ステータブレードの角度位置を制御するためのシステム、および前記角度位置を最適化するための方法
本発明は、速度（Ｎ１，Ｎ２）のうちの１つに従ってブレードの設定角度位置（ＶＳＶＣＡＬ）を計算するための手段（２０）と、設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）を補正するためのモジュール（１）であって、ブレードの角度位置（ＶＳＶ）を決定するための手段（２）、タービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭ）を測定するための手段（３）、ブレードの連続する角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）が前記角度位置において測定されるタービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ，ＷＦＭＲＥＦ）と組み合わせられるメモリユニット（４）、およびブレードの２つの連続する角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）の間で測定される燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ，ＷＦＭＲＥＦ）の間の差に従って補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を決定するための手段（５）を含むモジュールとを含むステータブレードの角度位置を制御するためのシステムに関する。また、本発明は、前記共通の角度位置を最適化するための方法にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのスプールを備え、ブレードが可変ピッチブレードである１つまたは複数のステータ段を備えるガスタービンエンジンの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の目的は、タービンエンジンが定常速度で作動するときに燃料消費を低減するように前記ステータブレードの角度位置を最適化することである。「定常速度」とは、エンジンによって与えられる推力が実質的に経時的に一定であるエンジン速度を意味する。
【０００３】
例として、ツインスプールガスタービンエンジンの各スプールは、少なくとも１つの圧縮機と、前記圧縮機の下流に取り付けられる１つのタービンとを備えている。慣例として、本出願では、用語「上流に（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」および「下流に（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、タービンエンジンでの空気の移動の方向に対して規定される。伝統的に、圧縮機は、エンジンで上流から下流に移動する空気流を加速かつ圧縮するために、いくつかのロータ段を備える。加速後に空気流を整流するために、ステータ段は、各ロータ段の出口に直接配置される。
【０００４】
ステータ段は、ステータホイールの周囲に取り付けられる半径方向ステータブレードを有する、軸方向に延在する固定ホイールの形をとっている。ロータ段の下流のステータ段によって空気流の整流を最適化するために、ステータブレードの角度配向を修正することができ、このブレードは、可変ピッチブレードと呼ばれる。したがって、タービンエンジンは、圧縮機のステータブレードの角度位置を制御するためのシステムを備える。
【０００５】
従来、概略図１Ａを参照して、ツインスプールタービンエンジンＭのステータブレードの角度位置は、主として、高圧ロータの回転速度Ｎ２、および圧縮機の入口の温度Ｔ２５の関数として決定されている。したがって、制御システムは、ロータの所与の回転速度Ｎ２について各ステータホイールのブレードの角度位置の設定値ＶＳＶＣＡＬを計算するための手段２０を備える。計算された設定値ＶＳＶＣＡＬは、タービンエンジンＭのステータブレードの現在の角度位置を修正するように配置される制御アクチュエータ６に伝送される。
【０００６】
計算手段２０は、余りにも最近の（工場出しの新しいエンジン）ものでもなく、また余りにも「使い古した」（オーバーホールに備える）ものでもない「平均的な」エンジンに適合するために、予め決定されている数学法則によってプログラムに組み込まれる。
【０００７】
実際には、現実のエンジンは、数学法則が計算している「平均的な」エンジンに対応していない。現在のシステムの数学法則は、エンジンのマージン要件（経年変化に対するロバスト性についてのマージン、エンジンからエンジンまでのばらつきについてのマージン、汚損のマージン等）を考慮に入れる。この結果は、ブレードの角度位置が、実際のエンジンに対して最適化されないが、新しいエンジンにもまたは劣化したエンジンにもロバストであることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決策は、エンジン摩耗のパラメータ、およびエンジンの間のばらつきを考慮に入れられるように、数学法則を修正することであろう。しかし、この解決策は、適用するのが困難であり、パラメータは、非常に多く、モデル化するのが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの欠点を改善するために、本出願人は、それぞれが回転速度（それぞれ、Ｎ１およびＮ２）を有する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機の可変ピッチステータブレードの角度位置を制御するためのシステムであって：
速度（Ｎ１，Ｎ２）のうちの１つの関数としてブレードの角度設定位置を計算するための手段と、
設定位置を補正するためのモジュールであり：
ブレードの角度位置を決定するための手段、
タービンエンジンの燃料流量を測定するための手段、
ブレードの連続する角度位置が前記角度位置において測定されるタービンエンジンの燃料流量と関係付けられるメモリ、および
ブレードの２つの連続する角度位置の間で測定される燃料流量の間の差の関数として補正角度を計算するように配置される、補正角度を決定するための手段
を備えるモジュールと
を備えるシステムを提案している。
【００１０】
本発明によるシステムであれば、有利なことに、タービンエンジンによって燃料の消費を最適化するブレードの角度位置を決定することができる。本出願人は、タービンエンジンの燃料流量が所与の定常速度においてブレードの角度位置の関数であり、この関数が局所的に極小点を有することを決定している。換言すれば、ブレードの角度位置を局所的に変更することによって、燃料流量を制限するようにブレードの現在の角度位置をどの程度まで修正することが必要であるかを決定することができる。本発明の補正モジュールにより、所与の定常速度においてエンジンの性能を改善するために、ブレードの角度位置を制御するための従来システムを補足することができる。
【００１１】
ブレードの角度位置を決定するための法則が、エンジンパラメータまたはその摩耗パラメータのばらつきを考慮に入れることなくエンジンすべてについて静的である先行技術とは異なって、本発明によるシステムであれば、エンジンの状態の関数としてブレードの角度位置を調整することができる。エンジンの摩耗やばらつきのパラメータすべてを列挙し、かつ多様な複雑な数学法則を得る代わりに、本出願人は、燃料の消費に基づく角度の変化の影響を直接測定する。
【００１２】
本発明によって、「平均的な」エンジンに対応する数学モデルを基礎として計算される理論的設定位置が補正される。この種のシステムは、現存するタービンエンジンにただ組み込まれることができる。解決されるべき問題のこの新しい公式化により、ブレードの角度位置の最適値を決定することができる。
【００１３】
システムは、設定角度位置に補正角度を加算することによって最適化された設定位置を計算するように配置される加算器を備えることが好ましい。したがって、これは、燃料の消費を考慮に入れるように設定値を補正する。
【００１４】
また、システムは、最適化された設定位置の関数としてブレードの角度位置を制御するように配置されるアクチュエータを備えることが好ましい。したがって、現在の角度位置は、最適化された設定位置「に従う」ようにアクチュエータによって修正される。
【００１５】
また、補正モジュールは、タービンエンジンの状態をチェックするための手段と、ブレードの現在の角度位置の補正を禁止するための手段とを備え、禁止手段は、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合に作動されることが好ましい。
【００１６】
禁止手段は、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合に作動される。禁止手段により、チェック手段からの指令に基づいて、タービンエンジンを危険にさらす恐れがあり、またはその作動状態に適切でないことになるブレードの角度位置の修正を防止することができる。
【００１７】
