JPH039033A - 航空機エンジンのプロペラ速度制御装置および方法 - Google Patents

航空機エンジンのプロペラ速度制御装置および方法

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JPH039033A
JPH039033A JP2096135A JP9613590A JPH039033A JP H039033 A JPH039033 A JP H039033A JP 2096135 A JP2096135 A JP 2096135A JP 9613590 A JP9613590 A JP 9613590A JP H039033 A JPH039033 A JP H039033A
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JP
Japan
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propeller
governor
pitch
speed
rate
Prior art date
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Application number
JP2096135A
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English (en)
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Roy W Schneider
ロイ ダブリュ.シュナイダー
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RTX Corp
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United Technologies Corp
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Publication date
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/30Blade pitch-changing mechanisms
    • B64C11/303Blade pitch-changing mechanisms characterised by comprising a governor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野 ] 本発明は、航空機エンジンのプロペラ速度制御装置およ
び方法に関し、とくにプロペラ駆動の航空機の安全条件
である副ガバナに関する。副ガバナは主プロペラ速度ガ
バナが作動しなくなるときの過酷な過速度を防止する。
[従来技術 ] プロペラ速度用副または過速度ガバナの技術において、
このような制御をプロペラピッチを制御するように現存
する別個のフェザ要求信号をオンおよびオフすることに
より設けることが知られている。このアプローチによる
問題はオン/オフの別個のフェザ要求の制御特性がプロ
ペラ制御速度の顕著な振幅を結果として生じるというこ
とである。従来技術において、別個の(オン/オフ)信
号を利用するガバナはプロペラ速度が基準速度を超えた
ときフェザを要求しくオン)、そして速度が基準速度以
下であるときフェザ要求を削除(オフ)する。この形状
の副ガバナは速度制御の制御法則に含まれる動的補正を
必要とする。この型のガバナのブロック図は第1図に示
される。
[発明が解決しようとする課題 ] このような従来の制御において、フェザ要求に対する信
号は基準信号および測定された補正プロペラ速度のみに
基礎が置かれ、大きな速度振幅が別個の(オン/オフ)
制御に関連づけられる高いピッチ率によって発生される
。また、低い平均増大ピッチ率が小さな速度振幅が望ま
れるとき望まれ、高い平均増大ピッチ率は過酷な過速度
のごとき幾つかの遷移条件に関して望まれる。
本発明の目的は、別個の(オン/オフ)制御を利用する
従来のガバナに固有の速度振幅を顕著に減少するような
制御法則を有する航空機エンジンのプロペラ速度制御装
置および方法を提供することにある。
本発明の他の目的は平均増大ピッチ率を定義する制御論
理を提供することにある。
[問題を解決するための手段 ] 本発明によれば、前記課題は、航空機エンジンのプロペ
ラ速度およびプロペラブレードをフェザリングするため
のフェザ制御ソレノイドを有する可変ピッチプロペラ推
進装置を制御するための航空機エンジンのプロペラ速度
