Прибор для пилотирования летательного аппарата, разработанный для представления параметра мощности, по меньшей мере, одного турбовинтового двигателя указанного летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной технике. Прибор (1) для пилотирования содержит источники (2) данных, определяющие значения параметров воздушного винта и турбины турбовинтового двигателя, а также значения параметров летательного аппарата, средство (3) обработки, которое вычисляет на основе указанных значений параметр мощности, который учитывает отношение между текущей мощностью двигателя и максимальной мощностью, полученной без отбора воздуха на уровне моря в стандартной атмосфере, средство (5) отображения, которое отображает на экране (7) отображения, по меньшей мере, один характеристический символ (11), иллюстрирующий указанный параметр мощности. Достигается возможность когерентно обеспечивать обратную связь по мощности во всем рабочем диапазоне турбовинтового двигателя. 2 н. и 3 з.п ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к прибору управления полетом для летательного аппарата, предназначенному для представления параметра мощности, относящегося, по меньшей мере, к одному турбовинтовому двигателю указанного летательного аппарата, в частности транспортного самолета.

Известно, что турбовинтовой двигатель содержит газовую турбину, которая приводит в движение один или несколько воздушных винтов через редуктор.

Целью настоящего изобретения является отображение параметра управления двигателем для такого турбовинтового двигателя, такого параметра, который также может быть обычным образом использован соответствующей системой управления двигателем для того, чтобы управлять указанным турбовинтовым двигателем.

Обычно такой прибор управления полетом содержит:

- источники данных;

- средство обработки данных для обработки данных, полученных от указанных источников данных; и

- средство отображения, способное отображать, по меньшей мере, на одном экране отображения данные от указанного средства обработки, такие, как указанный параметр управления двигателем.

Надо отметить, что одна из трудностей, встречающихся при представлении такого параметра управления двигателем, заключается в том, что турбовинтовой двигатель имеет обычный диапазон использования, который охватывает различные скорости воздушного винта. Параметром, обычно используемым для этих целей в таком типе турбовинтового двигателя, является крутящий момент на валу воздушного винта. Однако такой, как этот параметр представляет мощность двигателя только при постоянной скорости вращения. Поэтому он не может показывать, какая мощность существует по всему обычному рабочему диапазону такого двигателя.

Целью настоящего изобретения является преодоление этих недостатков. Изобретение относится к прибору управления полетом, который особенно удобен для восприятия и легок для понимания, который представляет параметр мощности, относящийся, по меньшей мере, к одному турбовинтовому двигателю летательного аппарата и делает возможным когерентно обеспечивать обратную связь по мощности во всем рабочем диапазоне турбовинтового двигателя, то есть от максимальной прямой тяги до максимального торможения в режиме реверса тяги.

С этой целью согласно изобретению упомянутый прибор управления полетом такого типа содержит:

- источники данных;

- средство обработки данных для обработки данных, полученных от указанного источника данных; и

- средство отображения, отображающее, по меньшей мере, на одном экране данные от указанного средства обработки, отличающийся тем, что:

- указанные источники данных дополнительно определяют значения параметров, относящиеся к воздушному винту и к турбине турбовинтового двигателя, вместе со значениями параметров, относящимися к летательному аппарату;

- указанное средство обработки вычисляет из этих значений параметр мощности, который учитывает отношение между текущей мощностью турбовинтового двигателя и максимальной мощностью, полученной без отбора воздуха на уровне моря в стандартной атмосфере; и

- указанное средство отображения отображает на экране отображения, по меньшей мере, один характеристический знак, иллюстрирующий указанный параметр мощности.

Предпочтительно, чтобы указанное средство обработки вычисляло указанный параметр мощности PIT с использованием выражения:

PIT=100·A·(TQc·NPc-PWRr)/(PWRmax-PWRr)

в котором

- А соответствует знаку β-β0, где β обозначает текущий измеренный угол установки лопастей воздушного винта турбовинтового двигателя и β0 обозначает угол установки указанных лопастей на земле на холостом ходу;

- ТQc обозначает текущий крутящий момент на валу свободной турбины;

- NPc обозначает измеренное текущее значение скорости воздушного винта турбовинтового двигателя, а произведение ТQc·NPc составляет указанную текущую мощность;

- PWRmax обозначает указанную максимальную мощность; и

- PWRr обозначает заранее определенную справочную мощность.

Этот параметр мощности PIT в частности учитывает

- справочную мощность PWRr, которая дает возможность избегать скачков отображения вблизи низких мощностей;

- знак β-β0, который позволяет отображать работу в режимах аэродинамического тормоза и авторатации (отрицательной тяги), что является характеристикой турбовинтового двигателя в режиме реверса;

- значение 100, которое позволяет получать отображение как процент от максимальной мощности, как описано далее.