補正モジュールは、補正角度の値を制限するための手段を備え、前記手段は、リスクのない作動範囲内にとどまるために、補正角度の値を制限するように配置されることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上で説明されたような制御システムを備えるタービンエンジンに関する。
【００１９】
また、本発明は、それぞれが速度（Ｎ１；Ｎ２）で回転する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機のステータブレードの現在の角度位置を最適化するための方法であって：
ａ）タービンエンジンの基準燃料流量が、ブレードの基準角度位置において決定され、
ｂ）タービンエンジンの現在の燃料流量が、ブレードの現在の角度位置において決定され、
ｃ）補正角度が、燃料流量を低減するように基準燃料流量と現在の燃料流量との間の差の関数として計算され、
ｄ）前記補正角度が、最適化された設定位置を得るように、予め計算された設定位置に加算され、
ｅ）ブレードの現在の角度位置が、最適化された設定位置に対応するように修正される、方法に関する。
【００２０】
ステップ（ａ）からステップ（ｅ）は、先行する繰返しのステップ（ｂ）の現在の角度位置をステップ（ａ）の基準角度位置として使用することによって繰り返されることが好ましい。
【００２１】
有利なことに、これにより、「徐々に」ブレードの角度位置を最適化することができ、それにより、正確であり、過度現象の発生などの有害な副作用を有さない最適化が確実になる。
【００２２】
また、補正角度は、最適化方法によって、好ましくは、ブレードの角度位置に対してタービンエンジンの燃料流量を規定する燃料関数Ｆの最急降下法によって計算されることが好ましい。
【００２３】
燃料関数Ｆは、局所的な極小点を可能にし、それにより最適化方法の収束が確実になる。これは、時折凸であることができ、それにより最適角度位置の存在が確実になる。
【００２４】
今までどおり、補正角度の値は、リスクのない作動範囲（過速度、サージ、温度上昇等）内にとどまるために制限されることが好ましい。
【００２５】
本発明の他の実施形態によれば、エンジンの状態がチェックされ、ブレードの現在の角度位置の修正は、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合には禁止される。
【００２６】
本発明は、添付の図面を使ってよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】先行技術によるブレードの角度位置を制御するためのシステムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明による角度位置を補正するためのモジュールを有する、ブレードの角度位置を制御するためのシステムを示す図である。
【図２】補正角度を計算するように配置されるタービンエンジンのステータブレードの角度制御システムの第１の実施形態の概略図である。
【図３】補正禁止手段を有する制御システムの第２の実施形態の概略図である。
【図４】補正角度の値を制限するための手段を有する制御システムの第３の実施形態の概略図である。
【図５】エンジンの決定された定常速度に対して、エンジンのステータブレードの角度位置の関数としてエンジンの燃料流量の変化を示す曲線の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明によるタービンエンジンのＨＰ圧縮機のステータブレードの角度位置を制御するためのシステムが、ツインスプールエンジン、すなわち回転速度Ｎ１を有する低圧ＬＰスプールおよび回転速度Ｎ２を有する高圧ＨＰスプールに対して、図１Ｂに示されている。スロットルの助けによって、エンジンは、所望の推力をこれに指示することによって制御され、推力は、低圧ＬＰスプールの速度に直接結合される。したがって、推力設定は、ＬＰスプールの回転速度設定Ｎ１ＤＭＤを強制する。明快さのために、ＬＰスプールの回転速度に関する参照符号Ｎ１はまた、これらの２つのパラメータの間の直接結合のため、エンジン推力に対しても使用される。同様に、参照符号Ｎ１は、エンジン推力との直接結合を有する他のパラメータ、特に、当業者にはよく知られている「エンジン圧力比（Ｅｎｇｉｎｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒａｔｉｏ）」に対応するパラメータＥＰＲに対応することができる。
【００２９】
従来、タービンエンジンは、高圧本体の回転速度Ｎ２、および高圧（ＨＰ）スプールの温度Ｔ２５の関数としてステータブレードの設定角度位置ＶＳＶＣＡＬを計算するための手段２０を備えている。計算手段２０は、ＨＰスプールの回転速度Ｎ２の関数として設定角度位置ＶＳＶＣＡＬの計算を可能にする、当業者によく知られている数学法則によってプログラムに組み込まれる。
【００３０】
また、本発明による制御システムは、エンジンＭのステータブレードの設定位置ＶＳＶＣＡＬを補正するためのモジュール１を備えている。補正モジュール１により、燃料の消費を最適化する補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定することができる。また、制御システムは、その２つの入力パラメータ（ＶＳＶＣＯＲＲ，ＶＳＶＣＡＬ）の全体に対応する最適化された設定値ＶＳＶＮＥＷを出力として伝送するために、計算された設定値ＶＳＶＣＡＬおよび補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを入力として受け取るように配置される加算器Ｓを備える。また、制御システムは、最適化された設定値ＶＳＶＮＥＷの関数としてブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵを修正する制御アクチュエータ６を備える。
【００３１】
今までどおり図１Ｂを参照して、制御システムは、補正ネットワークとも呼ばれる、回転速度Ｎ１を維持するために必要な燃料を評価するためのモジュール３１を備え、これは、所望の回転速度、すなわち所望の推力レベルに対応する速度設定Ｎ１ＤＭＤを入力として受け取る。また、制御システムは、補正ネットワーク３１によって制御され、かつ、たとえば回転速度センサによって測定される、エンジンの有効回転速度Ｎ１ＥＦＦの関数として燃料流量を修正することができる燃料制御装置３０を備える。
【００３２】
エンジンＭに供給される燃料流量が要請される推力を実現することができない（Ｎ１ＥＦＦがＮ１ＤＭＤよりも小さい）場合には、補正ネットワーク３１は、エンジンＭに供給される燃料流量を増大させ、したがって所望の速度Ｎ１ＤＭＤと有効速度Ｎ１ＥＦＦとの間の差を補償するように燃料制御装置３０に加えられるべき指令を決定する。
【００３３】
図２を参照して、本発明の第１の実施形態による補正モジュール１は、それ自体が知られている、たとえば位置センサの形をとるブレードの角度位置ＶＳＶを決定するための手段２と、ブレードの所与の角度位置ＶＳＶでタービンエンジンの燃料流量ＷＦＭを決定するための手段３とを備えている。流量を決定するためのこれらの手段３は、直接的であり−これらは、タービンエンジン燃焼室のインジェクタの上流に取り付けられるたとえばセンサの形をとる−、または間接的である−タービンエンジンの燃料管の通路の部分を封鎖する要素の直線位置がたとえば測定され、この部分の寸法は知られている−ことができる。一般に、これらの決定手段２、３は、ブレードの角度位置および燃料消費を絶えず監視するために連続的に作動される。
【００３４】
また、補正モジュール１は、ブレードの連続する角度位置ＶＳＶが前記角度位置ＶＳＶにおいて測定されるタービンエンジンの燃料流量ＷＦＭと関係付けられるメモリ４を備えている。経時的に、補正モジュール１のメモリ４は、前記決定手段２、３によって補足される。実際には、メモリ４は、いくつかの値の対（ＶＳＶ，ＷＦＭ）だけを保持し、最も古い対は、より最近の対によって置き換えられる。例として、メモリ４は、少なくとも２つの対、すなわち一対の現在値（ＶＳＶＣＯＵ，ＷＦＭＣＯＵ）、および基準値（ＶＳＶＲＥＦ，ＷＦＭＲＥＦ）と呼ばれる一対の以前の値を備える。
【００３５】
この場合は、定常速度においてエンジンの作動に限界があり、エンジンによって供給される推力は、実質的に経時的に一定である。例として、定常運転では、回転速度Ｎ１は一定であり、またはパラメータＥＰＲは一定である。定常速度では、有利なことに、制御システム１のメモリ４の対によって規定される、あとで燃料関数Ｆと呼ばれる離散関数を解析することによって、ステータブレードの角度の値ＶＳＶＣＯＵの関数として燃料流量ＷＦＭＣＯＵの変化を監視することができる。
【００３６】
「イソＮ１（ｉｓｏ Ｎ１）」とも呼ばれる、一定の回転速度Ｎ１でのタービンエンジンの作動の場合には、本出願人は、ブレードの角度位置ＶＳＶＣＯＵに対して燃料流量ＷＦＭＣＯＵを規定する燃料関数Ｆを研究しており、かつ、この燃料関数Ｆは局所的に凸であり、したがって燃料の消費が最も少ないブレードの角度位置があり、この最適角度位置は、参照されるＶＳＶＯＰＴであることを決定した。図５は、エンジンの決定された定常速度に対して、燃料関数Ｆおよび最適角度位置を示している。
