将冰的存在从移动基准系传达到设置有电子器件的静态基准系(例如短舱)。单独使用或者结合其它结冰探测系统应用本发明的示例性实施例来确定结冰均有助于获取结冰和防冰系统功效的信息。
[0041]虽然本文已经结合示例性实施例对本发明进行了描述，但是应该理解的是:在不脱离本发明范围的前提下，本领域技术人员可以对本发明做出诸多变化且在元件上做出同等替换。例如，本发明可以延伸到更多的叶片装置中并可以潜在地应用到其它领域，像船用涡轮机或风力涡轮机，或者其它的涡轮机工作环境。应该注意的是:测量速度的描述是本申请所附权利要求书的中心；确定叶片螺距、叶片振动以及螺旋桨中的不平衡的公开也被涉及到但却是截然不同的发明，它们可以作为分案申请的题目。此外，在不脱离本发明的精神范围内，可以做出许多修正来向本发明的教案中增加特殊的条件或材料。因此，本文并不旨在限定本发明为以作为实现本发明的最佳方式而揭露的特定实施例，而是本发明将包括所有落入所附权利要求书范围内的实施例。此外，在本文中所使用的术语“发明”是本文权利要求书中所要求的。本文中所揭示的原理和/或引用文献以及其它专利文献中的发明的权利要求书在此被无条件地保留。
【权利要求】
1.一种设备，包括: 具有毂部分和从所述毂部分径向向外延伸的多个叶片的风扇； 能够操作以使所述风扇围绕旋转轴线旋转的发动机； 沿着旋转轴线与所述风扇间隔开的传感器，所述传感器被设置用以感应位于所述发动机外部且被所述多个叶片的旋转所改变的至少一种物理条件，其中所述传感器能够操作以发射与至少一种物理条件相对应的信号；和 与所述发动机和所述传感器操作连接的处理器，所述处理器能够操作以接收来自所述传感器的所述信号并响应于所述信号改变发动机的工作并且改变风扇的转速。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述发动机被进一步限定为设置在短舱内的涡轮发动机，其中至少部分所述传感器与所述短舱的外表面齐平。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器被进一步限定为是能够感应环境压力水平的。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器被进一步限定为是能够感应声音水平的。
5.根据权利要求1 所述的设备，进一步包括: 与所述第一风扇间隔开并且具有毂部分和从所述毂部分径向向外延伸的多个叶片的第二风扇，其中所述发动机与所述第二风扇可操作地连接以使所述第二风扇围绕所述旋转轴线旋转并且所述传感器被设置来同时感应由所述第一风扇的所述多个叶片的旋转所改变的以及由所述第二风扇的所述多个叶片的旋转所改变的所述发动机外部的至少一个物理条件。
6.一种方法，所述包括以下步骤: 通过感应由螺旋桨叶片所产生的压力波来确定至少一个旋转的螺旋桨的速度。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤: 响应于由感应到的压力波中得到的速度实时改变发动机的操作。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤: 在至少一个螺旋桨的上游或者下游设置传感器。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 在时域中动态地感应压力；和 利用快速傅里叶变换将时域中感应到的压力数据转换成频域数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 将频域中具有最高量值的频率与螺旋桨的角速度相关联。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述关联步骤进一步包括以下步骤: 在频域中有最高量值的频率除以至少一个螺旋桨的叶片的个数来确定螺旋桨的角速度。
12.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤: 使用传感器动态地感应环境压力的变化；以及 根据所感应到的环境压力随时间的变化确定叶片的螺距。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 将来自传感器的信号引导至处理器，其中所述信号对应于感应到的环境压力随时间的变化；和 从所述信号中过滤掉基本上所有噪音。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 估算一部分感应到的环境压力随时间的变化的量值和上升十衰减时间中的至少一个。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述估算步骤进一步包括: 将感应到的环境压力随时间的变化与预定的波形进行比较。
16.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤: 使用传感器动态地感应环境压力；和 通过所述感应步骤识别至少一个螺旋桨叶片的振动。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述识别步骤进一步包括以下步骤: 利用快速傅里叶变换将感应到的环境压力随时间的变化转换到频域；和 在所转换的环境压力数据中探测顺序序列的频率，其中所述顺序序列的频率在频域中具有基本上相同的量值。
18.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤: 使用传感器动态地感应环境压力的变化；和· 通过所述感应步骤识别至少一个螺旋桨中的不平衡。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 利用快速傅里叶变换将感应到的环境压力随时间的变化转换到频域；和 探测至少两个在频域中具有基本上相同频率的不同量值。
20.根据权利要求6所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 在时域中动态地感应压力；和 利用可变阈值比较器将在时域中感应到的压力数据转换成至少一个旋转螺旋桨的速度。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述转换步骤包括以下步骤: 在预定时间应用阈值比较器以识别大于第一预定量值的第一数量的压力脉冲；以及在所述预定时间应用阈值比较器以识别大于第二预定量值而小于第一预定量值的第二数量的压力脉冲。
22.根据权利要求20所述的方法，进一步包括以下步骤: 调谐跟踪指令滤波器以在时域中获得压力脉冲的振幅。
23.根据权利要求6所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括以下步骤: 在时域中动态地感应压力；和 由所感应到的压力数据探测至少一个螺旋桨上的冰。
24.一种飞行器推进设备，包括: 沿着中心轴线延伸的涡轮发动机； 容纳所述涡轮发动机的短舱； 受到所述涡轮发动机的驱动在第一方向上旋转且具有第一毂部分以及从所述第一毂部分径向向外延伸的第一数量的多个叶片的第一螺旋桨； 受到所述涡轮发动机的驱动在与第一方向相反的第二方向上旋转且具有第二毂部分以及从所述第二毂部分径向向外延伸的第二数量的多个叶片的第二螺旋桨；和设置来感应位于所述短舱 外部且由于所述第一螺旋桨的旋转以及所述第二螺旋桨的旋转而改变的物理条件的传感器。
【文档编号】G01H1/00GK103429852SQ201180024012
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2011年3月15日 优先权日:2010年3月15日
【发明者】J.埃尔恩斯特, C.齐佐, S.T.科林斯 申请人:劳斯莱斯公司