阅读说明：本技术 用于使螺旋桨顺桨的方法和系统 (Method and system for feathering a propeller ) 是由 J.查哈尔 C.利希奥 D.麦格拉思 M.尤瑟夫 G.辛嘉罗 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本文中描述了用于使螺旋桨顺桨的方法和系统。螺线管配置成在螺线管被激励时,使得螺旋桨顺桨。电子控制器通过第一电连接连接到螺线管用于激励螺线管以使螺旋桨顺桨。辅助机构通过第二电连接连接到螺线管用于激励螺线管以使螺旋桨顺桨。第二电连接独立于第一电连接。(Methods and systems for feathering a propeller are described herein. The solenoid is configured to feather the propeller when the solenoid is energized. The electronic controller is connected to the solenoid through a first electrical connection for energizing the solenoid to feather the propeller. The assist mechanism is connected to the solenoid by a second electrical connection for energizing the solenoid to feather the propeller. The second electrical connection is independent of the first electrical connection.)

用于使螺旋桨顺桨的方法和系统

技术领域

本公开通常涉及飞行器螺旋桨（propeller）控制，并且更特别地涉及使螺旋桨顺桨（feather）。

背景技术

对于螺旋桨驱动的飞行器，控制系统可以将螺旋桨叶片的叶片角调整到顺桨位置，以减小对飞行器的前进阻力。例如，螺旋桨电子控制器可以控制顺桨螺线管和保护螺线管，这两者都具有将螺旋桨叶片驱动到顺桨位置的能力。典型地，出于应急目的而提供连接到飞行器的座舱中的杆（lever）的附加螺线管，以使螺旋桨顺桨。然而，该附加螺线管给整个螺旋桨系统增加了重量和附加成本。

照这样，存在改进的需要。

发明内容

在一个方面，提供了一种系统，该系统包括：螺线管，配置成在螺线管被激励时使得螺旋桨顺桨；电子控制器，通过第一电连接连接到螺线管用于激励螺线管以使螺旋桨顺桨；以及机构，通过第二电连接连接到螺线管用于激励螺线管以使螺旋桨顺桨，第二电连接独立于第一电连接。

在另一个方面，提供了一种用于使螺旋桨顺桨的方法。该方法包括：在通过与螺线管的第一电连接从电子控制器接收到激励螺线管的第一请求时，激励螺线管以使螺旋桨顺桨；以及在通过与螺线管的第二电连接从辅助机构接收到激励螺线管的第二请求时，激励螺线管以使螺旋桨顺桨，第二电连接独立于第一电连接。

在另一个方面，提供了一种方法，该方法包括：通过第一电连接将螺线管连接到电子控制器，螺线管配置成在螺线管由电子控制器通过第一电连接激励时使得螺旋桨顺桨；以及通过第二电连接将螺线管连接到辅助机构，螺线管配置成在螺线管由辅助机构通过第二电连接激励时使得螺旋桨顺桨，第二电连接独立于第一电连接。

附图说明

现在对附图进行参考，在附图中：

图1是根据一个或多个实施例的耦合到螺旋桨的示例燃气涡轮发动机的示意图；

图2A是图示根据一个或多个实施例的用于使螺旋桨顺桨的系统的示意图；

图2B是图示根据一个或多个实施例的用于使螺旋桨顺桨的系统的开关的示例的示意图；

图2C是图示根据一个或多个实施例的双线圈螺线管和双通道电子控制器的示例的示意图；

图3A是根据一个或多个实施例的用于使螺旋桨顺桨的方法的流程图；

图3B是根据一个或多个实施例的另一种方法的流程图；以及

图4是根据一个或多个实施例的示例计算装置的框图。

将注意，在所有附图中，相似的参考标号标识相似的特征。

具体实施方式

图1图示飞行器发动机100，其用于优选地被提供以供亚音速飞行中使用的类型的飞行器。发动机100通常包括（串行流连通地）：螺旋桨120，通过其推进环境空气并且附接到轴108；压气机部分114，用于使空气增压；燃烧室116，在其中压缩空气与燃料混合并且被点燃用于生成热燃烧气体的环形流；以及涡轮部分106，用于从燃烧气体提取能量。螺旋桨120转换来自发动机100的轴108的旋转运动以提供用于飞行器的推进力，也被称为推力。螺旋桨120包括两个或更多个螺旋桨叶片122。可以调整螺旋桨叶片122的叶片角以改变推力。叶片角可以被称为β角、攻角或叶片间距。发动机100可以实现成包括单或多转子（spool）燃气涡轮发动机，其中涡轮部分106典型地通过减速齿轮箱（RGB）连接到螺旋桨120。应当理解，虽然发动机100是涡轮螺旋桨发动机，但本文中描述的方法和系统可以适用于任何其它类型的燃气涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机或任何其它适合的飞行器发动机。

