(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンと動作可能に結合された可変ピッチプロペラアセンブリの複数のプロペラブレードのピッチを制御するためのプロペラ制御システムおよび方法を提供する。【解決手段】プロペラ制御システム２００は、コントローラ２５０と通信可能に結合された保護制御弁２４０に過速度およびフェザリング保護機能を組み合わせるための機構を含む。この場合、コントローラ２５０は、保護制御弁２４０を制御し、所定の量の油圧流体がピッチ作動アセンブリ２０２に、またはピッチ作動アセンブリ２０２から流れることを選択的に可能にし、それによりプロペラブレード１５０のピッチは、エンジンの状態に少なくとも部分的に基づいて調整することができる。【選択図】図３
2019051926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向（Ａ）、半径方向（Ｒ）、および円周方向（Ｃ）を画定するエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）によって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）を備え、前記エンジン（１００）は、
前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能であり、前記円周方向（Ｃ）に沿って間隔を置いて配置された複数のプロペラブレード（１５０）であって、各プロペラブレード（１５０）は、各々が前記半径方向（Ｒ）に延びるそれぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に複数のブレード角度で回転可能であるプロペラブレード（１５０）と、
プロペラ制御システム（２００）であって、
前記複数のブレード角度で前記複数のプロペラブレード（１５０）を調整するためのピッチ作動アセンブリ（２０２）と、
ピッチ制御ユニット（２０４）であって、
前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された主制御弁（２３０）と、
前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された保護制御弁（２４０）と、
前記主制御弁（２３０）および前記保護制御弁（２４０）と通信可能に結合されたコントローラ（２５０）とを備え、前記コントローラ（２５０）は、
前記エンジン（１００）の状態を判定し、
前記エンジン（１００）の前記状態に少なくとも部分的に基づいて前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御する
ように構成される、ピッチ制御ユニット（２０４）とを備えるプロペラ制御システム（２００）と
を備える、エンジン（１００）。
【請求項２】
前記状態が、過速度状態である、請求項１に記載のエンジン（１００）。
【請求項３】
前記状態が、エンジン（１００）故障状態であり、前記油圧流体の制御された量が、前記プロペラブレード（１５０）をフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である、請求項１に記載のエンジン（１００）。
【請求項４】
前記コントローラ（２５０）が、前記状態が過速度状態またはエンジン（１００）故障状態のいずれかである場合、前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの前記油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御するように構成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジン（１００）。
【請求項５】
前記保護制御弁（２４０）が、電気油圧サーボ弁（２４２）によって制御される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジン（１００）。
【請求項６】
前記主制御弁（２３０）が、電気油圧サーボ弁（２３２）によって制御される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエンジン（１００）。
【請求項７】
前記コントローラ（２５０）が、全自動デジタルエンジンプロペラ統合コントロールを備えている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエンジン（１００）。
【請求項８】
前記プロペラ制御システム（２００）が、
前記プロペラブレード（１５０）と一体的に前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能な回転構成要素（１３０、１３２、１３６）と、
前記回転構成要素（１３０、１３２、１３６）の回転速度を検知するための主速度センサ（２３４）であって、前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合される主速度センサ（２３４）と、
前記回転構成要素（１３０、１３２、１３６）の前記回転速度を検知するための保護速度センサ（２４４）であって、前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合される保護速度センサ（２４４）とをさらに備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエンジン（１００）。
【請求項９】
前記コントローラ（２５０）が、前記保護制御弁（２４０）を制御するための保護論理モジュール（２５７）を含み、前記保護論理モジュール（２５７）が、過速度論理モジュール（２５８）と、フェザリング論理モジュール（２６０）とを含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエンジン（１００）。
【請求項１０】
プロペラ制御システム（２００）を使用してパワープラント（１００）によって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）を制御するための方法（３００）であって、前記パワープラント（１００）は、軸方向（Ａ）および半径方向（Ｒ）を画定し、コントローラ（２５０）を備え、前記可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）は、前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能であり、各々が前記半径方向（Ｒ）に沿って延びるそれぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に調整可能な複数のプロペラブレード（１５０）を有し、前記プロペラ制御システム（２００）は、それぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に前記プロペラブレード（１５０）を作動させるためのピッチ作動アセンブリ（２０２）と、両方が前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合された主制御弁（２３０）および保護制御弁（２４０）を備えるピッチ制御ユニット（２０４）とを備え、前記主制御弁（２３０）および前記保護制御弁（２４０）は各々、前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に制御するように構成され、前記方法（３００）は、