【００３７】
角度位置ＶＳＶＯＰＴは、２つの理由のためにエンジンの最適位置と呼ばれている。第１に、これは、エンジンの決定された定常速度に関して最適であり、最適角度位置は、所与の速度の関数として変化する。第２に、これは、したがってエンジンに関して最適であり、角度位置ＶＳＶＯＰＴは、その摩耗の状態および製造ばらつきを当然考慮に入れることによって、エンジンに「適合する」ように規定される。換言すれば、製造マージンおよび取付けに関連する変化に従って、所与のエンジンは、同じシリーズの別のエンジンと厳密に同じ挙動を有するとは限らず、結果として、各エンジンは、これに対して特定の最適角度位置ＶＳＶＯＰＴを有することになる。
【００３８】
また、補正モジュール１は、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定するための手段５を備え、前記手段は、ブレードの２つの連続する角度位置の間で測定される燃料流量の間の差の関数として補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを計算するように配置される。換言すれば、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、エンジンの固有パラメータの解析によってではなく、可能な最少燃料消費ＷＦＭＯＰＴを得るように所望の結果の最適化によって計算される。
【００３９】
したがって、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定するための手段５は、イソＮ１において燃料関数Ｆの局所的な極小点を決定するように配置され、これは、この関数の少数の値（すぐ前の連続する角度位置）だけを知って行われる。補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定するための手段５は、この例では最適化関数によってプログラムに組み込まれ、その関数は、その値を制限しながら補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定することになる。具体的には、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵが、値が高すぎる補正角度ＶＳＶＣＯＲＲによって修正される場合には、エンジンを損傷する恐れがある過度現象が、エンジンに発生する。
【００４０】
最適化の原理は、現在の角度位置の修正の仕方についてそれから経験で教えられるために、有効燃料流量に基づいてこの角度変化の影響を測定する際に、ブレードの現在の角度位置を局所的に変化させることから成る。
【００４１】
したがって、本発明による最適化関数により、過度現象の発生を制限することによって、安全な方法でエンジンの効率を改善することができる。最適化関数は、最急降下法について説明されることになるが、また、最小二乗法等による最適化のような他の最適化方法も適切であろう。最急降下法により、簡単な方法で角度位置を最適化することができる。
【００４２】
メモリ４に格納される値の対（ＶＳＶＣＯＵ，ＷＦＭＣＯＵ；ＶＳＶＲＥＦ，ＷＦＭＲＥＦ）について、最急降下法は、その先行する角度位置ＶＳＶＲＥＦに対してブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵにおいて燃料関数Ｆの勾配の値を計算する。したがって、燃料関数Ｆの収束の方向はそこから推論される。線形最適化手法によって、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵにおける勾配の値、ならびに飽和増加量ＳＡＴ１および収束速度μの関数として計算され、収束速度μは、最適角度位置ＶＳＶＯＰＴの高速な収束と、タービンエンジンの過度現象の発生に対する保護との間の妥協を生むように選択される。
【００４３】
最適化関数のおかげで、最適化された設定値ＶＳＶＮＥＷを得るために設定位置ＶＳＶＣＡＬに加算されなければならない補正角度ＶＳＶＣＯＲＲの値は、それから推論される。制御アクチュエータ６により、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷに対応するためにブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵを修正することができる。現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵのかなりの修正によって圧縮機がサージする恐れがあるので、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷは、最適角度位置ＶＳＶＯＰＴに必ずしも対応するとは限らない。最適化は、繰返しによって徐々に行われることが好ましい。
【００４４】
ブレードの角度位置の最適化によって、エンジンは、より少ない燃料流量で所与の速度に調整される。図１Ｂを参照して、燃料制御装置３０は、ブレードの現在の角度位置の修正によるＨＰスプールの挙動の修正にもかかわらず、同じ速度Ｎ１を保持するように補正ネットワーク３１に指令する。したがって、このことは、燃料の節約を生じる。
【００４５】
図４を参照して、補正モジュール１は、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵの修正時に振動の発生を防止するように、勾配飽和ＳＡＴ２の閾値によって補正角度を制限するように配置される、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲの値を制限するための手段９を備えることが好ましい。また、これにより、最適化方法の収束の速度をチェックすることができる。飽和関数ＳＡＴ２および飽和増加量ＳＡＴ１は、一緒に、または独立して使用され得る。
【００４６】
例として、最急降下最適化方法は、下記に再現される数学的関係に従うことができる。
【００４７】
ＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ）＝−ＳＡＴ１［Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆ（ＶＳＶＣＯＵ）ｘμ］＋ＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ−１）
ＶＳＶＣＯＲＲ’（ｔ）＝ｓｉｇｎＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ））＊ｍｉｎ（｜ＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ）｜，ＳＡＴ２）
ＶＳＶＮＥＷ（ｔ）＝ＶＳＶＣＡＬ（ｔ）＋ＶＳＶＣＯＲＲ’（ｔ）
【００４８】
最適化手順を始めるために、最適化を実行しかつプロセスを始めるためにブレードの現在の角度位置を極く僅かに修正することが必要であり得る。次いで、最適化方法は、「システムの「励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）」によって始められると言われている。また、初期設定は、燃料流量ＷＦＭの減少をもたらすブレードの角度位置ＶＳＶの変化の方向を示す数学モデルから生じ得る。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態によれば、図３を参照して、補正モジュール１は、補正角度を決定するための手段５によって、計算された補正角度ＶＳＶＣＯＲＲの値を相殺するように配置される禁止手段７を備えている。これにより、エンジンが定常速度で作動していないときに制御アクチュエータ６によってブレードの角度位置の補正を防止することができる。
【００５０】
制限手段９および禁止手段７は、１つの同じ制御システム１に使用されることもできることは言うまでもない。
【００５１】
この実施形態では、禁止手段７は、エンジンの状態、すなわち「その健康状態」を測定するための手段８に接続される「ＯＲ」論理ゲートの形をとっている。例として、エンジンの状態を測定するための手段８は、下記のものを備えている：
サージ型の事象を保存する手段。サージがタービンエンジンの寿命中に検出されている場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
所定のマージンに対して、ＥＧＴ「Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｅ（排気ガス温度）」マージンパラメータと呼ばれる、排気ガスの温度マージンを測定するための手段。不十分なマージンがある場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
高圧圧縮機の流量および効率の係数を測定するためのセンサによってタービンエンジンの圧縮機の状態を評価するための手段。エンジンの状態を表すこれらの係数は、「健康な」エンジン、すなわち良好な状態のエンジンに対して所定の閾値の値と比較される。閾値を超えられてしまう場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