Таким образом, на основании изобретения упомянутый прибор управления полетом предоставляет пилоту параметр мощности PIT, который может выполнять следующие функции:

- показывать в любой момент полета мощность, вырабатываемую турбовинтовым двигателем;

- показывать резерв доступной мощности относительно максимальной мощности;

- предоставлять пилоту достаточно информации относительно поведения этой мощности на переходных этапах;

- упрощать обычные ограничения по максимальной скорости вращения или максимальному крутящему моменту двигателя с помощью предоставления пилоту единого ограничивающего указания.

Следует отметить, что упомянутый прибор действительно является прибором управления полетом, а не просто прибором контроля двигателя, потому что он предоставляет рабочий параметр мощности, который учитывает то, как турбовинтовой двигатель интегрирован в летательный аппарат, и выполняет это во время работы.

В предпочтительном варианте указанное средство отображения отображает на указанном экране отображения шкалу, которая градуирована в процентах и которая снабжена указателем, представляющим собой указанный характеристический знак, положение которого на указанной шкале представляет указанный параметр мощности, вычисляемый указанным средством обработки.

Кроме того, предпочтительно, если указанная шкала содержит первую часть, относящуюся к турбовинтовому двигателю, работающему в режиме тяги, и вторую часть, относящуюся к указанному турбовинтовому двигателю, работающему и режиме реверса тяги.

Прибор управления полетом, согласно изобретению, позволяет таким образом легко, быстро и просто для понимания считывать указанный параметр мощности.

В конкретном варианте осуществления упомянутый прибор управления полетом дополнительно включает в себя средство контроля для контроля знака β-β0 и для определения, когда этот знак станет отрицательным, причем указанное средство отображения выполнено таким образом, чтобы отображать указанную вторую часть шкалы на указанном экране только тогда, когда указанное средство контроля определит, что указанный знак стал отрицательным.

Фигуры прилагаемых чертей иллюстрируют осуществление изобретения. На этих фигурах чертежей одинаковые обозначения относятся к одинаковым элементам.

Фиг.1 - блок-схема прибора управления полетом согласно изобретению.

Фиг.2 - экран отображения в приборе управления полетом согласно изобретению при работе в режиме реверса тяги.

Фиг.3А, 3В и 3С - этот же экран отображения в приборе управления полетом согласно изобретению в трех различных и последовательных ситуациях, а именно, в режиме тяги, при работе на переходном этапе и при работе в режиме реверса тяги.

Прибор 1 управления полетом согласно изобретению, схематически показанный на Фиг.1, предназначен для представления на летательном аппарате, в частности на транспортном самолете, параметра мощности, относящегося, по меньшей мере, к одному турбовинтовому двигателю (не показан) указанного летательного аппарата. Такой турбовинтовой двигатель обычно содержит газовую турбину, которая приводит в движение, по меньшей мере, один воздушный винт через редуктор, связанный с валом воздушного винта.

С этой целью упомянутый прибор 1 управления полетом, который является бортовым прибором, обычно содержит

- набор 2 источников данных, предоставляющих данные, описываемые далее;

- средство 3 обработки данных для обработки данных, полученных от указанного набора 2 источников данных через связь 4;

- средство 5 отображения, которое соединено с помощью связи 6 с указанным средством 3, и которое выполнено с возможностью отображения информации от указанного средства 3 обработки, по меньшей мере, на одном экране 7 отображения.

Согласно изобретению

- указанный набор 2 источников данных содержит

средство 8 для определения значений параметров (определено ниже), относящихся к воздушному винту турбовинтового двигателя,

средство 9 для определения значений параметров (определено ниже), относящихся к турбине турбовинтового двигателя,

средство 10 для определения значений параметров (определено ниже), относящихся к летательному аппарату, на котором установлен указанный турбовинтовой двигатель;

- указанное средство 3 обработки вычисляет из значений, полученных от указанного комплекта 2 источников данных, параметр мощности PIT, который учитывает отношение между текущей мощностью турбовинтового двигателя PWRc и максимальной мощностью PWRmax, полученной без отбора воздуха на уровне моря в стандартной атмосфере для условий TOGA (английское сокращение для (взлет/уход на второй круг);

- указанное средство 5 отображает на экране 7 отображения, по меньшей мере, один характеристический знак 11, иллюстрирующий указанный параметр мощности PIT, как описано ниже.