前記パワープラント（１００）を動作させることと、
前記パワープラント（１００）の状態を判定することと、
判定された前記状態に少なくとも部分的に基づいて前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御することと
を含む、方法（３００）。
【請求項１１】
前記状態を判定する間、前記方法（３００）が、
前記パワープラント（１００）のパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記軸方向（Ａ）を中心とした前記プロペラブレード（１５０）の前記回転速度を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記パワー設定値を前記プロペラブレード（１５０）の前記回転速度とを比較することと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法（３００）。
【請求項１２】
前記状態が、エンジン（１００）故障状態であり、前記パワープラント（１００）の前記状態を判定する間、前記方法（３００）が、
前記パワープラント（１００）のパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記パワープラント（１００）のトルク出力を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記パワー設定値を前記パワープラント（１００）の前記トルク出力と比較することと
をさらに含み、
前記保護制御弁（２４０）が、前記油圧流体の制御された量が前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）に、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）から流れることを選択的に可能にする場合、前記制御された量が、前記プロペラブレード（１５０）をフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である、請求項１０に記載の方法（３００）。
【請求項１３】
前記保護制御弁（２４０）が、電気油圧サーボ弁（２４２）によって制御される、請求項１０に記載の方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般に、可変ピッチプロペラアセンブリに関し、より具体的には、可変ピッチプロペラアセンブリの制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の可変ピッチプロペラアセンブリは、複数のブレード角度でプロペラアセンブリのプロペラブレードを調整するように動作可能に構成される。このようにして、プロペラブレードは、所与の飛行状態に対してエンジン性能を最適化するプロペラブレード角度に調整することができる。プロペラブレードのプロペラブレード角度を調整するために、可変ピッチプロペラアセンブリは、典型的には、ピッチ制御ユニットを含む。特定のピッチ制御ユニットは、電気油圧サーボ弁（ＥＨＳＶ）によって制御される主ピッチ制御弁またはガバナを含むことができる。１つまたは複数の入力信号に基づいて、主制御弁は、一定量の油圧流体がプロペラアセンブリ内に配置されたピッチ作動アセンブリに流れること、またはピッチ作動アセンブリから排出されることを選択的に可能にする。ピッチ作動アセンブリの油圧流体の量を変更することによって、プロペラブレードのブレード角度は、所望のピッチに設定することができる。
【０００３】
定速可変ピッチプロペラアセンブリの場合、ピッチ制御ユニットは、変化する飛行状態に応じてプロペラブレード角度を調整してプロペラの負荷を変化させることによって、一定のエンジン速度を維持するように構成される。特に、主制御弁は、プロペラブレードのピッチを変調して基準速度を保つ。いくつかの例では、プロペラアセンブリは、プロペラＲＰＭが基準速度より高くなったときに生じる過速度状態に陥ることがあり、場合によっては、プロペラアセンブリは、プロペラＲＰＭが基準速度より低下したときに生じる低速度状態に陥ることがある。過速度状態または低速度状態に陥ると、主制御弁は、システムを通る油圧流体の流れを制御し、それによりプロペラアセンブリが定常速度状態、またはエンジンの実際のＲＰＭが基準速度と同じである状態に戻るようになる。
【０００４】
しかし、場合によっては、プロペラアセンブリが過速度状態に陥ったときに、主制御弁が故障するか、または応答しなくなることがある。プロペラアセンブリが破壊的な過速度状態に達するのを防止するために、ピッチ制御ユニットは、典型的には、過速度ガバナを含む。過速度ガバナは、プロペラ速度が典型的には基準速度より速い過速度基準値に達すると介入し、主制御弁を粗い方向に優先させて過速度基準値を制御するようにピッチを調整する。従来、過速度ガバナは、典型的には、機械的デバイス（例えば、フライウェイトガバナ）であった。しかし、そのような従来の機械的過速度ガバナは、多くの部品を含み、エンジンの重量を増加させ、典型的には、過速度ガバナの適切な動作を保証するための過速度試験構成要素（例えば、ソレノイド試験弁）を含む。過速度ガバナおよび過速度試験構成要素の重量は、エンジンの効率に対する不利益となる。この不利益とは、過速度ガバナおよび試験構成要素が比較的まれにしか使用されないため、コストがかかるという点である。
【０００５】
さらに、いくつかの可変ピッチプロペラアセンブリは、フェザリングプロペラアセンブリとして構成される。そのようなフェザリングプロペラアセンブリは、典型的には、ソレノイド作動フェザー弁を含む。ソレノイド作動フェザー弁は、プロペラアセンブリをフルフェザーモードに切り替えるように動作可能に構成される。フェザリングモードは、パイロットが専用のコックピットスイッチによって指示することができ、通常のシャットダウンの後にエンジンコントローラによって指示することができ、またはエンジンが燃え尽きるか、もしくは予期しないパワーの突然の減少が検出されたときにエンジンコントローラ（すなわち、オートフェザー）によって自動的に指示することができる。このような従来のソレノイド作動フェザー弁および付随する検知構成要素は、エンジンの重量を増加させることになり、これはエンジンの効率に対する不利益となる。この不利益とは、フェザー弁が比較的まれにしか使用されないため、コストがかかるという点である。
【０００６】
したがって、これらの課題の１つまたは複数に対処する改良されたプロペラ制御システムおよび／または方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。