たとえばＬＰスプールの速度（Ｎ１ＥＦＦ）、ＨＰスプールの速度（Ｎ２）、およびこれらの変化などの値を測定するように配置される、エンジンの安定性を測定するための手段。万一過度現象の場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
【００５２】
同様に、航空機の操縦士がスロットルを作動することによってエンジンを加速または減速するように望む場合には、補正は禁止され、ブレードの角度位置は、最適化されない。このチェックは、エンジンの過度現象を監視するための、図示していない手段によって行われる。
【００５３】
また、本発明は、定常速度で作動するタービンエンジン用の、それぞれがある速度で回転する少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機のステータブレードの現在の角度位置を最適化するための方法にも関し：
ａ）タービンエンジンの基準燃料流量ＷＦＭＲＥＦは、ブレードの基準角度位置ＶＳＶＲＥＦにおいて決定され、
ｂ）タービンエンジンの現在の燃料流量ＷＦＭＣＯＵは、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵにおいて決定され、
ｃ）補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、燃料流量を低減するように基準燃料流量ＷＦＭＲＥＦと現在の燃料流量ＷＦＭＣＯＵとの間の差の関数として計算され、
ｄ）補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷを計算するように、設定位置ＶＳＶＣＡＬに加算され、
ｅ）ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵは、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷに対応するように修正される。
【００５４】
ステップ（ａ）からステップ（ｅ）は、先行する繰返しのステップ（ｂ）の現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵをステップ（ａ）の基準角度位置ＶＳＶＲＥＦとして使用することによって繰り返されることが好ましい。
【００５５】
図５に示されるように、ブレードの角度位置ＶＳＶＣＯＵは、燃料の消費を最小限にするように、各繰返し（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）の後に最適化される。有利なことに、これにより、ブレードの角度位置の急激な変化の場合にはエンジンを破壊する可能性が高い過度現象の発生を防止すると同時に、所与の速度において燃料の消費を最適化する最適角度位置ＶＳＶＯＰＴに接近させることができる。
【００５６】
また、エンジン速度の安定性が試験され、本発明による制御システムで説明されたように、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵの修正は、安定性試験が失敗した場合には禁止されることが好ましい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのスプールを備え、ブレードが可変ピッチブレードである１つまたは複数のステータ段を備えるガスタービンエンジンの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の目的は、タービンエンジンが定常速度で作動するときに燃料消費を低減するように前記ステータブレードの角度位置を最適化することである。「定常速度」とは、エンジンによって与えられる推力が実質的に経時的に一定であるエンジン速度を意味する。
【０００３】
例として、ツインスプールガスタービンエンジンの各スプールは、少なくとも１つの圧縮機と、前記圧縮機の下流に取り付けられる１つのタービンとを備えている。慣例として、本出願では、用語「上流に（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」および「下流に（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、タービンエンジンでの空気の移動の方向に対して規定される。伝統的に、圧縮機は、エンジンで上流から下流に移動する空気流を加速かつ圧縮するために、いくつかのロータ段を備える。加速後に空気流を整流するために、ステータ段は、各ロータ段の出口に直接配置される。
【０００４】
ステータ段は、ステータホイールの周囲に取り付けられる半径方向ステータブレードを有する、軸方向に延在する固定ホイールの形をとっている。ロータ段の下流のステータ段によって空気流の整流を最適化するために、ステータブレードの角度配向を修正することができ、このブレードは、可変ピッチブレードと呼ばれる。したがって、タービンエンジンは、圧縮機のステータブレードの角度位置を制御するためのシステムを備える。
【０００５】
従来、概略図１Ａを参照して、ツインスプールタービンエンジンＭのステータブレードの角度位置は、主として、高圧ロータの回転速度Ｎ２、および圧縮機の入口の温度Ｔ２５の関数として決定されている。したがって、制御システムは、ロータの所与の回転速度Ｎ２について各ステータホイールのブレードの角度位置の設定値ＶＳＶＣＡＬを計算するための手段２０を備える。計算された設定値ＶＳＶＣＡＬは、タービンエンジンＭのステータブレードの現在の角度位置を修正するように配置される制御アクチュエータ６に伝送される。
【０００６】
計算手段２０は、余りにも最近の（工場出しの新しいエンジン）ものでもなく、また余りにも「使い古した」（オーバーホールに備える）ものでもない「平均的な」エンジンに適合するために、予め決定されている数学法則によってプログラムに組み込まれる。
【０００７】
実際には、現実のエンジンは、数学法則が計算している「平均的な」エンジンに対応していない。現在のシステムの数学法則は、エンジンのマージン要件（経年変化に対するロバスト性についてのマージン、エンジンからエンジンまでのばらつきについてのマージン、汚損のマージン等）を考慮に入れる。この結果は、ブレードの角度位置が、実際のエンジンに対して最適化されないが、新しいエンジンにもまたは劣化したエンジンにもロバストであることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決策は、エンジン摩耗のパラメータ、およびエンジンの間のばらつきを考慮に入れられるように、数学法則を修正することであろう。しかし、この解決策は、適用するのが困難であり、パラメータは、非常に多く、モデル化するのが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの欠点を改善するために、本出願人は、それぞれが回転速度（それぞれ、Ｎ１およびＮ２）を有する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機の可変ピッチステータブレードの角度位置を制御するためのシステムであって：
速度（Ｎ１，Ｎ２）のうちの１つの関数としてブレードの角度設定位置を計算するための手段と、
設定位置を補正するためのモジュールであり：
ブレードの角度位置を決定するための手段、
タービンエンジンの燃料流量を測定するための手段、
ブレードの連続する角度位置が前記角度位置において測定されるタービンエンジンの燃料流量と関係付けられるメモリ、および
ブレードの２つの連続する角度位置の間で測定される燃料流量の間の差の関数として補正角度を計算するように配置される、補正角度を決定するための手段
を備えるモジュールと
を備えるシステムを提案している。
【００１０】
本発明によるシステムであれば、有利なことに、タービンエンジンによって燃料の消費を最適化するブレードの角度位置を決定することができる。本出願人は、タービンエンジンの燃料流量が所与の定常速度においてブレードの角度位置の関数であり、この関数が局所的に極小点を有することを決定している。換言すれば、ブレードの角度位置を局所的に変更することによって、燃料流量を制限するようにブレードの現在の角度位置をどの程度まで修正することが必要であるかを決定することができる。本発明の補正モジュールにより、所与の定常速度においてエンジンの性能を改善するために、ブレードの角度位置を制御するための従来システムを補足することができる。
【００１１】
ブレードの角度位置を決定するための法則が、エンジンパラメータまたはその摩耗パラメータのばらつきを考慮に入れることなくエンジンすべてについて静的である先行技術とは異なって、本発明によるシステムであれば、エンジンの状態の関数としてブレードの角度位置を調整することができる。エンジンの摩耗やばらつきのパラメータすべてを列挙し、かつ多様な複雑な数学法則を得る代わりに、本出願人は、燃料の消費に基づく角度の変化の影響を直接測定する。
【００１２】