Предпочтительно, если указанное средство обработки 3 вычисляет указанный параметр мощности PIT с использованием следующего выражения:

PIT=100·A·(TQc·NPc-PWRr)/(PWRmax-PWRr)

в котором

- А соответствует знаку β-β0, а β обозначает текущий измеренный угол установки (измеренный с использованием соответствующего средства измерения, которое составляет часть средства 8) лопастей воздушного винта турбовинтового двигателя и β0 представляет заранее угол определенный установки указанных лопастей на земле на холостом ходу;

- ТQc обозначает текущий крутящий момент на валу свободной турбины;

- NPc обозначает измеренное значение текущей скорости (измеренное с использованием соответствующего средства измерения, которое составляет часть средства 8) воздушного винта турбовинтового двигателя. Произведение ТQc·NPc составляет указанную текущую мощность;

- PWRmax обозначает указанную максимальную мощность;

- PWRr обозначает заранее определенную справочную мощность.

Этот параметр мощности PIT в частности учитывает:

- справочную мощность PWRr, которая дает возможность избегать скачков отображения (на экране отображения) в близи низких мощностей;

- знак β-β0, который позволяет представлять работу турбовинтового двигателя в режимах аэродинамического тормоза и авторотации, что является характеристикой работы в режиме реверса тяги;

- значение 100, которое позволяет получать отображение как процент от максимальной мощности, как описано далее.

Таким образом, на основании изобретения упомянутый прибор 1 управления полетом предоставляет пилоту параметр мощности PIT, который может выполнять следующие функции:

- показывать в любой момент полета мощность, вырабатываемую турбовинтовым двигателем;

- показывать резерв доступной мощности относительно максимальной мощности PWRmax;

- предоставлять пилоту достаточно информации относительно поведения этой мощности на переходных этапах;

- упрощать обычные ограничения по максимальной скорости вращения или максимальному крутящему моменту двигателя с помощью предоставления пилоту единого ограничивающего указания.

Следует отметить, что упомянутый прибор 1, согласно изобретению, действительно является прибором управления полетом, а не просто прибором контроля двигателя, потому что он предоставляет рабочие параметры мощности PIT, которые учитывают то, как турбовинтовой двигатель интегрирован в летательный аппарат (в частности благодаря измерениям, выполняемым с использованием средства 10), и выполняет это во время работы (в частности благодаря измерениям, выполненным с использованием средств 8 и 9).

В конкретном варианте осуществления указанные средства 8, 9 и 10 предоставляют, по меньшей мере, следующие данные, позволяющие средству 3 обработки вычислять параметр мощности PIT:

- данные от анемометрических блоков;

- состояние автоматического дросселя;

- состояние отбора воздуха;

- параметры состояния термодинамического цикла двигателя;

- скорость воздушного винта.

Указанное средство 3 обработки определяет указанный текущий крутящий момент TQc обычным способом.

Как представлено на чертежах, указанное средство 5 отображения отображает на указанном экране 7 отображения шкалу 12, которая градуирована в процентах (от 0% до 100%) и максимум (″10″, то есть 100%) которой обозначает указанную максимальную мощность PWRmax. Шкала 12 имеет указатель 11, например зеленого цвета, положение которого на указанной шкале 12 отражает значение указанного параметра мощности PIT, определенного указанным средством 3 обработки. На Фиг.1 также показан (серым цветом) круговой сектор 13 указанной шкалы 12, который ограничен пределами 13А и 13В, и который показывает обычный диапазон работы турбовинтового двигателя. Для того чтобы отличать этот круговой сектор 13 от нижней части шкалы 12, указанный круговой сектор 13 имеет, например цвет или насыщенность цвета, отличные от указанной нижней части.

Поэтому прибор 1 управления полетом, согласно изобретению, позволяет легко, быстро и просто для понимания считывать указанный параметр мощности PIT.

Экран 5 отображения дополнительно содержит на градуированной шкале 12

- границы 14А и 14В, которые обозначают:

значение PIT при полете в режиме малого газа при минимальной скорости вращения воздушного винта и

максимальное значение PIT (максимально возможная мощность в точке полета=максимальный крутящий момент Х максимальная скорость вращения);

- символ 15, например, синий круг, который указывает требуемую мощность, а именно угол рычага управления двигателем, обычно известный под своим английским сокращением «TLA».

Кроме того, указанная шкала 12 содержит, как показано на Фиг.2, верхнюю часть 16, которая относится к турбовинтовому двигателю, работающему в режиме тяги, как, например, показано на Фиг.1, и нижнюю часть 17, которая относится к указанному турбовинтовому двигателю, работающему в режиме реверса тяги.