制御装置において、前記プロペラの過速度状態を検出す
るための手段、予め定めた平均増大ピッチ率(DXSR
)を有するプロペラ速度を制御するための前記プロペラ
速度制御装置、前記プロペラブレードのピッチアクチュ
エータ平均率(DXSL)を測定するための手段、前記
測定ピッチアクチュエータ平均率(DXSL)を制御す
るための手段からなり、それにより前記測定ピッチアク
チュエータ平均率が前記予め定めた平均増大ピッチ率に
等しくすることによって達成される。
[作用 ] 本発明によれば、ピッチアクチュエータの著しく遅い率
の可能性がある増大ピッチ率を発生するような論理を使
用する新規な制御概念がある。実際に、別個のフェザ信
号は速度ガバナがピッチの増大を要求するときこのより
遅い平均増大ピッチ率を発生するように「オン」および
「オフ」される。
本発明は所望の平均増大ピツヂ率を計算するような制御
論理を提供する。ピッチ位置センザおよび制御法則が実
際の平均増大ピッチ率を計算する。
その場合に追加の制御論理が実際の平均増大ピッチ率(
DXSL)が所望の平均増大ピッチ率(DXSR)に等
しいように別個のフェザ要求信号をオンおよびオフする
本発明の前記および他の目的、特徴および利点は添付図
面に示されるようなその好適な実施例の前記の詳細な説
明に鑑みてより明らかとなる。
[実施例 ] 第1図は従来技術において使用されるような制御に関す
るブロック図を示す。プロペラ速度Npはブロック10
で感知されかつブロック11で動的に補正される。動的
補正は通常リード補正である。ブロック11からの出力
は制御論理(ブロック13)への入力である補正された
感知プロペラ速度NPSE、NC12である。ブロック
13の制御論理はNPSENCをプロペラ過速度ガバナ
基準NPOSGRに比較しかつNPSENCがNPO8
GRより大きいときに等しい別個の信号FTHを設定す
る。論理13からの出力はFTH=1のときにフェザを
要求する別個の(デスクリート)信号FTH(14)で
ある。
この用途に使用される用語の表 XS     ピッチアクチュエータ位置X5DOT 
  感知ピッチアクチュエータ率信号DXSL   感
知アクチュエータ増大ピツヂ率:平均増大ピッチ率:ピ
ッチアクチ ュエータ平均、第4A、4B図点 線 MODSEL  地上または飛行センサFTH8W  
 別個の信号−増大すべきプロペラピッチを要求するN
Gガス発生器 速度 NGSEN   感知ガス発生器速度 NP      プロペラ速度 NPSENC補正された感知プロペラ速度DNGRガス
発生器感知速度率、NGSENの導関数 FTH別個の信号−フェザ−フェザを要求する X5SEN   感知アクチュエータ位置信号DXSM
X   最大値DXXSDOTDXSMN   最小値
DXDOT DXSRアクチュエータ所望の増大ピッチ率−所望の平
均増大ピッチ率 DNGRF   ガス発生器率基準の導関数NGO8r
(F  ガス発生器過速度基準DXSRHI  アクチ
ュエータ所望平均増大ピッチ率がそれに設定される高い
一定 値 NPO8GI  過酷な過速度基準 DXSRLO低い率−一定値一アクチュエータ所望平均
ピッチ率が設定される 第2図を参照すると、第1図に示した従来技術における
と同じであるブロック10”、lビおよび12゛がしめ
される。同様に、第2図のブロック22のプロペラ速度
NP、過速度ガバナ基準速度(NPO3GR)、および
ブロック22からの出力信号FTHは第1図に示したの
と同一である。
ピッチアクチュエータはプロペラピッチがプロペラピッ
チアクチュエータ位置xsのただ1つの関数であるよう
にプロペラブレードの各々に連接される。それゆえ、利
用するピッチアクチュエータ位置は第2図において使用
するプロペラピッチと同等である。ピッチアクチュエー
タ位置Xsは感知されたアクチュエータ位置信号X5S
ENを発生ずるブロック15において感°知される。ブ
ロック16において、時間導関数は感知されたピニオン
アクヂュエータ率信号X5DOTを発生するように感知
されたピッチアクチュエータ位置xsSENから取られ
る。X5DOTの大きさはブロック17においてDXS
MXの最大値およびDXSMHの最小値に制限される。
ブロック18はX5DOTからより高い周波数を削除し
かつろ過された感知ピッチ率信号DXSLを発生するよ
うに低域フィルタとして使用される時定数TAULPを
有する第1順位遅れを含んでいる。ブロック15.16
.17および18の組合わせはピッチアクヂュエータ増
大−ピッチ平均率DXSLの測定を提供する。エンジン
ガス発生器速度NGは感知されたガス発生器速度NGS
ENを発生するブロック■9において感知される。ブロ
ック2oはガス発生器感知速度DNGRの率を発生する