【０００８】
１つの例示的な態様では、本主題は、軸方向、半径方向、および円周方向を画定するエンジンに関する。エンジンは、エンジンによって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリを含む。プロペラは、軸方向を中心に回転可能であり、円周方向に沿って間隔を置いて配置された複数のプロペラブレードを含み、各プロペラブレードは、各々が半径方向に延びるそれぞれのピッチ軸を中心に複数のブレード角度で回転可能である。エンジンは、複数のブレード角度で複数のプロペラブレードを調整するためのピッチ作動アセンブリを含むプロペラ制御システムをさらに含む。プロペラ制御システムはまた、ピッチ制御ユニットを含む。ピッチ制御ユニットは、ピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された主制御弁を含む。ピッチ制御ユニットはまた、ピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された保護制御弁を含む。ピッチ制御ユニットは、主制御弁および保護制御弁と通信可能に結合されたコントローラをさらに含み、コントローラは、エンジンの状態を判定し、エンジンの状態に少なくとも部分的に基づいてピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように保護制御弁を制御するように構成される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、状態は、過速度状態である。
【００１０】
いくつかの実施形態では、状態は、エンジン故障状態であり、油圧流体の制御された量は、プロペラブレードをフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である。
【００１１】
さらにいくつかの実施形態では、コントローラは、状態が過速度状態またはエンジン故障状態のいずれかである場合、ピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように保護制御弁を制御するように構成される。
【００１２】
いくつかの実施形態では、保護制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御される。
【００１３】
いくつかの実施形態では、主制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、保護制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御され、主制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御される。
【００１５】
さらに他の実施形態では、コントローラは、全自動デジタルエンジンプロペラ統合コントロールを備えている。
【００１６】
いくつかの実施形態では、プロペラ制御システムは、プロペラブレードと一体的に軸方向を中心に回転可能な回転構成要素をさらに含む。プロペラ制御システムは、回転構成要素の回転速度を検知するための主速度センサをさらに含み、主速度センサは、コントローラと通信可能に結合される。プロペラ制御システムはまた、回転構成要素の回転速度を検知するための保護速度センサを含み、保護速度センサは、コントローラと通信可能に結合される。
【００１７】
別の例示的な態様では、本主題は、軸方向、半径方向、および円周方向を画定するエンジンによって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリのプロペラ制御システムに関する。可変ピッチプロペラアセンブリは、軸方向を中心に回転可能であり、円周方向に沿って間隔を置いて配置された複数のプロペラブレードを含み、各プロペラブレードは、各々が半径方向に延びるそれぞれのピッチ軸を中心に複数のブレード角度で回転可能である。プロペラ制御システムは、複数のブレード角度で複数のプロペラブレードを調整するためのピッチ作動アセンブリを含む。プロペラ制御システムは、ピッチ制御ユニットをさらに含む。ピッチ制御ユニットは、ピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された主制御弁を含む。ピッチ制御ユニットは、ピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された保護制御弁をさらに含む。プロペラ制御システムはまた、主制御弁および保護制御弁と通信可能に結合されたコントローラを含み、コントローラは、過速度状態またはエンジン故障状態のうちの１つである、エンジンの状態を判定し、判定された状態に少なくとも部分的に基づいてピッチ作動アセンブリへの油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように保護制御弁を制御するように構成される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、状態がエンジン故障状態である場合、油圧流体の制御された量は、プロペラブレードをフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である。
【００１９】
いくつかの実施形態では、コントローラは、保護制御弁を制御するための保護論理モジュールを含み、保護論理モジュールは、過速度論理モジュールと、フェザリング論理モジュールとを含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、プロペラ制御システムは、プロペラブレードと一体的に軸方向を中心に回転可能な回転構成要素をさらに含む。プロペラ制御システムはまた、回転構成要素の回転速度を検知するための保護速度センサを含み、保護速度センサは、コントローラと通信可能に結合される。さらに、プロペラ制御システムはまた、プロペラブレードのブレード角度が判定され得るように回転構成要素の軸方向位置を検知するための保護ブレード角度フィードバックセンサを含むことができ、保護ブレード角度フィードバックセンサは、コントローラと通信可能に結合される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、保護制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御される。
【００２２】
いくつかの実施形態では、主制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、保護制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御され、主制御弁は、電気油圧サーボ弁によって制御される。
【００２４】