本発明によって、「平均的な」エンジンに対応する数学モデルを基礎として計算される理論的設定位置が補正される。この種のシステムは、現存するタービンエンジンにただ組み込まれることができる。解決されるべき問題のこの新しい公式化により、ブレードの角度位置の最適値を決定することができる。
【００１３】
システムは、設定角度位置に補正角度を加算することによって最適化された設定位置を計算するように配置される加算器を備えることが好ましい。したがって、これは、燃料の消費を考慮に入れるように設定値を補正する。
【００１４】
また、システムは、最適化された設定位置の関数としてブレードの角度位置を制御するように配置されるアクチュエータを備えることが好ましい。したがって、現在の角度位置は、最適化された設定位置「に従う」ようにアクチュエータによって修正される。
【００１５】
また、補正モジュールは、タービンエンジンの状態をチェックするための手段と、ブレードの現在の角度位置の補正を禁止するための手段とを備え、禁止手段は、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合に作動されることが好ましい。
【００１６】
禁止手段は、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合に作動される。禁止手段により、チェック手段からの指令に基づいて、タービンエンジンを危険にさらす恐れがあり、またはその作動状態に適切でないことになるブレードの角度位置の修正を防止することができる。
【００１７】
補正モジュールは、補正角度の値を制限するための手段を備え、前記手段は、リスクのない作動範囲内にとどまるために、補正角度の値を制限するように配置されることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上で説明されたような制御システムを備えるタービンエンジンに関する。
【００１９】
また、本発明は、それぞれが速度（Ｎ１；Ｎ２）で回転する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機のステータブレードの現在の角度位置を最適化するための方法であって：
ａ）タービンエンジンの基準燃料流量が、ブレードの基準角度位置において決定され、
ｂ）タービンエンジンの現在の燃料流量が、ブレードの現在の角度位置において決定され、
ｃ）補正角度が、燃料流量を低減するように基準燃料流量と現在の燃料流量との間の差の関数として計算され、
ｄ）前記補正角度が、最適化された設定位置を得るように、予め計算された設定位置に加算され、
ｅ）ブレードの現在の角度位置が、最適化された設定位置に対応するように修正される、方法に関する。
【００２０】
ステップ（ａ）からステップ（ｅ）は、先行する繰返しのステップ（ｂ）の現在の角度位置をステップ（ａ）の基準角度位置として使用することによって繰り返されることが好ましい。
【００２１】
有利なことに、これにより、「徐々に」ブレードの角度位置を最適化することができ、それにより、正確であり、過度現象の発生などの有害な副作用を有さない最適化が確実になる。
【００２２】
また、補正角度は、最適化方法によって、好ましくは、ブレードの角度位置に対してタービンエンジンの燃料流量を規定する燃料関数Ｆの最急降下法によって計算されることが好ましい。
【００２３】
燃料関数Ｆは、局所的な極小点を可能にし、それにより最適化方法の収束が確実になる。これは、時折凸であることができ、それにより最適角度位置の存在が確実になる。
【００２４】
今までどおり、補正角度の値は、リスクのない作動範囲（過速度、サージ、温度上昇等）内にとどまるために制限されることが好ましい。
【００２５】
本発明の他の実施形態によれば、エンジンの状態がチェックされ、ブレードの現在の角度位置の修正は、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合には禁止される。
【００２６】
本発明は、添付の図面を使ってよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】先行技術によるブレードの角度位置を制御するためのシステムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明による角度位置を補正するためのモジュールを有する、ブレードの角度位置を制御するためのシステムを示す図である。
【図２】補正角度を計算するように配置されるタービンエンジンのステータブレードの角度制御システムの第１の実施形態の概略図である。
【図３】補正禁止手段を有する制御システムの第２の実施形態の概略図である。
【図４】補正角度の値を制限するための手段を有する制御システムの第３の実施形態の概略図である。
【図５】エンジンの決定された定常速度に対して、エンジンのステータブレードの角度位置の関数としてエンジンの燃料流量の変化を示す曲線の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明によるタービンエンジンのＨＰ圧縮機のステータブレードの角度位置を制御するためのシステムが、ツインスプールエンジン、すなわち回転速度Ｎ１を有する低圧ＬＰスプールおよび回転速度Ｎ２を有する高圧ＨＰスプールに対して、図１Ｂに示されている。スロットルの助けによって、エンジンは、所望の推力をこれに指示することによって制御され、推力は、低圧ＬＰスプールの速度に直接結合される。したがって、推力設定は、ＬＰスプールの回転速度設定Ｎ１ＤＭＤを強制する。明快さのために、ＬＰスプールの回転速度に関する参照符号Ｎ１はまた、これらの２つのパラメータの間の直接結合のため、エンジン推力に対しても使用される。同様に、参照符号Ｎ１は、エンジン推力との直接結合を有する他のパラメータ、特に、当業者にはよく知られている「エンジン圧力比（Ｅｎｇｉｎｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒａｔｉｏ）」に対応するパラメータＥＰＲに対応することができる。
【００２９】
従来、タービンエンジンは、高圧本体の回転速度Ｎ２、および高圧（ＨＰ）スプールの温度Ｔ２５の関数としてステータブレードの設定角度位置ＶＳＶＣＡＬを計算するための手段２０を備えている。計算手段２０は、ＨＰスプールの回転速度Ｎ２の関数として設定角度位置ＶＳＶＣＡＬの計算を可能にする、当業者によく知られている数学法則によってプログラムに組み込まれる。
【００３０】
また、本発明による制御システムは、エンジンＭのステータブレードの設定位置ＶＳＶＣＡＬを補正するためのモジュール１を備えている。補正モジュール１により、燃料の消費を最適化する補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定することができる。また、制御システムは、その２つの入力パラメータ（ＶＳＶＣＯＲＲ，ＶＳＶＣＡＬ）の全体に対応する最適化された設定値ＶＳＶＮＥＷを出力として伝送するために、計算された設定値ＶＳＶＣＡＬおよび補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを入力として受け取るように配置される加算器Ｓを備える。また、制御システムは、最適化された設定値ＶＳＶＮＥＷの関数としてブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵを修正する制御アクチュエータ６を備える。
【００３１】
今までどおり図１Ｂを参照して、制御システムは、補正ネットワークとも呼ばれる、回転速度Ｎ１を維持するために必要な燃料を評価するためのモジュール３１を備え、これは、所望の回転速度、すなわち所望の推力レベルに対応する速度設定Ｎ１ＤＭＤを入力として受け取る。また、制御システムは、補正ネットワーク３１によって制御され、かつ、たとえば回転速度センサによって測定される、エンジンの有効回転速度Ｎ１ＥＦＦの関数として燃料流量を修正することができる燃料制御装置３０を備える。
【００３２】
エンジンＭに供給される燃料流量が要請される推力を実現することができない（Ｎ１ＥＦＦがＮ１ＤＭＤよりも小さい）場合には、補正ネットワーク３１は、エンジンＭに供給される燃料流量を増大させ、したがって所望の速度Ｎ１ＤＭＤと有効速度Ｎ１ＥＦＦとの間の差を補償するように燃料制御装置３０に加えられるべき指令を決定する。
【００３３】
図２を参照して、本発明の第１の実施形態による補正モジュール１は、それ自体が知られている、たとえば位置センサの形をとるブレードの角度位置ＶＳＶを決定するための手段２と、ブレードの所与の角度位置ＶＳＶでタービンエンジンの燃料流量ＷＦＭを決定するための手段３とを備えている。流量を決定するためのこれらの手段３は、直接的であり−これらは、タービンエンジン燃焼室のインジェクタの上流に取り付けられるたとえばセンサの形をとる−、または間接的である−タービンエンジンの燃料管の通路の部分を封鎖する要素の直線位置がたとえば測定され、この部分の寸法は知られている−ことができる。一般に、これらの決定手段２、３は、ブレードの角度位置および燃料消費を絶えず監視するために連続的に作動される。
【００３４】
