具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

发明人通过研究发现：航线飞行时，特别是经过雨区，冰雹区，发动机空中停车和熄火时有发生。熄火保护处理措施对发动机熄火故障时极其重要。若无法对熄火故障进行处理并实现推力恢复，将对飞行安全带来一定影响。熄火保护方法及系统能代表发动机机载控制技术发展的方向，能够明显提高飞行安全性。

据此，本公开提出了一种发动机及其熄火保护方法和装置、控制系统和存储介质。

图1为本公开发动机熄火保护方法一些实施例的示意图。优选的，本实施例可由本公开发动机熄火保护装置执行。该方法包括以下步骤11-步骤14，其中：

步骤11，判断发动机是否发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，发动机可以为涡轮发动机，例如航空涡轮发动机。

在本公开的另一些实施例中，发动机可以为地面燃气轮机和船用燃气轮机。

在本公开的一些实施例中，熄火指的是在未停车状态，此时发动机仍处于供油状态，发动机燃烧室火焰熄灭。

在本公开的一些实施例中，步骤11可以包括：利用高压轴转速信号来检测发动机是否发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，所述利用发动机高压轴转速来检测发动机是否发生熄火故障的步骤可以包括：获取高压轴转速、高压压气机进口总温和发动机进口总压；根据高压轴转速、高压压气机进口总温和发动机进口总压确定高压轴换算加速率和高压轴换算转速；在高压轴转速低于高压轴转速下限超过高压轴转速变化阈值、且高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率第一阈值的情况下，满足第一熄火检测条件；在满足第一熄火检测条件的情况下，判定发动机发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，所述利用发动机高压轴转速来检测发动机是否发生熄火故障的步骤还可以包括：获取发动机压气机出口静压；在高压轴换算转速低于慢车高压轴换算转速超过高压轴换算转速变化阈值、且发动机压气机出口静压低于慢车发动机压气机出口静压超过出口静压变化阈值的情况下，满足第二熄火检测条件；在满足第一熄火检测条件和第二熄火检测条件中至少一项的情况下，判定发动机发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，所述利用发动机高压轴转速来检测发动机是否发生熄火故障的步骤还可以包括：在高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率第二阈值的情况下，满足第三熄火检测条件；在满足第一熄火检测条件、第二熄火检测条件和第三熄火检测条件中至少一项的情况下，判定发动机发生熄火故障。

步骤12，在发动机发生熄火故障的情况下，通过调整控制规律实现发动机再点火。

在本公开的一些实施例中，步骤12中所述通过调整控制规律实现发动机再点火的步骤可以包括：控制两路点火器同时点火；按照火供油规律进行供油；按照点火放气规律放气；按照点火可调静子叶片规律关小可调静子叶片。

在本公开的一些实施例中，所述按照火供油规律进行供油，按照点火放气规律放气，按照点火可调静子叶片规律关小可调静子叶片的步骤包括：根据高压轴换算转速确定供油量、放气量和可调静子叶片的调整量。

步骤13，判断发动机再点火是否成功。

在本公开的一些实施例中，步骤13可以包括：在发动机熄火预定时间t_igthd后涡轮出口温度上升值ΔT大于预定温度提高值ΔT44_ightd、或高压轴换算加速率N2dotR高于对应高压轴换算加速率点火阈值N2dotR_igthd的情况下，判定发动机再点火成功。

步骤14，在发动机再点火成功的情况下，控制发动机到达油门杆对应转速。

在本公开的一些实施例中，步骤14可以包括：当发动机判定点火成功后，发动机退出熄火或状态异常逻辑，当N2R≥慢车转速后控制发动机以稳态闭环或加减速达到油门杆位置所对应的状态。

基于本公开上述实施例提供的发动机熄火保护方法，可以利用发动机高压轴转速来检测熄火故障。本公开上述实施例熄火后实现再点火的方法，包含可变几何面积控制，点火供油规律调整。

本公开上述实施例通过熄火故障的处理措施，实现了熄火故障的航线实时保护，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。