別の例示的な態様では、本主題は、プロペラ制御システムを使用してパワープラントによって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリを制御するための方法に関し、パワープラントは、軸方向および半径方向を画定し、コントローラを含む。可変ピッチプロペラアセンブリは、軸方向を中心に回転可能であり、各々が半径方向に沿って延びるそれぞれのピッチ軸を中心に調整可能な複数のプロペラブレードを含む。プロペラ制御システムは、それぞれのピッチ軸を中心にプロペラブレードを作動させるためのピッチ作動アセンブリと、両方がコントローラと通信可能に結合された主制御弁および保護制御弁を含むピッチ制御ユニットとを含む。主制御弁および保護制御弁は各々、ピッチ作動アセンブリへの、またはピッチ作動アセンブリからの油圧流体の流れを選択的に制御するように構成される。方法は、パワープラントを動作させることと、パワープラントの状態を判定することと、判定された状態に少なくとも部分的に基づいて油圧流体の制御された量がピッチ作動アセンブリに、またはピッチ作動アセンブリから流れることを選択的に可能にするように保護制御弁を制御することとを含む。
【００２５】
いくつかの実施態様では、状態を判定する間、方法は、パワープラントのパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することと、軸方向を中心としたプロペラブレードの回転速度を示す１つまたは複数の信号を取得することと、パワー設定値をプロペラブレードの回転速度とを比較することとを含む。
【００２６】
いくつかの実施態様では、状態は、パワープラント故障状態であり、パワープラントの状態を判定する間、方法は、パワープラントのパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することと、パワープラントのトルク出力を示す１つまたは複数の信号を取得することと、パワー設定値をパワープラントのトルク出力と比較することとを含む。そのような実施態様では、保護制御弁が、油圧流体の制御された量がピッチ作動アセンブリに、またはピッチ作動アセンブリから流れることを選択的に可能にする場合、制御された量は、プロペラブレードをフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である。
【００２７】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２８】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の例示的な実施形態による例示的なガスタービンエンジンの側面図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンの斜視切断図である。
【図３】図１のガスタービンエンジンの例示的なプロペラ制御システムの概略図である。
【図４】図１のプロペラアセンブリの例示的なベータチューブおよびプロペラピッチアクチュエータの拡大切断斜視図である。
【図５】図１のガスタービンエンジンの例示的なコントローラを示す図である。
【図６】本開示の例示的な実施形態による例示的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際、本発明の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な修正および変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、別の実施形態と共に用いて、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することが意図されている。
【００３１】
本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。
【００３２】
本開示は、プロペラアセンブリの複数のプロペラブレードのピッチを制御するためのプロペラ制御システムおよびその方法に関する。１つの例示的な態様では、プロペラ制御システムは、過速度およびフェザリング保護機能を組み合わせるための機構を含む。特に、１つの例示的な態様では、プロペラ制御システムは、プロペラアセンブリおよびエンジンを過速度状態から保護するように動作可能に構成され、また、主ピッチ制御弁が故障するか応答しない場合、または動作状態が必要とする場合にフェザリング機能を提供する保護制御弁を含む。保護制御弁は、過速度およびフェザリング論理モジュールを含むコントローラと通信可能に結合される。１つまたは複数のプロペラ速度フィードバック信号もしくは１つまたは複数のブレード角度フィードバック信号（またはその両方）に基づいて、コントローラは、過速度およびフェザリング論理モジュールのうちの１つを利用して、１つまたは複数の信号を保護制御弁に送り、それにより保護制御弁は、一定量の油圧流体がプロペラアセンブリのピッチ作動アセンブリに、またはピッチ作動アセンブリから流れることを選択的に可能にする。このようにして、主制御弁が故障するか応答しない場合、保護制御弁は、プロペラアセンブリおよびエンジンを破壊的な過速度状態から保護し、またはエンジンが故障した場合に非フェザー位置に留まるのを防止することができる。
【００３３】
過速度およびフェザリング機能を電子的に制御された保護制御弁に組み合わせることにより、従来のフライボール過速度ガバナおよびそれに付随する過速度試験構成要素、ならびに従来の別個のソレノイド作動フェザー弁を排除することができる。特に、過速度およびフェザリング機能を保護制御弁に組み合わせることによって、エンジンまたはパワープラントの重量を低減することができる。さらに、コントローラが保護過速度およびフェザリング機能を制御するので、電子的に制御された保護制御弁は、より高いシステムの柔軟性を提供する。言い換えれば、エンジンが定常速度または過速度で動作しているときに関する閾値および設定値を調整することができ、またはエンジン故障状態が実際に発生したときにこれらの閾値および設定値を調整することができる。従来の機械的過速度ガバナおよびバイナリフェザリング弁は、そのような柔軟性を提供しなかった。
【００３４】
別の例示的な態様では、プロペラ制御システムは、過速度およびフェザリング保護機能を組み合わせるための機構をさらに含む。過速度およびフェザリング機能を電子的に制御された保護制御弁に組み合わせることによって、エンジンの重量を低減することができ、システムの柔軟性をさらに高めることができる。
【００３５】
ここで図１および図２を参照して図面を参照すると、図１は、例示的なエンジンの側面図を示し、図２は、本開示の例示的な実施形態による図１のエンジンの斜視切断図を示す。図１に示すように、この実施形態では、エンジンは、ターボプロップエンジンとして構成されたガスタービンエンジン１００である。ガスタービンエンジン１００は、軸方向Ａ、半径方向Ｒ、および軸方向Ａの周りに配置された円周方向Ｃ（図２）を画定する。ガスタービンエンジン１００は、この実施形態では前方端部および後方端部である、第１の端部１０３と第２の端部１０５との間で概して軸方向Ａに沿って延びる。ガスタービンエンジン１００は、一般に、ガス発生器またはコアタービンエンジン１０４と、軸方向Ａを中心に回転可能なプロペラアセンブリ１０６とを含む。ガスタービンエンジン１００は、軸方向Ａに沿ってコアタービンエンジン１０４およびプロペラアセンブリ１０６を通って延びる軸方向中心線１０２を画定する。