参考图2A，图示了根据一个或多个实施例的用于使螺旋桨（例如图1的螺旋桨120）顺桨的系统200。系统200包括螺线管210，螺线管210配置成在螺线管210被激励时使得螺旋桨120顺桨。系统200包括电子控制器220，电子控制器220通过第一电连接201连接到螺线管210用于激励螺线管210以使螺旋桨120顺桨。系统200包括辅助机构230，辅助机构230通过第二电连接202连接到螺线管210用于激励螺线管210以使螺旋桨120顺桨。电子控制器220和辅助机构230彼此独立可操作用于激励螺线管210以使螺旋桨120顺桨。第一电连接201和第二电连接202是单独的连接，并且彼此独立。对使螺旋桨120“顺桨”或调整叶片角以使螺旋桨120“顺桨”的引用指的是将螺旋桨120的叶片指向顺桨位置。在顺桨位置中，螺旋桨叶片以基本上平行于螺旋桨120上的气流的角定位，以便减小对飞行器的前进阻力。虽然发动机100和螺旋桨120被图示为是系统200的部分，但应当理解，这仅出于说明性目的，并且在一些实施例中，系统200不包括发动机100和螺旋桨120。

螺线管210是用于调整螺旋桨120的叶片角的电动液压致动器。在螺线管210的至少一个线圈被激励时，认为该螺线管210被激励。在螺线管210的线圈被激励时，螺线管阀被致动以调整对螺旋桨120的液压流体的供应，以将螺旋桨120的叶片角朝向顺桨位置驱动。螺线管210在被激励时可以以液压方式绕过例如间距调节致动器（比如间距变化单元），该间距调节致动器用于在螺旋桨叶片间距的全范围内对螺旋桨叶片角进行微调。在一些实施例中，螺线管210是顺桨螺线管，其可以用于例行（routine）顺桨或自动顺桨操作。在一些实施例中，螺线管210是保护螺线管，其可以在检测到螺旋桨超速时或在螺旋桨叶片角低于最小允许飞行中叶片角的情况下使用。

应当领会，通过将辅助机构230连接到电子控制器220所连接到的相同螺线管210，可以除去照惯例连接到辅助机构230的专用应急螺线管，并且可以减少螺旋桨系统的总重量和/或成本。

电子控制器220可以是配置成激励螺线管210用于使螺旋桨120顺桨的任何适合的电子控制器。例如，电子控制器220可以闭合至少一个开关以经由第一电连接201激励螺线管210。电子控制器220可以响应于检测到螺旋桨120应当被驱动到顺桨位置而激励螺线管210。例如，在发动机100在地上（on-ground）停机之前，电子控制器220可以将螺旋桨叶片角命令到顺桨位置用于例行顺桨。例如，当发动机100在起飞期间已经失效时，电子控制器220可以将螺旋桨叶片角命令到顺桨位置用于自动顺桨。在螺旋桨的旋转速度超过阈值时，电子控制器220可以将螺旋桨叶片角命令到顺桨位置，以保护螺旋桨120免于超速。在螺旋桨120的叶片角低于最小飞行中螺旋桨叶片角时，电子控制器220可以将螺旋桨叶片角命令到顺桨位置。在一些实施例中，电子控制器220响应于从例如用于检测何时螺旋桨120应当被驱动到顺桨位置的发动机或飞行器计算机接收顺桨命令而激励螺线管210。在一些实施例中，电子控制器220是螺旋桨电子控制器。

在一些实施例中，辅助机构230是可以被致动用于螺旋桨120的应急顺桨的应急机构。辅助机构230可以是配置成激励螺线管210用于使螺旋桨120顺桨的任何适合的机构。例如，辅助机构230可以闭合至少一个开关以经由第二电连接202激励螺线管210。辅助机构230可以包括非电子控制器。例如，辅助机构230可以是机械的、气动的、液压的或其组合的机构。辅助机构230可以包括飞行器中的机械杆，其当被飞行机组人员（例如，飞行员或其它人员）致动时，使得螺线管210被激励。例如，机械杆可以可操作成在机械杆被致动时，闭合至少一个开关以激励螺线管210。机械杆可以被认为是灭火手柄。辅助机构230可以包括电子控制器。例如，第二电子控制器（即，与第一电子控制器220分离）可以可操作成在连接到第二电子控制器的致动器（例如，按钮、发光按钮、开关、刻度盘、旋钮、任何其它适合的接口、或诸如此类）被致动时，闭合至少一个开关以激励螺线管210。第二电子控制器可以是飞行器计算机。