本公开上述实施例的熄火保护方法亦可以应用在航空发动机的整机台架试验中，有利于降低发动机高转速熄火对发动机的危害。

本公开上述实施例可以用于其他类型的航空涡轮发动机；亦可用于地面燃气轮机和船用燃气轮机的熄火保护，有利于提高燃气轮机运行安全。

图2为本公开发动机熄火保护方法另一些实施例的示意图。优选的，本实施例可由本公开发动机熄火保护装置执行。图2实施例的步骤21-步骤24分别与图1实施例的步骤11-步骤14相同或类似。图2实施例的方法可以包括以下步骤21-步骤26，其中：

步骤21，判断发动机是否发生熄火故障。

步骤22，在发动机发生熄火故障的情况下，通过调整控制规律实现发动机再点火。

步骤23，判断发动机再点火是否成功。

在本公开的一些实施例中，步骤23可以包括：在发动机熄火预定时间t_igthd后涡轮出口温度上升值ΔT大于预定温度提高值ΔT44_ightd、或高压轴换算加速率N2dotR高于对应高压轴换算加速率点火阈值N2dotR_igthd的情况下，判定发动机再点火成功。

步骤24，在发动机再点火成功的情况下，控制发动机到达油门杆对应转速。

在本公开的一些实施例中，步骤24可以包括：当发动机判定点火成功后，发动机退出熄火或状态异常逻辑，当N2R≥慢车转速后控制发动机以稳态闭环或加减速达到油门杆位置所对应的状态。

步骤25，采用燃油阶跃引入熄火故障。

步骤26，在发动机发生熄火故障的情况下，退出燃油阶跃，执行步骤22中通过调整控制规律实现发动机再点火的步骤。

本公开上述实施例的熄火保护验证方法，采用燃油阶跃引入熄火故障，判断熄火后，退出燃油阶跃，执行熄火保护。

图3为本公开一些实施例中熄火故障检测方法的示意图。如图3所示，熄火故障检测方法(例如图2实施例的步骤21或图1实施例的步骤11)可以包括步骤211-步骤216，其中：

步骤211，获取涡扇发动机在线测量的高压轴转速信号N2、高压压气机进口总温T25、发动机进口总温T2、发动机进口总压P2、发动机压气机出口静压PS3、发动机出口温度EGT。

在本公开的一些实施例中，低压轴指的是双轴涡扇发动机内部连接低压涡轮和低压压气机的传动轴。低压轴一端连接低压涡轮，另一端连接低压压气机，即风扇和增压级。低压涡轮产生的功和扭矩通过低压轴传递给风扇和增压级部件。

在本公开的一些实施例中，高压轴指的是双轴涡扇发动机内部连接高压涡轮和高压压气机的传动轴。高压轴一端连接高压涡轮，另一端连接高压压气机。高压涡轮产生的功和扭矩通过高压轴传递给高压压气机部件。

步骤212，根据高压轴转速N2、高压压气机进口总温T25和发动机进口总压P2确定高压轴换算加速率N2dotR和高压轴换算转速N2R。

在本公开的一些实施例中，步骤212可以包括步骤2121-步骤2123，其中：

步骤2121，计算N2的一阶时间导数N2dot，其中N2dot＝dN2/dt。

步骤2122，根据公式(1)计算换算加速率N2dotR。

N2dotR＝N2dot/(P2/101.325) (1)

步骤2123，根据公式(2)计算高压换算转速N2R。

N2R＝N2/(T25/288.15)^0.5 (2)

步骤213，在高压轴转速N2低于高压轴转速下限(N2最小限制值N2_min)超过高压轴转速变化阈值N2_minthd(百分比相对于N2最小限制值)、且高压轴换算加速率N2dotR小于高压轴换算加速率第一阈值N2dotR_thd1的情况下，即在满足公式(3)的情况下，满足第一熄火检测条件。

N2-N2_minthd<-N2_minthd，且N2dotR<＝N2dotR_thd1 (3)

步骤214，在高压轴换算转速N2R低于慢车高压轴换算转速N2R_IDLE超过高压轴换算转速变化阈值N2R_minthd(百分比相对于慢车转速N2R_IDLE)、且发动机压气机出口静压PS3低于慢车发动机压气机出口静压PS3_IDLE超过出口静压变化阈值PS3_thd的情况下，即在满足公式(4)的情况下，满足第二熄火检测条件。

N2R-N2R_IDLE<-N2R_minthd，且PS3-PS3_IDLE<＝-PS3_thd(4)