【００３６】
図２に示すように、コアタービンエンジン１０４は、一般に、直列流れ配置で、圧縮機セクション１１０と、燃焼セクション１１２と、タービンセクション１１４と、排気セクション１１６とを含む。コア空気流路１１８は、圧縮機セクション１１０、燃焼セクション１１２、タービンセクション１１４、および排気セクション１１６が流体連通するように、環状入口１２０から排気セクション１１６の１つまたは複数の排気出口１２２に延びる。
【００３７】
圧縮機セクション１１０は、高圧圧縮機（ＨＰＣ）および低圧圧縮機（ＬＰＣ）などの１つまたは複数の圧縮機を含むことができる。この実施形態では、圧縮機セクション１１０は、４段軸方向単一遠心圧縮機を含む。特に、圧縮機は、圧縮機ステータベーンおよびロータブレード（符号なし）、ならびにステータベーンおよびロータブレードの軸方向段の下流に配置されたインペラ（符号なし）の連続した段を含む。燃焼セクション１１２は、逆流燃焼器（符号なし）と、１つまたは複数の燃料ノズル（図示せず）とを含む。タービンセクション１１４は、高圧タービン（ＨＰＴ）および低圧タービン（ＬＰＴ）などの１つまたは複数のタービンを画定することができる。この実施形態では、タービンセクション１１４は、圧縮機セクション１１０の圧縮機を駆動するための２段ＨＰＴ１２６を含む。ＨＰＴ１２６は、ステータベーンとタービンブレード（符号なし）との２つの連続した段を含む。タービンセクション１１４はまた、プロペラギアボックス１３４を駆動する３段自由またはパワータービン１２８を含み、これはプロペラアセンブリ１０６（図１）を駆動する。排気セクション１１６は、燃焼生成物を周囲空気に送るための１つまたは複数の排気出口１２２を含む。
【００３８】
図２をさらに参照すると、コアタービンエンジン１０４は、１つまたは複数のシャフトを含むことができる。この実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、圧縮機シャフト１３０と、自由またはパワーシャフト１３２とを含む。圧縮機シャフト１３０は、タービンセクション１１４を圧縮機セクション１１０に駆動結合して、圧縮機の回転構成要素を駆動する。パワーシャフト１３２は、パワータービン１２８を駆動結合してプロペラギアボックス１３４のギアトレイン１４０を駆動し、低減されたＲＰＭでトルク出力またはプロペラシャフト１３６を介してプロペラアセンブリ１０６にパワーおよびトルクを動作可能に供給する。プロペラシャフト１３６の前方端部は、プロペラアセンブリ１０６をコアタービンエンジン１０４に取り付けるための取り付けインターフェースを提供するフランジ１３７を含む。
【００３９】
プロペラギアボックス１３４は、ギアボックスハウジング１３８内に収容される。この実施形態では、ハウジング１３８は、スターギア１４２と、スターギア１４２の周りに配置された複数の遊星ギア１４４とを含むエピサイクリックギアトレイン１４０を囲む。遊星ギア１４４は、スターギア１４２を中心に公転するように構成される。環状ギア１４６は、スターおよび遊星ギア１４２、１４４の軸方向前方に配置される。遊星ギア１４４がスターギア１４２を中心に回転すると、トルクおよびパワーが環状ギア１４６に伝達される。図示のように、環状ギア１４６は、プロペラシャフト１３６に動作可能に結合されているか、またはプロペラシャフト１３６と一体である。いくつかの実施形態では、ギアトレイン１４０は、複数の遊星ギア１４４とスターギア１４２との間、または複数の遊星ギア１４４と環状ギア１４６との間に半径方向に配置された追加の遊星ギアをさらに含むことができる。さらに、ギアトレイン１４０は、追加の環状ギアをさらに含むことができる。
【００４０】
上述したように、コアタービンエンジン１０４は、パワーシャフト１３２を介してプロペラギアボックス１３４にパワーおよびトルクを伝達する。パワーシャフト１３２はスターギア１４２を駆動し、スターギア１４２はスターギア１４２を中心に遊星ギア１４４を駆動する。遊星ギア１４４は次に、プロペラシャフト１３６と動作可能に結合される環状ギア１４６を駆動する。このようにして、パワータービン１２８から抽出されたエネルギーは、プロペラシャフト１３６の動作を支持し、パワーギアトレイン１４０を介して、パワーシャフト１３２の比較的高いＲＰＭが、プロペラアセンブリ１０６に対してより適切なＲＰＭに低減される。
【００４１】
さらに、ガスタービンエンジン１００は、コアタービンエンジン１０４およびプロペラアセンブリ１０６を制御する１つまたは複数のコントローラ２５０を含む。この実施形態では、コントローラ２５０は、コアタービンエンジン１０４およびプロペラアセンブリ１０６の全デジタル制御を実現するために、全自動デジタルエンジンプロペラ統合コントロール（ＦＡＤＥＰＣ）を備えた単一ユニットである。いくつかの代替の実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、コアタービンエンジン１０４およびプロペラアセンブリ１０６を制御するための２つ以上のコントローラを含むことができる。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、全自動デジタルエンジンコントロール（ＦＡＤＥＣ）を備えたエンジンコントローラと、全自動デジタルプロペラコントロール（ＦＡＤＰＣ）を備えたプロペラコントローラとを含むことができる。そのような実施形態では、エンジンコントローラとプロペラコントローラが通信可能に結合される。
【００４２】
図１および図２の図示された実施形態に示すコントローラの場合、コントローラ２５０は、コアタービンエンジン１０４およびプロペラアセンブリ１０６の様々な態様を制御することができる。例えば、コントローラ２５０は、センサまたはデータ収集デバイスから１つまたは複数の信号を受信することができ、受信した信号に少なくとも部分的に基づいて、それぞれのピッチ軸を中心とした複数のプロペラブレード１５０のブレード角度、ならびに軸方向Ａを中心としたそれぞれの回転速度を判定することができる。コントローラ２５０は次に、このような信号に基づいてガスタービンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素を制御することができる。例えば、１つまたは複数の速度またはブレードピッチ信号（またはその両方）に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ２５０は、１つまたは複数の弁を制御するように動作可能に構成することができ、それにより一定量の油圧流体が、本明細書でより詳細に説明するように、ガスタービンエンジン１００のピッチ作動アセンブリから供給されるかまたは戻され得る。コントローラ２５０の内部構成要素も同様に、本明細書でより詳細に説明する。
【００４３】