NGSENの導関数を供給する。ブロック21および2
2の組合わせは以前に定義された入力信号NPSENC
,DXSL、NGSENおよびDNGRから別個のフェ
ザ要求信号FTH(14°)を計算するような論理を含
んでいる。ブロック21への追加の入力信号は飛行モー
ドまたは地上モードを示す別個の信号MODSELおよ
びフェザ位置に増大するようなプロペラピッチを要求す
る別個の信号FTHSWである。ブロック2Iおよびブ
ロック22の論理の詳細な説明は第3図においてなされ
る。
第2図のブロック21はアクチュエータ所望増大ピニオ
ン率DXSRを定義するような制御論理の部分を含んで
いる。DXSRの値は速度振幅が最小にされることがで
きる低い率である。DXSR1 の値はいってい遷移状態に関して高い率(はぼ遅い率)
である。これらの遷移状態は過酷なプロペラ加速度を含
んでおりねフェザが要求されるか、またはエンジンパワ
ーの増大が要求される。かかる状態の1つは補正された
感知プロペラ速度信号NPSENCが過酷な加速度が発
生したことを示すときである。第2の要求はプロペラ速
度ガバナに関係なくプロペラピッチをフェザリングする
ことである。第3の運転状態は運転がエンジンパワーの
非常に急激な増大を要求するときである。この運転状態
は通常急激なエンジン加速を有する低い高度、低い飛行
速度である。
ブロック21の制御論理は所望の平均増大ピッチ率DX
SRを計算した。この開示は所望の平均増大率DXSR
の計算からなる。多数評価された所望の平均増大ピッチ
率DXSRを計算する他の制御法則および論理が使用さ
れることができる。
ブロック21はNPSENC,DXSLおよびDXSR
から別個のフェザ要求信号FTH14’を計算する制御
論理の部分を含んでいる。プロワ2 り22の論理は従来技術(第1図のブロック13)にお
けるようにNPSENCをNPO8GRに比較しかつま
たDXSLにDXSRを比較する。別個のフェザ要求F
 T Hが補正された感知速度NPSENCが加速度基
準NPO8GRより大きくかつまた感知アクチュエータ
平均増大ピッチ率DXSLがアクチュエータ所望増大ピ
ッチ率DXSRより小さいときフェザを要求する。
第3図の詳細なフローチャートは第2図に総括的な用語
ブロック21およびブロック22において前述された論
理を示す。第3図を参照して、別個のフェザ要求信号F
THはにゅりょく信号MODSEL、FTH9W、NP
SENC,DXSL、NGSENおよびDNGRから計
算される。
第3図(ブロック23)において、補正された感知プロ
ペラ速度(NPSENC)は加速度ガバナ基準プロペラ
速度NPO3GRに比較される。感知速度(NPSEN
C)がガバナ基準速度(NPO8GR)を超えないとき
、フェザ信号FTHはブロック24でゼロに設定される
。ブロック25において地上モードまたは飛行モードを
示すモード選択(MODSEL)が0.5に比較される
。MODSELがゼロであるとき、航空機は地上モード
にあり、かつFTHはブロック24でゼロに設定される
。逆に、MODSELが0.5より大きいとき、航空機
は飛行モードにあることが知られ、そしてブロック26
において、FTHはlに設定される。ブロック27にお
いてガス発生器速度またはカス発生器率(DNGR)の
導関数がガス発生器基準の導関数DNGRFに比較され
る。ブロック28においてガス発生器関知速度NGSE
Nがガス発生器速度基準(NGO8RF)に比較される
NGO8RFよりおおきいガス発生器速度は顕著なエン
ジンパワーを発生する。基準NGO3RFおよびDNG
Rより大きいガス発生器感知速度NGSENがDNGR
Fより大きいならば、パワーの顕著な増大が発生してお
りモしてDXSRはブロック29においてDXSRHI
に等しい。これは所望の増大ピッチ率DXSRに関して
高い値を要求する。再びブロック27に戻って、DNG
RがDNGRFより大きくないときまたはブロック28
がNGSENがNGO9RFより大きくないことを示す
とき、そこでエンジンパワーの顕著な増加はなくかつ制
御はブロック30に進む。補正された感知プロペラ速度
NPSENCはブロック30において過酷な加速度基準
NPO8GIに比較される。NPSENCがみせらとき
1より大きいとき、過酷なプロペラ加速度がありそして
所望の平均増大ピッチ率DXSRはブロック29で高い
率に等しい。他の方法ではDXSRはブロック31にお
いて低い率DXSRLOに等しい。ブロック32におい
て、第2図のブロック18のピッチアクチュエータ感知
増大ピッチ率DXSLはブロック29および31におい
て高いかまたは低い値に以前に設定された所望の増大ピ
ッチ率DXSRに比較される。DXSLがDXSRより
