一种航空发动机关键系统危险分析系统及方法_2

文档序号:9324911阅读:来源:国知局
全需要。本发明提供的方法能够对航空器发动机的危险消除和控制措施进行验证,并根据结果完善航空器发动机的危险消除和控制措施,保证航空器发动机的安全。
【附图说明】
[0039]图1为本发明的危险分析系统的结构示意框图;
[0040]图2为本发明的数据处理单元的结构示意框图;
[0041]图3为本发明的航空发动机危险性分析方法的流程示意图;
[0042]图4为本发明实施例的控制组件层次结构示意图;
[0043]图5为本发明实施例的滑油组件层次结构示意图;
[0044]图6为本发明实施例的点火起动组件层次结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图以及【具体实施方式】对本发明的工作原理进行进一步解释:
[0046]具体地,本发明提供一种航空发动机关键系统危险分析系统,如图1所示,其包括便携式危险分析装置I以及客户控制端2,便携式危险分析装置I与客户控制端2通讯连接,用于将其分析得到的航空发动机关键系统的危险分析结果表上传至客户控制端2。
[0047]便携式危险分析装置I包括壳体、触摸操作屏12以及设置在壳体内部的数据处理单元13和第一通讯模块14,客户控制端2包括第二通讯模块21以及控制主机22,第一通讯模块14与第二通讯模块21相互通讯。触摸操作屏12用于输入控制组件、滑油组件以及点火起动组件的各个功能模块以及各个功能模块的所有的工作状态。控制主机22用于输入各个功能的危险等级阈值。
[0048]如图2所示,数据处理单元13包括功能构建单元131、单一功能分析单元132、功能深入分析单元133、危险消除及控制措施验证单元134以及航空发动机关键系统危险分析表输出单元135,功能构建单元131、单一功能分析单元132、功能深入分析单元133、危险消除及控制措施验证单元134以及航空发动机关键系统危险分析表输出单元135依次通讯连接。
[0049]功能构建单元131包括控制组件构建单元、滑油组件构建单元以及点火起动组件构建单元,分别用于将航空发动机关键系统的控制组件、滑油组件以及点火起动组件的所有子功能进行构建,并根据构建后的功能分别得到控制组件、滑油组件以及点火起动组件的功能层次结构图和功能流程图,本实施例中,具体示意图如图4至图6所示。
[0050]单一功能分析单元132包括控制组件分析单元、滑油组件分析单元以及点火起动组件分析单元,控制组件分析单元根据控制组件的功能层次结构图和功能流程图对控制组件的所有功能模块在自身工作状态下的功能执行状态进行判定,找出控制组件的所有功能模块在自身工作状态下的所有潜在危险并针对各项潜在危险进行危险等级划分,找出危险等级高于预先设定的危险等级阈值的潜在危险,
[0051]滑油组件分析单元根据滑油组件的功能层次结构图和功能流程图对滑油组件的所有功能模块在自身状态下的功能执行状态进行判定,找出滑油组件的所有功能模块在自身工作状态下的所有潜在危险并针对各项潜在危险进行危险等级划分,找出危险等级高于预先设定的危险等级阈值的潜在危险,
[0052]点火起动组件分析单元根据点火起动组件的功能层次结构图和功能流程图对点火起动组件的所有功能模块在自身工作状态下的功能执行状态进行判定,例如判定打火功能在打火工作状态下的功能执行状态,找出点火起动组件的所有功能模块在自身工作状态下的所有潜在危险并针对各项潜在危险进行危险等级划分,找出危险等级高于预先设定的危险等级阈值的潜在危险。在针对各项潜在危险进行危险等级划分,判断潜在危险的危险等级是否高于预先设定的危险等级的阈值时,一般设定危险等级阈值为3,并根据潜在危险在可能发生时会导致的危险的危险性进行等级评定,当潜在危险的危险等级高于等级阈值3时,对该潜在危险进行深入分析。
[0053]功能深入分析单元133用于根据单一功能分析单元132得到的控制组件存在的高于预先设定的危险等级阈值的潜在危险、滑油组件存在的高于预先设定的危险等级阈值的潜在危险以及点火起动组件存在的高于预先设定的危险等级阈值的潜在危险,找出潜在危险的产生原因,并通过第一通讯单元将多个潜在危险以及潜在危险的产生原因发送至客户控制端,客户控制端根据接收的数据对航空发动机关键系统进行修正,消除潜在危险发生的可能性,并获取各个潜在危险的危险消除和控制措施,通过第二通讯单元将各个潜在危险的危险消除和控制措施反馈至数据处理单元。