図１を参照すると、ガスタービンエンジン１００の動作中、矢印１４８で示す空気の量は、円周方向Ｃに沿って互いに円周方向に間隔を置いて配置され、軸方向Ａ、より具体的にはこの実施形態では、軸方向中心線１０２の周りに配置された複数のプロペラブレード１５０を通過する。プロペラアセンブリ１０６は、空気流が複数のプロペラブレード１５０を通るのを容易にするように空気力学的に輪郭付けされたスピナ１６３を含む。スピナ１６３は、プロペラブレード１５０と共に軸方向Ａを中心に回転可能であり、プロペラアセンブリ１０６の様々な構成要素、例えば、ハブ、プロペラピッチアクチュエータ、ピストン／シリンダ作動機構などを囲む。矢印１５２で示す空気の第１の部分は、推進力を提供するためにコアタービンエンジン１０４の外側に誘導されるか、または送られる。矢印１５４で示す空気の第２の部分は、ガスタービンエンジン１００の環状入口１２０を通して誘導されるか、または送られる。
【００４４】
図２に示すように、空気の第２の部分１５４は、環状入口１２０を通って入り、この実施形態では軸方向Ａに沿った前方方向である、圧縮機セクション１１０の下流に流れる。空気の第２の部分１５４は、燃焼セクション１１２に向かって圧縮機セクション１１０を通って下流に流れるにつれて次第に圧縮される。
【００４５】
矢印１５６で示す圧縮空気は、燃焼セクション１１２に流れ、そこで燃料が導入され、圧縮空気１５６の少なくとも一部と混合され、点火されて燃焼ガス１５８を形成する。燃焼ガス１５８は、タービンセクション１１４に下流に流れ、タービンセクション１１４の回転部材を回転させ、次に圧縮機セクション１１０およびプロペラアセンブリ１０６のそれぞれの結合された回転部材の動作を支持する。特に、ＨＰＴ１２６は、燃焼ガス１５８からエネルギーを抽出し、タービンブレードを回転させる。ＨＰＴ１２６のタービンブレードの回転は、圧縮機シャフト１３０を回転させ、その結果、圧縮機の回転構成要素は、軸方向Ａを中心に回転する。同様に、パワータービン１２８は、燃焼ガス１５８からエネルギーを抽出し、パワータービン１２８のブレードを軸方向Ａを中心に回転させる。パワータービン１２８のタービンブレードの回転により、パワーシャフト１３２が回転し、これによりプロペラギアボックス１３４のパワーギアトレイン１４０を駆動する。次にプロペラギアボックス１３４は、低減されたＲＰＭおよび所望の量のトルクで、パワーシャフト１３２によって供給されるパワーをプロペラシャフト１３６に伝達する。プロペラシャフト１３６は、プロペラブレード１５０が軸方向Ａ、より具体的にはこの実施形態では、ガスタービンエンジン１００の軸方向中心線１０２を中心に回転するように、プロペラアセンブリ１０６を駆動する。１６０で示される排気ガスは、排気出口１２２を介して周囲空気へとコアタービンエンジン１０４を出る。
【００４６】
本明細書に記載の例示的なガスタービンエンジン１００は、単なる例示として提供されていることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、エンジンは、任意の適切な数またはタイプの圧縮機（例えば、逆流および／または軸流圧縮機など）、タービン、シャフト、段などを含むことができる。さらに、いくつかの例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンは、任意の適切なタイプの燃焼器を含むことができ、示された例示的な逆流燃焼器を含まなくてもよい。さらに、エンジンは、例えば、ターボシャフト、ターボジェットなどを含む、任意の適切なタイプのガスタービンエンジンとして構成することができることが理解されよう。また、さらに他の実施形態では、エンジンは、往復動またはピストンエンジンとして構成することができる。加えて、本主題は、例えば、トラクタおよびプッシャ構成を含む、任意の適切なタイプのプロペラまたはファン構成に適用され、または共に用いられ得ることが理解されよう。
【００４７】
さらに、上述のガスタービンエンジン１００は、固定翼航空機の推進のための航空ガスタービンエンジンであるが、ガスタービンエンジンは、海洋用途などの任意のいくつかの用途で使用するための任意の適切なタイプのガスタービンエンジンとして構成されてもよい。さらに、本発明は、風車などの可変ピッチブレードを有する他のデバイスにも使用することができる。プロペラアセンブリ１０６は、空気または水などの流体がプロペラアセンブリ１０６の複数のブレード１５０を通過することによって回転することができる。
【００４８】
図３は、本開示の例示的な実施形態による図１のガスタービンエンジン１００のプロペラアセンブリ１０６を制御するための例示的なプロペラ制御システム２００の概略図を示す。図３に示すように、プロペラアセンブリ１０６は、プロペラシャフト１３６によりコアタービンエンジン１０４によって駆動される。プロペラシャフト１３６は次に、複数のプロペラブレード１５０が半径方向Ｒから外側に延びるハブ１６２を駆動する。プロペラシャフト１３６が軸方向Ａを中心に回転すると、ハブ１６２は、プロペラブレード１５０を軸方向Ａを中心に回転させる。プロペラ制御システム２００は、軸方向Ａを中心としたプロペラブレード１５０の回転速度およびプロペラブレード１５０のピッチを制御するための機構、ならびにプロペラアセンブリ１０６の構成要素を保護するための機構を含む。図３に示すように、この実施形態では、一般に、プロペラ制御システム２００は、ピッチ作動アセンブリ２０２と、ピッチ制御ユニット２０４と、パワーレバー２０６と、コントローラ２５０とを含む。それぞれについて、順に説明する。
【００４９】
一般に、ピッチ作動アセンブリ２０２は、複数のブレード角度で複数のプロペラブレード１５０を調整するように動作可能に構成される。言い換えれば、ピッチ作動アセンブリ２０２は、半径方向Ｒに延びるピッチ軸Ｐ（各ピッチ軸Ｐは、対応するプロペラブレード１５０に対して相対的である）を中心に各プロペラブレード１５０を回転させるように動作可能に構成される。図３の例示的な実施形態では、ピッチ作動アセンブリ２０２は、複数のプロペラブレード１５０をローまたはファインピッチからハイまたはコースピッチ、例えば、フルフェザーブレード角度に回転させるように動作可能に構成される。さらに、この例示的な実施形態では、ピッチ作動アセンブリ２０２は、特に航空機が複数のエンジンを含む場合に、地上またはタキシング操作に有用となり得る逆ピッチ角度で複数のプロペラブレード１５０を回転させるようにさらに動作可能に構成される。この点に関して、図３に示す例示的なプロペラアセンブリ１０６は、可変ピッチフルフェザリングプロペラアセンブリであり、さらにより具体的には、プロペラアセンブリは、可変ピッチ定速フルフェザリングプロペラアセンブリとして構成される。
【００５０】
図３に示すように、この実施形態では、ピッチ作動アセンブリ２０２は、プロペラブレード１５０のピッチを制御するための単動システムを含む。しかし、ピッチ作動アセンブリ２０２は、他の例示的な実施形態では、複動システムであってもよいことが理解されよう。図３の単動システムピッチ作動アセンブリ２０２は、１つまたは複数のチャンバを画定し、シリンダ１６６内で軸方向Ａに沿って並進可能な制御ピストン１６８を囲むハウジングまたはシリンダ１６６を含む。特に、図示のように、制御ピストン１６８のシリンダ１６６および外側面１６９は、第１のチャンバ１７３を画定し、制御ピストン１６８のシリンダ１６６および内側面１６７は、第２のチャンバ１７４を画定する。制御ピストン１６８は、第１のチャンバ１７３を第２のチャンバ１７４から軸方向Ａに沿って分離する。制御ピストン１６８は、第１のチャンバ１７３内に配置されたフェザースプリング１７２によって、ならびに１つまたは複数のプロペラブレード１５０と動作可能に結合された釣合おもり１８２によって、その外側面１６９に付勢される。