在一些实施例中，辅助机构230经由连接203连接到电子控制器220，并且配置成在辅助机构230被致动时向电子控制器220提供指示。在一些实施例中，电子控制器220配置成响应于接收到指示而禁止用电子控制器220进行螺线管210的激励。例如，电子控制器220可以禁止将螺线管210的激励用于自动顺桨、例行顺桨、螺旋桨超速保护、最小飞行中螺旋桨叶片角和/或诸如此类。在一些实施例中，电子控制器220配置成响应于接收到指示而禁止用于通过第一电连接201激励螺线管210的至少一个开关的故障检测。电子控制器220的故障检测可以评估电子控制器220是否命令螺线管210的激励。如果电子控制器220没有命令螺线管210的激励并且螺线管210被激励，则电子控制器220可以检测至少一个开关的故障。在检测到故障时，该故障可以被输出到显示装置以指示该故障。辅助机构230可以直接地或间接地连接到电子控制器220用于提供指示。指示可以作为模拟或数字信号被提供。

参考图2B，在一些实施例中，电子控制器220和辅助机构230各自包括两个开关。在一些实施例中，电子控制器220配置成操作（即，断开和闭合）高侧开关222和低侧开关224。在高侧开关222和低侧开关224两者都闭合时，螺线管210的线圈211被激励。高侧开关222在闭合时将功率源（例如，28 V源或任何其它适合的电压）提供给第一电连接201，并且低侧开关224在闭合时提供对第一电连接201的接地连接。如果开关222、224中的任一个（或两者）断开，那么螺线管210将不经由第一电连接201被激励。开关222、224中的一个可以在默认情况下被保持在闭合位置中，并且电子控制器220可以配置成操作开关222、224中的另一个以激励螺线管210。备选地，在一些实施例中，电子控制器220包括可操作用于激励螺线管210的一个高侧开关或一个低侧开关。

在一些实施例中，辅助机构230配置成在被致动时闭合高侧开关232和低侧开关234。在高侧开关232和低侧开关234两者都闭合时，螺线管210的线圈211被激励。如所示出的，辅助机构230连接到电子控制器220所连接到的相同螺线管线圈211。高侧开关232在闭合时将功率源（例如，28 V源或任何其它适合的电压）提供给第二电连接202，并且低侧开关234在闭合时提供对第二电连接202的接地连接。如果开关232、234中的任一个（或两者）断开，那么螺线管210的线圈211将不经由第二电连接202被激励。如果开关222、224中的任一个（或两者）断开，那么螺线管210的线圈211可以通过闭合开关232和234经由第二电连接202被激励。开关232、234中的一个可以在默认情况下被保持在闭合位置中，并且辅助机构230可以配置成在被致动时闭合开关222、224中的另一个。备选地，在一些实施例中，辅助机构230包括可操作用于激励螺线管210的一个高侧开关或一个低侧开关。在一些实施例中，开关232、234能够同时地被单个控制设备（也被称为“联动开关”）操作以激励螺线管210。

在一些实施例中，例如图2B中所示出的，辅助机构230经由飞行器计算机240连接到电子控制器220。飞行器计算机240可以监测辅助机构230以检测何时辅助机构230被致动。例如，飞行器计算机240可以监测开关232、234中的至少一个以检测何时机构230被致动。备选地，辅助机构230可以在被致动时将指示提供给飞行器计算机240。在辅助机构230被致动时，辅助机构230被致动的指示可以从飞行器计算机240被提供给电子控制器220。在一些实施例中，辅助机构230包括飞行器计算机240。

参考标号250图示电子控制器220和螺线管210定位在经受可能的火灾的区域（在下文中为“火灾区域”）中。由于当存在火灾时可能要求应急顺桨，因而与应急顺桨有关的定位在火灾区域250中的硬件和/或组件可以由防火或耐火材料制成。因此，在一些实施例中，第二电连接202是防火或耐火连接。在一些实施例中，飞行器计算机240和电子控制器220之间的连接203是防火或耐火连接。

参考图2C，在一些实施例中，电子控制器220包括两个或更多个通道，例如通道A和B。通道A、B是冗余通道，并且通道中的一个（例如，通道A）被选择为活动的，而另一个通道仍然处于备用（例如，通道B）。在通道是活动的时，该通道可以用于激励螺线管210以使螺旋桨120顺桨，并且在通道处于备用时，该通道不用于激励螺线管210以使螺旋桨120顺桨。在通道处于备用时，该通道是起作用的并且能够在需要时接管控制。如果确定目前活动的通道是有故障的或不可操作的，则可以使目前活动的通道不活动，并且使处于备用的通道活动。类似地，如果在操作期间，对目前活动的通道的输入是错误的或不存在的，则可以使目前活动的通道不活动，并且使处于备用的通道中的一个活动。