[0054]危险消除及控制措施验证单元134对各个潜在危险的危险消除和控制措施进行验证,判断各个潜在危险的危险消除和控制措施的可行性以及是否会引入新的潜在危险。
[0055]航空发动机关键系统危险分析表输出单元135根据分析得到的潜在危险、潜在危险的产生原因以及危险消除和控制措施输出航空发动机关键系统危险分析表,所述第一通讯单元将航空发动机关键系统危险分析表上传至客户控制端。
[0056]航空发动机关键系统危险分析表包括所有功能模块、各个功能模块的所有工作状态、各个功能模块在所有工作状态下的功能执行状态、各个功能模块在所有工作状态下的潜在危险、潜在危险的危险等级、高于危险等级阈值的潜在危险的产生原因以及危险消除和控制措施。
[0057]优选地,基于上述的航空发动机关键系统危险分析系统的分析方法,如图3所示,其包括以下步骤:
[0058]S1、通过触摸操作屏12输入航空发动机关键系统的控制组件、滑油组件以及点火起动组件的所有的子功能模块,例如在本实施例中,控制组件包括控制动力输出功能、发动机状态监视功能、信息交互功能、系统供电控制组件、控制系统管理功能、控制系统检测功能以及数据记录和软件维护。
[0059]S2、控制组件构建单元根据所有子功能得到控制组件的功能层次结构图和功能流程图,
[0060]滑油组件构建单元根据所有子功能得到滑油组件的功能层次结构图和功能流程图,
[0061]点火起动组件构建单元根据所有子功能得到点火起动组件的功能层次结构图和功能流程图;
[0062]在本实施例中,以某发动机全权限数字电子控制器为例,FADEC系统功能层次结构图的顶层功能是控制发动机按需求可靠地提供动力,按照不同的工作内容可进一步构建为控制动力输出功能、发动机状态监视功能、信息交互功能、系统供电控制组件、控制系统管理功能、控制系统检测功能以及数据记录和软件维护功能,其中,控制动力输出功能是FADEC系统的基本控制组件。它直接关系到发动机的顺利起动、按整机需要产生适当的推力或功率,并对涉及发动机安全极限参数进行限制保护,以及使发动机安全停车。并在此基础上,从发挥发动机性能效益的角度,尽量提供良好的动态特性,并力求达到性能最优。FADEC系统的其他功能基本上均是为保障控制动力输出功能的正常执行而设计的。在本实施例中,控制动力输出功能根据被控部件划分为以下几个方面:
[0063]I)压气机控制组件
[0064]对于具有高增压比的压气机,当发动机在偏离设计点较远的状态工作时或在发动机的加速过程中,压气机容易发生因气流分离导致的失速或喘振等稳定性问题。压气机的控制目的就是使气流保持气动稳定要求的攻角流向压气机叶片,防止气流在叶背上分离。压气机具体的控制方法有:中间级放气、旋转导流叶片和使导流叶片后缘转动。
[0065]2)燃烧室控制组件
[0066]燃烧室控制是发动机最主要的控制组件。在起动阶段需要进行点火控制、起动供油量控制。在发动机起动成功后,则通过供油量的调节使发动机产生期望的推力或功率,并保证发动机不出现喘振、超温、超转、超压等不安全工作状态。
[0067]3)涡轮控制组件
[0068]对涡轮部件的控制主要是为了提高发动机的工作效率,这是通过主动控制涡轮叶尖隙实现的。涡轮叶尖隙的控制方法是利用热胀冷缩原理,通过控制从压气机引来的冷却空气流量控制叶尖处部件温度,进而控制涡轮叶尖隙。
[0069]4)其他控制组件
[0070]除以上几个方面之外,控制动力输出功能还包括起动机控制、防冰放气控制、电液伺服阀转换控制、扭振陷波控制等。
[0071]在其余实施例中,根据发动机各个组件在设计时的所有子功能,即能够构建出所有组件的功能层次结构图和功能流程图,并能够获得各个子功能的所有功能模块在自身工作状态下的所有功能执行状态,并能够获得其余需要获得的信息。
[0072]S3、控制组件分析单元根据控制组件的功能层次结构图和功能流程图对控制组件的所有功能模块在自身工作状态下的功能执行状态进行判定,找出控制组件
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