大きいとき、平均増大ピッチ率(ピッチレート)は早過
ぎかつFTHはブロック33においてゼロに等しく、そ
こで制御はブロック34に移動する。DXSLがブロッ
ク32においてDXSRより小さいとき、5 6 平均増大ピッチ率は遅過ぎ、そこで制御はブロック34
に移動する。別個のフェザ要求F ’I’ I−I S
 Wはブロック34において0.5にたとえられる。
F T HS Wはパイロットによって要求される別個
の信号でありかつフェザ位置に進むようなピッチを必要
とするとき1の値を有する。FTH3Wが0.5より大
きいとき、FTHはブロック35においてlに設定され
る。前記の説明は第3図の論理が別個のフェザ要求信号
FTHを増大ピッチが要求されないときゼロであるよう
に設定しかつ増大ピッチが要求されるときlであるよう
に設定したことを示す。 第4A図および4B図はオン
/オフー−ZBKフェザ信号FTHが低い平均増大ピッ
チ率DXSRLOまたは高い平均増大ピッチ率DXHR
Iをどのように供給することができるかを示す説明図で
ある。第4Aおよび4B図は各々ピッチアクチュエータ
位置xSおよびフェザ要求信号FTH対時間のプロット
を含んでいる。これらのプロットにおけるピッチアクチ
ュエータ位置ラインの傾斜はピッチアクチュエータ率で
ある時間によるアクチュエータ位置の変化率である。
時間によるピッチアクチュエータ位置の増大は増大ピッ
チ率でありかつ第4Aおよび4B図において正の傾斜を
有する。時間によるピッチアクチュエータ位置の減少は
減少ピッチ率でありかつ負の傾斜を有する。フェザ要求
信号FTHのプロットはFTHが0または1の値を有す
るときの時間間隔を示す。これらの図はFTH=ITが
フェザ位置に向かって増大するようなピッチアクチュエ
ータを要求しかつ最大増大ピッチ率を有することを示す
。FTH=0であるときの時間間隔がフェザ要求を削除
しかつアクチュエータピッチ率はその場合に主ガバナの
特性によって決定される。これらの図はピッチの減少を
誤って要求する作動しなくなった主ガバナを仮定する。
結果として生じる減少ピッチ率は主ガバナ失敗特性に依
存する。安定した減少ピッチ率を発生する主ガバナ失敗
が仮定されかつ第4Aおよび4B図の安定した負の傾斜
として示される。FTHの0/1循環は増大ピッチ(正
の傾斜)と減少ピッチ(負の傾斜)との間で循環するよ
うなピッチアクチュエータを生ずる。
ピッチアクチュエータ平均位置は点線によって識別され
かつこの点線の傾斜は平均増大ピッチ率DXSLである
。第4A図は平均増大ピッチ率がFTH= 1のとき発
生する増大ピッチ率より非常に小さいことを示し、そし
てDXSRLOの値を有する平均増大ピッチ率を表す。
第4B図は平均増大ピッチ率(DXSL)がPTH−1
のとき発生する増大ピッチ率とほぼ同一であることを示
し、そしてDXSRHIの値を有する増大ピッチ率を表
す。第4Aおよび4B図の比較は平均増大ピッチ率(D
XSL)がFTH=1である時間間隔の部分に関連付け
られることを示す。FTH= 1である時間間隔の部分
の減少はより小さな平均増大ピッチ率を結果として生じ
る。
本発明はその最良の形態の実施例に関連して示されかつ
説明されたが、当該技術に熟練した者によって理解され
るべきことは、その形状および詳細における前記および
他の種々の変化、省略および削除が本発明の精神および
範囲を逸脱することなしにそれになされることができる
ということである。
[発明の効果 ] 本発明によれば、航空機エンジンのプロペラ速度および
プロペラブレードをフェザリングするためのフェザ制御
ソレノイドを有する可変ピッチプロペラ推進装置を制御
するための航空機エンジンノプロペラ速度制御装置にお
いて、プロペラの過速度状態を検出するための手段、予
め定めた平均増大ピッチ率(DXSR)を有するプロペ
ラ速度を制御するためのプロペラ速度制御装置、プロペ
ラブレードのピッチアクチュエータ平均率(DXSL)
を測定するための手段、測定ピッチアクチュエータ平均
率(DXSL)を制御するための手段からなり、それに
より測定ピッチアクチュエータ平均率が予め定めた平均
増大ピッチ率に等しいようにしたので、制御動的特性を
改善するように別個のピッチ要求から可変のプロペラピ
ッチ率を供給することが可能な航空機のエンジンのプロ
ペラ速度制御装置を提供することができる。
9 0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に使用されるような別個の出力要求を
利用する代表的なガバナを示すブロック図、 第2図は本発明によるガバナを示すブロック図、第3図
は第2図に示した制御論理のフローチャート、 第4A図および第4B図は別個のフェザ信号が低いまた