また、補正モジュール１は、ブレードの連続する角度位置ＶＳＶが前記角度位置ＶＳＶにおいて測定されるタービンエンジンの燃料流量ＷＦＭと関係付けられるメモリ４を備えている。経時的に、補正モジュール１のメモリ４は、前記決定手段２、３によって補足される。実際には、メモリ４は、いくつかの値の対（ＶＳＶ，ＷＦＭ）だけを保持し、最も古い対は、より最近の対によって置き換えられる。例として、メモリ４は、少なくとも２つの対、すなわち一対の現在値（ＶＳＶＣＯＵ，ＷＦＭＣＯＵ）、および基準値（ＶＳＶＲＥＦ，ＷＦＭＲＥＦ）と呼ばれる一対の以前の値を備える。
【００３５】
この場合は、定常速度においてエンジンの作動に限界があり、エンジンによって供給される推力は、実質的に経時的に一定である。例として、定常運転では、回転速度Ｎ１は一定であり、またはパラメータＥＰＲは一定である。定常速度では、有利なことに、制御システム１のメモリ４の対によって規定される、あとで燃料関数Ｆと呼ばれる離散関数を解析することによって、ステータブレードの角度の値ＶＳＶＣＯＵの関数として燃料流量ＷＦＭＣＯＵの変化を監視することができる。
【００３６】
「イソＮ１（ｉｓｏ Ｎ１）」とも呼ばれる、一定の回転速度Ｎ１でのタービンエンジンの作動の場合には、本出願人は、ブレードの角度位置ＶＳＶＣＯＵに対して燃料流量ＷＦＭＣＯＵを規定する燃料関数Ｆを研究しており、かつ、この燃料関数Ｆは局所的に凸であり、したがって燃料の消費が最も少ないブレードの角度位置があり、この最適角度位置は、参照されるＶＳＶＯＰＴであることを決定した。図５は、エンジンの決定された定常速度に対して、燃料関数Ｆおよび最適角度位置を示している。
【００３７】
角度位置ＶＳＶＯＰＴは、２つの理由のためにエンジンの最適位置と呼ばれている。第１に、これは、エンジンの決定された定常速度に関して最適であり、最適角度位置は、所与の速度の関数として変化する。第２に、これは、したがってエンジンに関して最適であり、角度位置ＶＳＶＯＰＴは、その摩耗の状態および製造ばらつきを当然考慮に入れることによって、エンジンに「適合する」ように規定される。換言すれば、製造マージンおよび取付けに関連する変化に従って、所与のエンジンは、同じシリーズの別のエンジンと厳密に同じ挙動を有するとは限らず、結果として、各エンジンは、これに対して特定の最適角度位置ＶＳＶＯＰＴを有することになる。
【００３８】
また、補正モジュール１は、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定するための手段５を備え、前記手段は、ブレードの２つの連続する角度位置の間で測定される燃料流量の間の差の関数として補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを計算するように配置される。換言すれば、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、エンジンの固有パラメータの解析によってではなく、可能な最少燃料消費ＷＦＭＯＰＴを得るように所望の結果の最適化によって計算される。
【００３９】
したがって、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定するための手段５は、イソＮ１において燃料関数Ｆの局所的な極小点を決定するように配置され、これは、この関数の少数の値（すぐ前の連続する角度位置）だけを知って行われる。補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定するための手段５は、この例では最適化関数によってプログラムに組み込まれ、その関数は、その値を制限しながら補正角度ＶＳＶＣＯＲＲを決定することになる。具体的には、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵが、値が高すぎる補正角度ＶＳＶＣＯＲＲによって修正される場合には、エンジンを損傷する恐れがある過度現象が、エンジンに発生する。
【００４０】
最適化の原理は、現在の角度位置の修正の仕方についてそれから経験で教えられるために、有効燃料流量に基づいてこの角度変化の影響を測定する際に、ブレードの現在の角度位置を局所的に変化させることから成る。
【００４１】
したがって、本発明による最適化関数により、過度現象の発生を制限することによって、安全な方法でエンジンの効率を改善することができる。最適化関数は、最急降下法について説明されることになるが、また、最小二乗法等による最適化のような他の最適化方法も適切であろう。最急降下法により、簡単な方法で角度位置を最適化することができる。
【００４２】
メモリ４に格納される値の対（ＶＳＶＣＯＵ，ＷＦＭＣＯＵ；ＶＳＶＲＥＦ，ＷＦＭＲＥＦ）について、最急降下法は、その先行する角度位置ＶＳＶＲＥＦに対してブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵにおいて燃料関数Ｆの勾配の値を計算する。したがって、燃料関数Ｆの収束の方向はそこから推論される。線形最適化手法によって、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵにおける勾配の値、ならびに飽和増加量ＳＡＴ１および収束速度μの関数として計算され、収束速度μは、最適角度位置ＶＳＶＯＰＴの高速な収束と、タービンエンジンの過度現象の発生に対する保護との間の妥協を生むように選択される。
【００４３】
最適化関数のおかげで、最適化された設定値ＶＳＶＮＥＷを得るために設定位置ＶＳＶＣＡＬに加算されなければならない補正角度ＶＳＶＣＯＲＲの値は、それから推論される。制御アクチュエータ６により、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷに対応するためにブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵを修正することができる。現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵのかなりの修正によって圧縮機がサージする恐れがあるので、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷは、最適角度位置ＶＳＶＯＰＴに必ずしも対応するとは限らない。最適化は、繰返しによって徐々に行われることが好ましい。
【００４４】
ブレードの角度位置の最適化によって、エンジンは、より少ない燃料流量で所与の速度に調整される。図１Ｂを参照して、燃料制御装置３０は、ブレードの現在の角度位置の修正によるＨＰスプールの挙動の修正にもかかわらず、同じ速度Ｎ１を保持するように補正ネットワーク３１に指令する。したがって、このことは、燃料の節約を生じる。
【００４５】
図４を参照して、補正モジュール１は、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵの修正時に振動の発生を防止するように、勾配飽和ＳＡＴ２の閾値によって補正角度を制限するように配置される、補正角度ＶＳＶＣＯＲＲの値を制限するための手段９を備えることが好ましい。また、これにより、最適化方法の収束の速度をチェックすることができる。飽和関数ＳＡＴ２および飽和増加量ＳＡＴ１は、一緒に、または独立して使用され得る。
【００４６】
例として、最急降下最適化方法は、下記に再現される数学的関係に従うことができる。
【００４７】
ＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ）＝−ＳＡＴ１［Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆ（ＶＳＶＣＯＵ）ｘμ］＋ＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ−１）
ＶＳＶＣＯＲＲ’（ｔ）＝ｓｉｇｎＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ））＊ｍｉｎ（｜ＶＳＶＣＯＲＲ（ｔ）｜，ＳＡＴ２）
ＶＳＶＮＥＷ（ｔ）＝ＶＳＶＣＡＬ（ｔ）＋ＶＳＶＣＯＲＲ’（ｔ）
【００４８】
最適化手順を始めるために、最適化を実行しかつプロセスを始めるためにブレードの現在の角度位置を極く僅かに修正することが必要であり得る。次いで、最適化方法は、「システムの「励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）」によって始められると言われている。また、初期設定は、燃料流量ＷＦＭの減少をもたらすブレードの角度位置ＶＳＶの変化の方向を示す数学モデルから生じ得る。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態によれば、図３を参照して、補正モジュール１は、補正角度を決定するための手段５によって、計算された補正角度ＶＳＶＣＯＲＲの値を相殺するように配置される禁止手段７を備えている。これにより、エンジンが定常速度で作動していないときに制御アクチュエータ６によってブレードの角度位置の補正を防止することができる。
【００５０】
制限手段９および禁止手段７は、１つの同じ制御システム１に使用されることもできることは言うまでもない。
【００５１】