如图2C中所示出的，电子控制器220的每个通道A、B包括高侧开关222_A或222_B和低侧开关224_A或224_B。每个通道A、B以与关于图2B的电子控制器220描述的方式类似的方式操作高侧开关222_A或222_B和低侧开关224_A或224_B。在通道A的高侧开关222_A和低侧开关224_A两者都闭合时，螺线管210的第一线圈211经由第一电连接201被激励以激励螺线管210。在通道B的高侧开关222_B和低侧开关224_B两者都闭合时，螺线管210的第二线圈212经由单独的电连接205被激励以激励螺线管210。备选地，在一些实施例中，每个通道A、B包括可操作用于激励螺线管210的一个高侧开关或一个低侧开关。

在一些实施例中，如图2C中所图示的，螺线管210被配置使得两个线圈211、212中的仅一个需要被激励以使螺旋桨120顺桨。在一些实施例中，第二电连接202将辅助机构230连接到螺线管210的两个线圈211、212中的一个，其还连接到电子控制器220的通道中的一个。在一些实施例中，螺线管210包括第一连接器261_A和第二连接器262。第一连接器261_A将电子控制器220的通道A连接到第一线圈211，并且第二连接器262将辅助机构230连接到第一线圈211。另一个连接器261_B可以用于将电子控制器220的通道B连接到第二线圈212。虽然辅助机构230被示出连接到第一线圈211，但在其它实施例中，辅助机构230可以连接到第二线圈212。备选地，在一些实施例中，机构230连接到螺线管210的两个线圈211、212。

如图2C中所示出的，在一些实施例中，辅助机构230连接到两个通道A、B中的每个以提供辅助机构230被致动的指示。第一飞行器计算机241可以获得辅助机构230被致动的指示。辅助机构230被致动的指示可以从第一飞行器计算机241被提供给电子控制器220的通道中的一个（例如，通道A）。在一些实施例中，辅助机构230被致动的指示可以从第一飞行器计算机241被提供给第二飞行器计算机242，第二飞行器计算机242将该指示提供给电子控制器220的另一个通道（例如，通道B）。在一些实施例中，第二飞行器计算机242可以获得来自辅助机构230的指示，并且将指示提供给通道中的一个（例如，通道B）。备选地，在一些实施例中，单个飞行器计算机可以用于将指示提供给两个通道A、B。

二极管225_A或225_B可以定位在每个通道A、B的高侧开关222_A或222_B和螺线管210之间用于电流逆流保护。二极管225_A可以防止来自辅助机构230的电功率损坏电子控制器220。类似地，二极管235可以用于电流逆流保护以防止来自电子控制器220的电功率损坏辅助机构230。可以使用用于逆流保护的其它适合的装置和/或机构。

参考图3A，图示了用于使螺旋桨（例如螺旋桨120）顺桨的方法300的流程图。在步骤302，在通过与螺线管210的第一电连接201从电子控制器220接收到激励螺线管的第一请求时，螺线管210被激励以使螺旋桨120顺桨。在步骤304，在通过与螺线管210的第二电连接202从辅助机构230接收到激励螺线管的第二请求时，螺线管210被激励以使螺旋桨120顺桨。电子控制器220和辅助机构230彼此独立可操作用于激励螺线管210。第二电连接202独立于第一电连接201。在一些实施例中，螺线管210包括两个线圈，并且在步骤304通过第二电连接202激励螺线管210包括通过第二电连接202激励两个线圈中的一个。在一些实施例中，在步骤306，方法300包括在辅助机构230被致动时向电子控制器220提供指示。指示从辅助机构230提供，并且可以经由飞行器计算机（例如，飞行器计算机240、241和/或242）提供。在一些实施例中，电子控制器220包括两个通道A、B，并且指示被提供给两个通道A、B中的每个。在一些实施例中，在步骤308，方法300包括电子控制器220响应于接收到指示而禁止用电子控制器220进行螺线管210的激励。在一些实施例中，在步骤310，方法300包括电子控制器220响应于接收到指示而禁止用于通过第一电连接201激励螺线管210的至少一个开关的故障检测。