は高い増大ピッチ率をどのように供給することができる
かをグラフ的に示す説明図である。 図中、10’、15.19はセンサ、11°は動的はせ
い13は制御論理、17.18はピッチアクヂュエータ
増大ピッチ平均率測定手段である。 296一

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)航空機エンジンのプロペラ速度およびプロペラブ
    レードをフエザリングするためのフエザ制御ソレノイド
    を有する可変ピッチプロペラ推進装置を制御するための
    航空機エンジンのプロペラ速度制御装置において、前記
    プロペラの過速度状態を検出するための手段、 予め定めた平均増大ピッチ率(DXSR)を有するプロ
    ペラ速度を制御するための前記プロペラ速度制御装置、 前記プロペラブレードのピッチアクチュエータ平均率(
    DXSL)を測定するための手段、前記測定ピッチアク
    チュエータ平均率(DXSL)を制御するための手段か
    らなり、それにより前記測定ピッチアクチュエータ平均
    率が前記予め定めた平均増大ピッチ率に等しいことを特
    徴とする航空機のエンジンのプロペラ速度制御装置。
  2. (2)前記予め定めた平均増大ピッチ率(DXSR)は
    プロペラ平均速度を制御することを特徴とする請求項1
    に記載の航空機のエンジンのプロペラ速度制御装置。
  3. (3)前記制御装置は主速度ガバナが作動しなくなると
    き使用されるような副速度ガバナであることを特徴とす
    る請求項1に記載の航空機のエンジンのプロペラ速度制
    御装置。
  4. (4)主プロペラ過速度ガバナが作動しなくなるときプ
    ロペラ過速度を制御するプロペラ過速度制御方法におい
    て、 過速度状態を検出し、 予め定めた平均ピッチ率(DXSR)を選択し、平均現
    存ピッチ率(DXSL)を測定し、 測定された平均現存ピッチ率が前記予め定めた選択され
    た平均ピッチ率に等しいようにフエザソレノイドをオン
    およびオフする工程からなることを特徴とするプロペラ
    過速度制御方法。
  5. (5)プロペラ駆動の航空機において過速度ガバナを供
    給する過速度ガバナ供給方法において、一定の平均ピッ
    チ率を達成するためにフエザ要求をオンおよびオフする
    ことからなることを特徴とする過速度ガバナ供給方法。
  6. (6)前記フエザ要求はプロペラ速度がプロペラ過速度
    基準を超えるとき過速度制御を設けるように使用される
    ことを特徴とする請求項2に記載の航空機のエンジンの
    プロペラ速度制御装置。
  7. (7)主ガバナを有するプロペラ駆動の航空機に使用の
    副ガバナにおいて、 それをオンおよびオフすることにより制御されるフエザ
    制御装置、 前記副ガバナによつてプロペラ速度の過速度制御を行う
    ためのフエザ制御信号を発生するための手段からなるこ
    とを特徴とするプロペラ駆動の航空機に使用の副ガバナ
  8. (8)前記副ガバナの基準速度が主ピッチガバナの基準
    速度より高く、そして前記副ガバナが主ガバナの機能不
    全の場合に過速度に対して保護することを特徴とする請
    求項4に記載のプロペラ過速度制御方法。
  9. (9)前記フエザ信号は速度ガバナがピッチの増大を要
    求するとき所望の平均増大ピッチ率を発生するようにオ
    ンおよびオフされることを特徴とする請求項7に記載の
    プロペラ駆動の航空機に使用の副ガバナ。
  10. (10)前記所望の平均増大ピッチ率は補正された速度
    誤差が予めさためた過速度を超えるとき削除されること
    を特徴とする請求項9に記載のプロペラ駆動の航空機に
    使用の副ガバナ。
  11. (11)前記所望の平均増大ピッチ率は運転条件が予め
    定めた量を超えるエンジンパワーの急速な変化を必要と
    するとき削除されることを特徴とする請求項9に記載の
    プロペラ駆動の航空機に使用の副ガバナ。
  12. (12)前記所望の平均増大ピニオン率はプロペラピッ
    チをフエザリングするようにガバナの前記速度に関係な
    く要求があるとき削除されることを特徴とする請求項9
    に記載のプロペラ駆動の航空機に使用の副ガバナ。
JP2096135A 1989-04-11 1990-04-11 航空機エンジンのプロペラ速度制御装置および方法 Pending JPH039033A (ja)

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