この実施形態では、禁止手段７は、エンジンの状態、すなわち「その健康状態」を測定するための手段８に接続される「ＯＲ」論理ゲートの形をとっている。例として、エンジンの状態を測定するための手段８は、下記のものを備えている：
サージ型の事象を保存する手段。サージがタービンエンジンの寿命中に検出されている場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
所定のマージンに対して、ＥＧＴ「Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｅ（排気ガス温度）」マージンパラメータと呼ばれる、排気ガスの温度マージンを測定するための手段。不十分なマージンがある場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
高圧圧縮機の流量および効率の係数を測定するためのセンサによってタービンエンジンの圧縮機の状態を評価するための手段。エンジンの状態を表すこれらの係数は、「健康な」エンジン、すなわち良好な状態のエンジンに対して所定の閾値の値と比較される。閾値を超えられてしまう場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
たとえばＬＰスプールの速度（Ｎ１ＥＦＦ）、ＨＰスプールの速度（Ｎ２）、およびこれらの変化などの値を測定するように配置される、エンジンの安定性を測定するための手段。万一過度現象の場合には、論理は、禁止手段７によって禁止される。
【００５２】
同様に、航空機の操縦士がスロットルを作動することによってエンジンを加速または減速するように望む場合には、補正は禁止され、ブレードの角度位置は、最適化されない。このチェックは、エンジンの過度現象を監視するための、図示していない手段によって行われる。
【００５３】
また、本発明は、定常速度で作動するタービンエンジン用の、それぞれがある速度で回転する少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機のステータブレードの現在の角度位置を最適化するための方法にも関し：
ａ）タービンエンジンの基準燃料流量ＷＦＭＲＥＦは、ブレードの基準角度位置ＶＳＶＲＥＦにおいて決定され、
ｂ）タービンエンジンの現在の燃料流量ＷＦＭＣＯＵは、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵにおいて決定され、
ｃ）補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、燃料流量を低減するように基準燃料流量ＷＦＭＲＥＦと現在の燃料流量ＷＦＭＣＯＵとの間の差の関数として計算され、
ｄ）補正角度ＶＳＶＣＯＲＲは、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷを計算するように、設定位置ＶＳＶＣＡＬに加算され、
ｅ）ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵは、最適化された設定位置ＶＳＶＮＥＷに対応するように修正される。
【００５４】
ステップ（ａ）からステップ（ｅ）は、先行する繰返しのステップ（ｂ）の現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵをステップ（ａ）の基準角度位置ＶＳＶＲＥＦとして使用することによって繰り返されることが好ましい。
【００５５】
図５に示されるように、ブレードの角度位置ＶＳＶＣＯＵは、燃料の消費を最小限にするように、各繰返し（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）の後に最適化される。有利なことに、これにより、ブレードの角度位置の急激な変化の場合にはエンジンを破壊する可能性が高い過度現象の発生を防止すると同時に、所与の速度において燃料の消費を最適化する最適角度位置ＶＳＶＯＰＴに接近させることができる。
【００５６】
また、エンジン速度の安定性が試験され、本発明による制御システムで説明されたように、ブレードの現在の角度位置ＶＳＶＣＯＵの修正は、安定性試験が失敗した場合には禁止されることが好ましい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが回転速度（それぞれ、Ｎ１およびＮ２）を有する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機の可変ピッチステータブレードの角度位置を制御するためのシステムであって、
速度（Ｎ１，Ｎ２）のうちの１つの関数としてブレードの角度設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）を計算するための手段（２０）と、
設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）を補正するためのモジュール（１）であり、
ブレードの角度位置（ＶＳＶ）を決定するための手段（２）、
タービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭ）を測定するための手段（３）、
ブレードの連続する角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）が前記角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）において測定されるタービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ，ＷＦＭＲＥＦ）と関係付けられるメモリ（４）、および
ブレードの２つの連続する角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）の間で測定される燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ，ＷＦＭＲＥＦ）の間の差の関数として補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を計算するように配置される、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を決定するための手段（５）
を備えるモジュール（１）と、
設定角度位置（ＶＳＶＣＡＬＣ）に補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を加算することによって最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）を計算するように配置される加算器（Ｓ）と、
最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）の関数としてブレードの角度位置を制御するように配置されるアクチュエータ（６）と
を備える、システム。
【請求項２】
補正モジュール（１）が、タービンエンジンの状態をチェックするための手段（８）と、ブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）の補正を禁止するための手段（７）とを備え、禁止手段（７）が、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合に作動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
補正モジュール（１）が、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）の値を制限するための手段（９）を備え、前記手段が、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）の値を制限するように配置される、請求項１および２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御システムを備える、タービンエンジン。
【請求項５】
それぞれが速度（Ｎ１；Ｎ２）で回転する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機のステータブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）を最適化するための方法であって、
ａ）タービンエンジンの基準燃料流量（ＷＦＭＲＥＦ）が、ブレードの基準角度位置（ＶＳＶＲＥＦ）において決定され、
ｂ）タービンエンジンの現在の燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ）が、ブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）において決定され、
ｃ）補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）が、燃料流量を低減するように基準燃料流量（ＷＦＭＲＥＦ）と現在の燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ）との間の差の関数として計算され、