参考图3B，图示了方法350的流程图。在步骤352，螺线管210通过第一电连接201连接到电子控制器220。螺线管210配置成在螺线管210由电子控制器220通过第一电连接201激励时使得螺旋桨120顺桨。在步骤352，螺线管210通过第二电连接202连接到辅助机构230。螺线管210配置成在螺线管210由辅助机构230通过第二电连接202激励时使得螺旋桨120顺桨。第二电连接202独立于第一电连接201。在一些实施例中，在步骤354，辅助机构230通过第三连接203连接到电子控制器220。第三连接203可以用于在辅助机构230被致动时提供指示。在一些实施例中，辅助机构230通过至少一个飞行器计算机240、241和/或242连接到电子控制器220。在一些实施例中，螺线管210包括两个线圈211、212，并且将螺线管210连接到辅助机构230包括经由第二电连接202将两个线圈211、212中的一个连接到辅助机构230。在一些实施例中，螺线管210包括两个线圈211、212，并且将螺线管210连接到电子控制器220包括将两个线圈211、212中的一个（例如，第一线圈211）连接到电子控制器220的第一通道A并且将两个线圈211、212中的另一个（例如，第二线圈212）连接到电子控制器220的第二通道B。

参考图4，图示了计算装置400的示例。电子控制器220可以用一个或多个计算装置400来实现。在一些实施例中，电子控制器220的每个通道A、B可以由单独的计算装置400实现。计算装置400包括处理单元412和存储器414，存储器414已经将计算机可执行指令416存储在其中。处理单元412可以包括配置成实现方法300和/或350的任何适合的装置，使得指令416在由计算装置400或其它可编程设备执行时，可以使得功能/动作/步骤作为如本文中所描述的要被执行的方法300和/或350的部分被执行。处理单元412可以包括例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理（DSP）处理器、中央处理单元（CPU）、集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）、可重配置处理器、其它合适地编程或可编程逻辑电路、或其任何组合。

存储器414可以包括任何适合的已知的或其它机器可读存储介质。存储器414可以包括非暂时性计算机可读存储介质，例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、或装置、或上述的任何适合的组合。存储器414可以包括位于装置内部或外部的任何类型的计算机存储器（例如，随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、致密盘只读存储器（CDROM）、电光存储器、磁光存储器、可擦除可编程只读存储器（EPROM）以及电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、铁电RAM（FRAM）或诸如此类）的适合的组合。存储器414可以包括适合于可检索地存储由处理单元412可执行的机器可读指令416的任何存储部件（例如，装置）。注意，计算装置400能够实现为全权限数字发动机控制设备（FADEC）或其它类似装置（包括电子发动机控制设备（EEC）、发动机控制单元（EUC）、电子螺旋桨控制设备、螺旋桨控制单元以及诸如此类）的部分。

本文中描述的用于使螺旋桨顺桨的方法和系统可以采用高级过程或面向对象的编程或脚本语言或其组合来实现，以与计算机系统（例如计算装置400）的操作通信或帮助该操作。备选地，用于使螺旋桨顺桨的方法和系统可以采用汇编或机器语言来实现。语言可以是编译或解释语言。用于实现用于使螺旋桨顺桨的方法和系统的程序代码可以存储在存储介质或装置（例如ROM、磁盘、光盘、闪存驱动器或任何其它适合的存储介质或装置）上。在存储介质或装置由计算机读取以执行本文中描述的过程时，程序代码可以由通用或专用可编程计算机可读取用于配置并操作计算机。用于使螺旋桨顺桨的方法和系统的实施例可以也被认为是通过在其上存储有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质来实现。计算机程序可以包括计算机可读指令，其使得计算机或更具体地计算装置400的处理单元412以特定并且预定义的方式操作，以执行本文中描述的功能，例如方法300和/或350中描述的那些功能。

计算机可执行指令可以采用许多形式，包括由一个或多个计算机或其它装置执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。典型地，程序模块的功能性可以如各种实施例中期望地组合或分布。

上面的描述意味着仅是示例性的，并且本领域技术人员将认识到，在不偏离所公开的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行变化。根据对本公开的回顾，落入本发明的范围内的还有其它修改对于本领域技术人员将是显然的。

用于使螺旋桨顺桨的方法和系统的各种方面可以单独地、组合地或在上文中描述的实施例中没有具体地讨论的各种布置中使用，并且因此在其应用上不限于上述描述中阐明或附图中图示的组件的细节和布置。例如，一个实施例中描述的方面可以与其它实施例中描述的方面以任何方式组合。虽然已经示出并且描述特定实施例，但对于本领域技术人员将显而易见的是，在不偏离本发明的情况下，可以在本发明的更广泛的方面进行变化和修改。以下权利要求的范围应当不受示例中阐明的实施例限制，而是应当作为整体被给予与描述一致的最广泛的合理解释。