В конкретном варианте осуществления изобретения упомянутый прибор 1 управления полетом дополнительно содержит средство 18 контроля, которое, например, входит в состав средства 3 обработки, и которое предназначено для контроля за знаком β-β0 для того, чтобы выдать сигнал тревоги, когда этот знак станет отрицательным. Кроме того, указанное средство 5 отображения выполнено таким образом, чтобы отображать указанную нижнюю часть 17 шкалы 12 на указанном экране 7 отображения только когда указанное средство 18 контроля обнаружит, что указанный знак β-β0 стал отрицательным, так как это указывает на отрицательную тягу. Это, например, случай, показанный на Фиг.2, который иллюстрирует работу в режиме реверса тяги.

Часть 17 шкалы 12 также градуирована и может содержать круговой сектор 19 (ограниченный пределами 19А И 19В) для работы в режиме реверса тяги, который подобен указанному круговому сектору 13, предусмотренному для работы в тяговом режиме. Однако верхняя часть 16 отображена всегда независимо от режима работы турбовинтового двигателя.

Поэтому прибор 1 управления двигателем, согласно изобретению, обеспечивает когерентную обратную связь, касающуюся мощности турбовинтового двигателя во всем диапазоне его работы, то есть от максимального прямого тягового режима до максимального торможения в режиме реверса тяги.

На Фиг.3А, 3В и 3С показывают три последовательных ситуации, соответствующие

- работе в тяговом режиме;

- переходный этап (между работой в тяговом режиме и работой в режиме реверса тяги);

- работе в режиме реверса тяги.

Также возможно иметь характеристический знак (не показан), например, красную метку на части 16 круговой шкалы 12, для указания предела на двигатель посредством показа предела параметра мощности PIT, который соответствует одному из пределов по двигателю (крутящему моменту или мощности).

1. Прибор управления полетом для летательного аппарата, предназначенный для представления параметра мощности, относящегося, по меньшей мере, к одному турбовинтовому двигателю указанного летательного аппарата, причем указанный турбовинтовой двигатель содержит газовую турбину, приводящую во вращение, по меньшей мере, один воздушный винт, причем прибор (1) управления полетом содержит источники (2) данных, которые определяют, по меньшей мере, значения параметров, относящихся к летательному аппарату, средства (3) обработки данных для обработки данных, полученных от указанных источников данных (2), и
средства (5) отображения, выполненные с возможностью отображать, по меньшей мере, на экране (7) отображения данные от указанных средств (3) обработки и, по меньшей мере, один характеристический знак (11), иллюстрирующий указанный параметр мощности, отличающийся тем, что:
указанные источники (2) данных дополнительно определяют значения параметров, относящихся к воздушному винту и турбине турбовинтового двигателя,
указанные средства (3) обработки вычисляют из значений, определенных указанными источниками (2) данных, параметр мощности, который учитывает отношение между текущей мощностью турбовинтового двигателя и максимальной мощностью, полученной без отбора воздуха на уровне моря в стандартной атмосфере, и
указанные средства (3) обработки вычисляют указанный параметр
мощности PIT с использованием следующего выражения
PIT=100·A·(TQc·NPc-PWRr)/(PWRmax-PWRr),
в котором А соответствует знаку β-β0, β обозначает текущий измеренный угол установки лопастей воздушного винта турбовинтового двигателя, и β0 обозначает угол установки указанных лопастей на земле на холостом ходу; TQc обозначает текущий крутящий момент на валу свободной турбины; NPc обозначает измеренное текущее значение скорости воздушного винта турбовинтового двигателя, причем произведение TQc·NPc составляет указанную текущую мощность;
PWRmax обозначает указанную максимальную мощность;
PWRr обозначает заранее определенную справочную мощность.

2. Прибор управления полетом по п.1, в котором указанные средства (5) отображения отображают на указанном экране (7) отображения шкалу (12), которая градуирована в процентах, и которая снабжена указателем (11), представляющим собой указанный характеристический знак, и положение которого на указанной шкале (12) представляет указанный параметр мощности, вычисленный указанными средствами (3) обработки.

3. Прибор управления полетом по п.2, в котором указанная шкала (12) содержит первую часть (16), относящуюся к турбовинтовому двигателю, работающему в тяговом режиме, и вторую часть (17), относящуюся к указанному турбовинтовому двигателю, работающему в режиме реверса тяги.

4. Прибор управления полетом по одному из пп.2 или 3, который дополнительно содержит средство (18) контроля для контроля за знаком β-β0 и для определения, когда этот знак станет отрицательным, и при этом указанные средства (5) отображения выполнены таким образом, чтобы показывать указанную вторую часть (17) шкалы (12) на указанном экране (7) отображения только тогда, когда указанное средство (18) контроля определит, что указанный знак стал отрицательным.

5. Летательный аппарат, который содержит прибор (1) управления полетом такой, как один из описанных в любом из пп.1-4.