ｄ）前記補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）が、最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）を得るように、予め計算された設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）に加算され、
ｅ）ブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）が、最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）に対応するように修正される、方法。
【請求項６】
ステップ（ａ）からステップ（ｅ）が、先行する繰返しのステップ（ｂ）の現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）をステップ（ａ）の基準角度位置（ＶＳＶＲＥＦ）として使用することによって繰り返される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）が、最適化方法によって、好ましくは、ブレードの角度位置（ＶＳＶ）に対してタービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭ）を規定する燃料関数Ｆの最急降下法によって計算される、請求項５および６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
タービンエンジンの過度現象の発生を制限するために、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）の値が制限される、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
それぞれが回転速度（それぞれ、Ｎ１およびＮ２）を有する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機の可変ピッチステータブレードの角度位置を制御するためのシステムであって、
速度（Ｎ１，Ｎ２）のうちの１つの関数としてブレードの角度設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）を計算するための手段（２０）と、
設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）を補正するためのモジュール（１）であり、
ブレードの角度位置（ＶＳＶ）を決定するための手段（２）、
タービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭ）を測定するための手段（３）、
ブレードの連続する角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）が前記角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）において測定されるタービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ，ＷＦＭＲＥＦ）と関係付けられるメモリ（４）、および
ブレードの２つの連続する角度位置（ＶＳＶＣＯＵ，ＶＳＶＲＥＦ）の間で測定される燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ，ＷＦＭＲＥＦ）の間の差の関数として補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を計算するように配置される、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を決定するための手段（５）
を備えるモジュール（１）と、
設定角度位置（ＶＳＶＣＡＬＣ）に補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）を加算することによって最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）を計算するように配置される加算器（Ｓ）と、
最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）の関数としてブレードの角度位置を制御するように配置されるアクチュエータ（６）と
を備える、システム。
【請求項２】
補正モジュール（１）が、タービンエンジンの状態をチェックするための手段（８）と、ブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）の補正を禁止するための手段（７）とを備え、禁止手段（７）が、タービンエンジンの状態がブレードの角度位置の補正に適切でない場合に作動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
補正モジュール（１）が、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）の値を制限するための手段（９）を備え、前記手段が、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）の値を制限するように配置される、請求項１および２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御システムを備える、タービンエンジン。
【請求項５】
それぞれが速度（Ｎ１；Ｎ２）で回転する、定常速度で作動するタービンエンジン用の少なくとも２つのスプールを備えるタービンエンジン圧縮機のステータブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）を最適化するための方法であって、
ａ）タービンエンジンの基準燃料流量（ＷＦＭＲＥＦ）が、ブレードの基準角度位置（ＶＳＶＲＥＦ）において決定され、
ｂ）タービンエンジンの現在の燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ）が、ブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）において決定され、
ｃ）補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）が、燃料流量を低減するように基準燃料流量（ＷＦＭＲＥＦ）と現在の燃料流量（ＷＦＭＣＯＵ）との間の差の関数として計算され、
ｄ）前記補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）が、最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）を得るように、予め計算された設定位置（ＶＳＶＣＡＬ）に加算され、
ｅ）ブレードの現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）が、最適化された設定位置（ＶＳＶＮＥＷ）に対応するように修正される、方法。
【請求項６】
ステップ（ａ）からステップ（ｅ）が、先行する繰返しのステップ（ｂ）の現在の角度位置（ＶＳＶＣＯＵ）をステップ（ａ）の基準角度位置（ＶＳＶＲＥＦ）として使用することによって繰り返される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）が、最適化方法によって、好ましくは、ブレードの角度位置（ＶＳＶ）に対してタービンエンジンの燃料流量（ＷＦＭ）を規定する燃料関数Ｆの最急降下法によって計算される、請求項５および６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
タービンエンジンの過度現象の発生を制限するために、補正角度（ＶＳＶＣＯＲＲ）の値が制限される、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５０６７９３（Ｐ２０１３−５０６７９３Ａ）
【公表日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３２６４５（Ｐ２０１２−５３２６４５）
【出願日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５２０００
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４２６３６
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５２０００
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４２６３６
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
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