步骤215，在高压轴换算加速率N2dotR小于对应的高压轴换算加速率第二阈值N2dotR_thd2的情况下，即在满足公式(5)的情况下，满足第三熄火检测条件。

N2dotR<＝N2dotR_thd2 (5)

步骤216，在非停车过程和非起动过程中，在满足第一熄火检测条件、第二熄火检测条件和第三熄火检测条件中至少一项的情况下，判定发动机发生熄火故障。

本公开上述实施例对熄火状态的检查，利用发动机高压轴转速来检测熄火故障。

图4为本公开一些实施例中发动机再点火方法的示意图。如图4所示，发动机再点火方法(例如图2实施例的步骤22-步骤24或图1实施例的步骤11-步骤14)可以包括步骤401-步骤404。优选地，步骤401-步骤404同时执行，其中：

步骤401，控制两路点火器同时点火。

步骤402，同时供油规律按照点火供油规律，形式为：Wfr＝Wfr(N2R)。

步骤403，同时通过放气，降低燃烧室进口空气流量，提高点火油气比，放气规律按照点火放气规律执行，形式为：TBV＝TBV(N2R)。

步骤404，同时通过关小可调静子叶片，降低燃烧室进口空气流量，提高点火油气比，可调静子叶片规律按照点火可调静子叶片规律执行，形式为：VSV＝VSV(N2R)。

在本公开的一些实施例中，步骤402-步骤404中，供油量、放气量和可调静子叶片的调整量均可以根据高压轴换算转速确定。

步骤405，判断发动机熄火预定时间t_igthd后涡轮出口温度上升值ΔT是否大于预定温度提高值ΔT44_ightd，或判断高压轴换算加速率N2dotR是否高于对应高压轴换算加速率点火阈值N2dotR_igthd。

步骤406，在ΔT大于预定温度提高值ΔT44_ightd，或高压轴换算加速率N2dotR高于对应高压轴换算加速率点火阈值N2dotR_igthd的情况下，判定发动机再点火成功，控制发动机到达油门杆对应转速。

本公开上述实施例采用熄火后实现再点火的方法，包含可变几何面积控制，点火供油规律调整。

图5为本公开一些实施例中控制发动机到达油门杆对应转速的示意图。如图5所示，控制发动机到达油门杆对应转速的方法(例如图2实施例的步骤24中控制发动机到达油门杆对应转速的步骤)可以包括步骤501-步骤512，其中：

步骤501，判断高压轴换算转速N2R是否小于慢车高压换算转速N2R_IDLE。在高压轴换算转速小于慢车高压换算转速(N2R<N2R_IDLE)的情况下，执行步骤504；否则，在高压轴换算转速大于等于慢车高压换算转速(N2R≥N2R_IDLE)的情况下，执行步骤502。

步骤502，按照加速规律调整。

在本公开的一些实施例中，步骤502具体可以包括：按加速供油规律供油，按照加速规律放气，按照加速规律调整可调静子叶片。

步骤503，使高压轴换算转速达到油门杆转速。

步骤504，在高压轴换算转速小于慢车高压换算转速的情况下，判断发动机是否处于地面状态。在发动机处于地面状态的情况下，执行步骤505；否则，在发动机处于空中状态的情况下，执行步骤509。

步骤505，判断高压轴转速N2是否小于第一地面转速阈值N2_Grthd。在高压轴转速小于第一地面转速阈值(N2<N2_Grthd)的情况下，执行步骤506；否则，在高压轴转速大于等于第一地面转速阈值(N2≥N2_Grthd)的情况下，执行步骤507。

步骤506，控制发动机停车(紧急停车)。

步骤507，在高压轴转速大于等于第一地面转速阈值且小于第二地面转速阈值(N2_Grthd≤N2＜N2_GIthd)的情况下，执行步骤508。

步骤508，地面起动(起动机不工作)；之后，执行步骤502。

在本公开的一些实施例中，步骤508具体可以包括：按地面起动控制规律供油，按照地面起动控制规律放气，按照地面起动控制规律调整可调静子叶片。

步骤509，判断高压轴转速N2是否小于第一空中转速阈值N2_Flthd。在高压轴转速小于第一空中转速阈值(N2<N2_Flthd)的情况下，执行步骤510；否则，在高压轴转速大于等于第一空中转速阈值(N2≥N2_Flthd)的情况下，执行步骤511。