【００５１】
図３にさらに示すように、制御ピストン１６８は、軸方向Ａに沿って延びるピストンロッド１８４と動作可能に結合される。特に、ピストンロッド１８４は、プロペラアセンブリ１０６（ピストンロッド１８４が制御ピストン１６８に接続されている）から軸方向Ａに沿ってプロペラギアボックス１３４に延びる。ピストンロッド１８４は、軸方向Ａ（図４）に沿って延びる油移送またはベータチューブ１７０を囲む。プロペラブレード１５０が軸方向Ａを中心に回転されると、ピストンロッド１８４およびベータチューブ１７０は、同様に軸方向Ａを中心に回転可能である。ピストンロッド１８４と同様に、ベータチューブ１７０は、プロペラアセンブリ１０６に少なくとも部分的に、かつギアボックスハウジング１３８内に配置されたプロペラギアボックス１３４に少なくとも部分的に延びる。プロペラブレード１５０のブレード角度を制御するために、油圧流体（例えば、油）を、ベータチューブ１７０および／または他の流体チャネルを通して第２のチャンバ１７４に（または複動システムの第１のチャンバ１７３に）供給し、制御ピストン１６８を軸方向Ａに沿って並進させることができる。いくつかの実施形態では、ベータチューブ１７０は、所望のブレードピッチに応じて中空のベータチューブ１７０から第２のチャンバ１７４に油圧流体を流すことを可能にする１つまたは複数のオリフィス１７６を画定することができる。
【００５２】
さらに図３を参照すると、ガスタービンエンジン１００の動作中、この例示的な実施形態では、スプリング１７２および釣合おもり１８２は、制御ピストン１６８を軸方向Ａ（図３の右方向）に沿って常時付勢し、それにより制御ピストン１６８と動作可能に結合された（例えば、ピストンロッドおよびこれに結合された作動レバーによって）プロペラブレード１５０は、コースまたはハイピッチ位置に向かって駆動される。
【００５３】
プロペラブレード１５０をローまたはファインピッチ位置に向けて作動させるために、一定量の油圧流体が第２のチャンバ１７４に供給され、それによりスプリング１７２および釣合おもり１８２の付勢力に打ち勝つのに十分な力が、制御ピストン１６８の内側面１６７に適用される。制御ピストン１６８の内側面１６７の油圧力は、制御ピストン１６８を軸方向Ａ（図３の左方向）に沿って作動させる。これにより、ピストンロッド１８４および収容されたベータチューブ１７０が軸方向Ａに沿って（または図３の左側に向かって）前方に並進する。制御ピストン１６８が軸方向Ａに沿って前方に移動すると、プロペラブレード１５０は、さらにファインピッチ位置に回転される。
【００５４】
プロペラブレード１５０の角度をハイピッチに戻すように調整することが望まれる場合、第２のチャンバ１７４内の一定量の油圧流体はエンジンに戻されるかまたは掃気され、それによりスプリング１７２および釣合おもり１８２は、制御ピストン１６８を軸方向Ａ（図３の右方向）に沿って後方に付勢することができる。油圧流体は、ベータチューブ１７０を通して、プロペラギアボックス１３４内に配置された油移送ベアリング１８６に排出することができる。そして油圧流体は、油溜めまたは他の同様の構造に排出され得る。
【００５５】
制御ピストン１６８を軸方向Ａに沿って並進させると、ピストンロッド１８４が同様に軸方向Ａに沿って並進する。プロペラブレード１５０をそれぞれのピッチ軸Ｐの周りに移動させるために、プロペラアセンブリ１０６は、プロペラブレード１５０をピッチまたは作動させるピッチ作動またはプロペラピッチアクチュエータ１７８（図４）を含む。制御ピストン１６８が軸方向Ａに沿って並進すると、この実施形態ではピストンロッド１８４に動作可能に結合されるプロペラピッチアクチュエータ１７８は、プロペラブレード１５０をそれぞれのピッチ軸Ｐを中心に回転させる。したがって、ピストンロッド１８４およびベータチューブ１７０の軸方向位置は、プロペラブレード１５０の特定のブレード角度または角度位置に対応する。
【００５６】
図４は、本開示の例示的な実施形態によるピストンロッド１８４および収容されたベータチューブ１７０、ならびに動作可能に結合された例示的なプロペラピッチアクチュエータ１７８の拡大切断斜視図を示す。図示のように、ピストンロッド１８４は、この実施形態では作動レバー１８０を含むプロペラピッチアクチュエータ１７８と動作可能に結合される。作動レバー１８０は、作動レバー１８０が軸方向Ａに沿って移動することで複数のブレード１５０がそれぞれのピッチ軸Ｐを中心に移動または回転するように、複数のブレード１５０に動作可能に結合される。言い換えると、ピストンロッド１８４および収容されたベータチューブ１７０が軸方向Ａに沿って並進すると（制御ピストン１６８の軸方向変位によって生じる）、作動レバー１８０も軸方向Ａに沿って並進する。これにより、複数のブレード１５０がそれぞれのピッチ軸Ｐを中心に回転することで、プロペラブレード１５０のブレード角度を所望のピッチに調整する。したがって、第２のチャンバ１７４内の油圧流体の量を制御することによって、プロペラブレード１５０は、作動レバー１８０によってそれぞれのピッチ軸Ｐの周りの複数のブレード角度で制御することができる。
【００５７】
いくつかの例示的な実施形態では、プロペラピッチアクチュエータ１７８は、フェザリングまたはピッチ作動機能を提供する追加のまたは代替の構造を含むことができることが理解されよう。例えば、このような構造は、制御ピストン１６８、ピストンロッド、または他の軸方向に変位可能な構成要素をプロペラブレード１５０と連結する作動連結部を含むことができる。他の構造は、ベータチューブ１７０および／またはベータチューブ１７０を囲むピストンロッド１８４と動作可能に結合されたヨークおよびカムアセンブリを含むことができる。任意の適切な構造を、プロペラブレード１５０をそれぞれのピッチ軸Ｐを中心にフェザリングさせるために使用することができる。言い換えると、ピストンロッド１８４の並進運動をプロペラブレード１５０の回転運動に変換するための任意の既知のアセンブリまたは構造が考えられる。
【００５８】
図３に戻って、プロペラ制御システム２００の例示的なピッチ制御ユニット２０４をここで説明する。一般に、ピッチ制御ユニット２０４は、ピッチ作動アセンブリ２０２が複数のブレード角度で複数のプロペラブレード１５０を調整することができるように、一定量の油圧流体をピッチ作動アセンブリ２０２に供給するように動作可能に構成される。より具体的には、ピッチ制御ユニット２０４は、制御ピストン１６８が軸方向Ａに沿って並進するように、第２のチャンバ１７４からの一定量の油圧流体を供給または戻すように動作可能に構成され、これによりピストンロッド１８４が軸方向Ａに沿って駆動され、プロペラピッチアクチュエータ１７８が複数のプロペラブレード１５０をそれぞれのピッチ軸Ｐの周りに調整する。
【００５９】