步骤510，按空中辅助起动控制规律供油，按照空中辅助起动控制规律放气，按照空中辅助起动控制规律调整可调静子叶片；之后，执行步骤502。

步骤511，在高压轴转速大于等于第一空中转速阈值且小于第二空中转速阈值(N2_Flthd≤N2＜N2_FIthd)的情况下，执行步骤512。

步骤512，风车起动；之后，执行步骤502。

在本公开的一些实施例中，步骤512具体可以包括：按风车起动控制规律供油，按照风车起动控制控制规律放气，按照风车起动控制规律调整可调静子叶片。

本公开上述实施例再点火成功后，控制发动机到达油门杆对应转速的方法，包括：慢车以上转速点火成功的处理方法，地面慢车以下点火成功的处理方法，空中慢车以下点火成功的处理方法。

本公开上述实施例采用涡扇发动机在线测量的高压轴转速信号N2、高压压气机进口总温T25、发动机进口总温T25、发动机进口总压P25、发动机压气机出口静压PS3、发动机出口温度EGT，控制发动机燃油流量，发动机放气阀，压气机可调静子叶片，进行实现熄火故障的处理及保护。

本公开上述实施例通过熄火故障的处理措施，实现了熄火故障的航线实时保护，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。

图6为本公开发动机熄火保护装置一些实施例的示意图。如图6所示，本公开发动机熄火保护装置可以包括熄火故障检测模块61和再点火模块62，其中：

熄火故障检测模块61，用于判断发动机是否发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，熄火故障检测模块61可以用于利用高压轴转速信号来检测发动机是否发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，熄火故障检测模块61可以用于获取高压轴转速、高压压气机进口总温和发动机进口总压；根据高压轴转速、高压压气机进口总温和发动机进口总压确定高压轴换算加速率和高压轴换算转速；在高压轴转速低于高压轴转速下限超过高压轴转速变化阈值、且高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率第一阈值的情况下，满足第一熄火检测条件；在满足第一熄火检测条件的情况下，判定发动机发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，在本公开的一些实施例中，熄火故障检测模块61还可以用于获取发动机压气机出口静压；在高压轴换算转速低于慢车高压轴换算转速超过高压轴换算转速变化阈值、且发动机压气机出口静压低于慢车发动机压气机出口静压超过出口静压变化阈值的情况下，满足第二熄火检测条件；在满足第一熄火检测条件和第二熄火检测条件中至少一项的情况下，判定发动机发生熄火故障。

在本公开的一些实施例中，在本公开的一些实施例中，在本公开的一些实施例中，熄火故障检测模块61还可以用于在高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率第二阈值的情况下，满足第三熄火检测条件；在满足第一熄火检测条件、第二熄火检测条件和第三熄火检测条件中至少一项的情况下，判定发动机发生熄火故障。

本公开上述实施例对熄火状态的检查，利用发动机高压轴转速来检测熄火故障。

再点火模块62，用于在发动机发生熄火故障的情况下，通过调整控制规律实现发动机再点火。

在本公开的一些实施例中，再点火模块62可以用于控制两路点火器同时点火；按照火供油规律进行供油；按照点火放气规律放气；按照点火可调静子叶片规律关小可调静子叶片。

在本公开的一些实施例中，再点火模块62还可以用于根据高压轴换算转速确定供油量、放气量和可调静子叶片的调整量。

在本公开的一些实施例中，本公开发动机熄火保护装置还可以用于判断发动机再点火是否成功；在发动机再点火成功的情况下，控制发动机到达油门杆对应转速。

在本公开的一些实施例中，所述判断发动机再点火是否成功包括：

在发动机熄火预定时间后涡轮出口温度上升值大于预定温度提高值、或高压轴换算加速率高于对应高压轴换算加速率点火阈值的情况下，判定发动机再点火成功。

本公开上述实施例采用熄火后实现再点火的方法，包含可变几何面积控制，点火供油规律调整。

在本公开的一些实施例中，所述控制发动机到达油门杆对应转速包括：

在高压轴换算转速大于等于慢车高压换算转速的情况下，按加速供油规律供油，按照加速规律放气，按照加速规律调整可调静子叶片，使高压轴换算转速达到油门杆转速。

在本公开的一些实施例中，所述控制发动机到达油门杆对应转速还包括：

在高压轴换算转速小于慢车高压换算转速的情况下，判断发动机是否处于地面状态；

在发动机处于地面状态、且高压轴转速小于第一地面转速阈值的情况下，控制发动机停车；

在发动机处于地面状态、高压轴转速大于等于第一地面转速阈值且小于第二地面转速阈值的情况下，按地面起动控制规律供油，按照地面起动控制规律放气，按照地面起动控制规律调整可调静子叶片。

在本公开的一些实施例中，所述控制发动机到达油门杆对应转速还包括：

在发动机处于空中状态、且高压轴转速小于第一空中转速阈值的情况下，按空中辅助起动控制规律供油，按照空中辅助起动控制规律放气，按照空中辅助起动控制规律调整可调静子叶片；

在发动机处于空中状态、高压轴转速大于等于第一空中转速阈值且小于第二空中转速阈值的情况下，按风车起动控制规律供油，按照风车起动控制控制规律放气，按照风车起动控制规律调整可调静子叶片。

本公开上述实施例再点火成功后，控制发动机到达油门杆对应转速的方法，包括：慢车以上转速点火成功的处理方法，地面慢车以下点火成功的处理方法，空中慢车以下点火成功的处理方法。

在本公开的一些实施例中，本公开发动机熄火保护装置还可以用于采用燃油阶跃引入熄火故障；在发动机发生熄火故障的情况下，退出燃油阶跃，执行通过调整控制规律实现发动机再点火的步骤。

本公开上述实施例的熄火保护验证方法，采用燃油阶跃引入熄火故障，判断熄火后，退出燃油阶跃，执行熄火保护。

在本公开的一些实施例中，所述发动机熄火保护装置可以用于执行实现如上述任一实施例(例如图1-图5任一实施例)所述的发动机熄火保护方法的操作。

本公开上述实施例通过熄火故障的处理措施，实现了熄火故障的航线实时保护，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。

图7为本公开发动机熄火保护装置另一些实施例的示意图。如图7所示，本公开发动机熄火保护装置可以包括存储器71和处理器72，其中：

存储器71，用于存储指令。

处理器72，用于执行所述指令，使得所述发动机熄火保护装置执行实现如上述任一实施例(例如图1-图5任一实施例)所述的发动机熄火保护方法的操作。

本公开上述实施例的熄火保护方法亦可以应用在航空发动机的整机台架试验中，有利于降低发动机高转速熄火对发动机的危害。

本公开上述实施例可以用于其他类型的航空涡轮发动机；亦可用于地面燃气轮机和船用燃气轮机的熄火保护，有利于提高燃气轮机运行安全。

根据本公开的另一方面，提供一种发动机控制系统，包括如上述任一实施例(例如图6或图7实施例)所述的发动机熄火保护装置。

基于本公开上述实施例提供的发动机控制系统，通过熄火故障的处理措施，实现了熄火故障的航线实时保护，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。

根据本公开的另一方面，提供一种发动机，包括如上述任一实施例(例如图6或图7实施例)所述的发动机熄火保护装置、或者包括如上述任一实施例所述的发动机控制系统。

在本公开的一些实施例中，发动机可以为涡轮发动机，例如航空涡轮发动机。

在本公开的另一些实施例中，发动机可以为地面燃气轮机和船用燃气轮机。

基于本公开上述实施例提供的发动机，通过熄火故障的处理措施，实现了熄火故障的航线实时保护，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。

根据本公开的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如上述任一实施例(例如图1-图5任一实施例)所述的发动机熄火保护方法。

基于本公开上述实施例提供的计算机可读存储介质，通过熄火故障的处理措施，实现了熄火故障的航线实时保护，提高了发动机工作安全性和飞行安全性。

本公开上述实施例可以应用在航空发动机的整机台架试验中，有利于降低发动机高转速熄火对发动机的危害。

本公开上述实施例可以用于其他类型的航空涡轮发动机；亦可用于地面燃气轮机和船用燃气轮机的熄火保护，有利于提高燃气轮机运行安全。

在上面所描述的发动机熄火保护装置可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指示相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。