この実施形態では、ピッチ制御ユニット２０４は、エンジンからの油圧流体などの潤滑油供給源２１２の下流に位置し、潤滑油供給源２１２と流体連通する高圧ポンプ２１０を含む。潤滑油供給源２１２は、プロペラ制御システム２００に油などの油圧流体を供給するように構成される。高圧ポンプ２１０は、潤滑油供給源２１２から下流のプロペラ制御システム２００の構成要素に流れると油圧流体の圧力を増加させるように動作可能に構成される。潤滑油供給導管２１４は、潤滑油供給源２１２と高圧ポンプ２１０との間の流体連通を提供する。
【００６０】
圧力リリーフ弁２１６は、高圧ポンプ２１０の下流に配置され、高圧ポンプ２１０と流体連通する。この例示的な実施形態では、圧力リリーフ弁２１６は、ＨＰ導管２１８を介して高圧ポンプ２１０と流体連通する。圧力リリーフ弁２１６は、プロペラ制御システム２００内の油圧流体の圧力を調節するように動作可能に構成される。ＨＰ導管２１８内の圧力が所定の閾値を超える場合、圧力リリーフ弁２１６は、ＨＰ導管２１８から一定量の油圧流体を排出することができる。特に、圧力リリーフ弁２１６のスプールに作用する油圧流体の圧力は、圧力リリーフ弁２１６のスプリングによって加えられるスプリング付勢力に打ち勝ち、２２４で示すように、一定量の油圧流体がシステムから排出されることを可能にする。そして油圧流体は、例えば、潤滑油供給源２１２に掃気され得る。
【００６１】
図３を参照すると、ピッチ制御ユニット２０４は、主ピッチ制御弁２３０を含む。主制御弁２３０は、エンジンの動作中にプロペラブレード１５０のプロペラピッチまたはブレード角度を調整するように動作可能に構成される。この実施形態では、主制御弁２３０は、電気油圧サーボ弁（ＥＨＳＶ）２３２によって制御されるスプール型方向制御弁である。
【００６２】
図３に示すように、主制御弁２３０は、高圧ポンプ２１０の下流に配置され、高圧ポンプ２１０と流体連通する。特に、主制御弁２３０は、ＨＰ導管２１８を介して高圧ポンプ２１０と流体連通する。高圧ポンプ２１０からの高圧油圧流体の第１の部分は、主制御弁２３０に供給される。高圧油圧流体の第２の部分は、高圧油圧流体が使用されてスプール型主制御弁２３０を作動させることができるように、ＥＨＳＶ２３２に供給される。このようにして、主制御弁２３０は、ピッチ作動アセンブリ２０２への、またはピッチ作動アセンブリ２０２からの油圧流体の流れを選択的に制御することができる。特に、ＥＨＳＶ２３２は、プロペラが動作している状態に応じて、主制御弁２３０のスプールを作動させるか、または零位置に維持するように制御する。場合によっては、主制御弁２３０またはＥＨＳＶ２３２内に過剰な油圧流体がある場合、例えば２２４で示すように、流体を潤滑油供給源２１２に掃気することができる。
【００６３】
プロペラアセンブリ１０６は、定常速度状態、過速度状態、または低速度状態を含む３つの状態のうちの１つで動作する。エンジンがパイロットによって設定されたＲＰＭで動作しているときは、定常速度状態になる。過速度状態は、エンジンがパイロットによって設定されたＲＰＭを超えて動作しているときに生じる。一例として、航空機が下降のために下向きのピッチングを開始すると、対気速度はプロペラブレード全体で増加する。これが起こると、プロペラブレードはエンジンパワーを完全に吸収することができず、その結果、エンジンＲＰＭが所望の設定値より高くなる。一方、エンジンがパイロットによって設定されたＲＰＭを下回って動作しているときは、低速度状態になる。一例として、航空機が上昇のために上向きのピッチングを開始すると、対気速度はプロペラブレード全体で減少する。これが起こると、エンジンのＲＰＭは、所望の設定値より低下する。通常動作中、主制御弁２３０は、ピッチ作動アセンブリ２０２への、またはピッチ作動アセンブリ２０２からの油圧流体の流れを選択的に制御し、エンジンのＲＰＭを所望の設定値にできるだけ近く維持し、または言い換えると、定常速度状態を維持する。
【００６４】
さらに、この実施形態では、主制御弁２３０は、エンジン故障状態が判定された場合、プロペラブレード１５０をフルフェザー位置にフェザリングするように動作可能に構成される。例えば、プロペラシャフト１３６の出力トルクを検知するように動作可能に構成されたトルクセンサ２８０が、トルクが所定の閾値を下回っていることを検知する場合、この例では、エンジンは、エンジン故障状態に陥ったと判定される。エンジンがエンジン故障状態に陥ったと判定された場合、主制御弁２３０は、プロペラブレード１５０がフルフェザー位置に作動されるように、ピッチ作動アセンブリ２０２への油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように動作可能に構成される。これにより、風車状態を防止し、抗力を最小限に抑える。
【００６５】
図３をさらに参照すると、ピッチ制御ユニット２０４はまた、保護制御弁２４０を含む。この実施形態では、保護制御弁２４０は、主制御弁２３０が故障したり、応答しなくなったり、またはプロペラブレード１５０のピッチをファインピッチ位置に向けて誤って駆動した場合に、過速度保護機能を引き継ぐように動作可能に構成される。さらに、この例示的な実施形態では、保護制御弁２４０はまた、エンジン故障状態が判定された所定の時間後に、プロペラブレード１５０をフルフェザー位置にフェザリングするように動作可能に構成され、エンジン故障状態は、例えば、エンジンの不十分なトルク出力を検知することによって判定することができる。
【００６６】
図３に示すように、この実施形態では、保護制御弁２４０は、電気油圧サーボ弁（ＥＨＳＶ）２４２によって制御されるスプール型方向制御弁である。保護制御弁２４０は、主制御弁２３０の下流に配置され、主制御弁２３０と流体連通する。特に、保護制御弁２４０は、ＨＰ導管２１８を介して主制御弁２３０と流体連通する。高圧ポンプからの高圧油圧流体の一部はまた、高圧油圧流体が使用されてスプール型保護制御弁２４０を作動させることができるように、保護制御弁２４０のＥＨＳＶ２４２に供給される。このようにして、保護制御弁２４０は、ピッチ作動アセンブリ２０２への、およびピッチ作動アセンブリ２０２からの油圧流体の流れを選択的に制御することができる。特に、ＥＨＳＶ２４２は、主制御弁２３０が故障したり、応答しなくなったり、またはプロペラブレード１５０のピッチをファインピッチ位置に向けて誤って駆動した場合に、保護制御弁２４０のスプールを制御する。ＥＨＳＶ２４２は、保護制御弁２４０のスプールを制御して、主制御弁がピッチ作動アセンブリ２０２と流体連通することを可能にするか、または、プロペラが動作している状態、もしくはエンジンが故障状態に陥っているかどうかに応じて、ピッチ作動アセンブリ２０２からの流体をドレン２２４を介して排出することを可能にする。
【００６７】
ピッチ油圧流体は、ポートを介して保護制御弁２４０を出て、ピッチ作動アセンブリ２０２またはグランドベータイネーブル弁（ｇｒｏｕｎｄ  ｂｅｔａ  ｅｎａｂｌｅ  ｖａｌｖｅ：ＧＢＥＶ）２７０へと下流に流れる。ピッチ作動アセンブリ２０２に流れるピッチ油圧流体は次に、第２のチャンバ１７４に流れ、それにより制御ピストン１６８が（図３の左方向に）軸方向Ａに沿って作動することができ、プロペラブレード１５０が最終的にはさらにファインピッチ位置に作動され得る。より具体的には、保護制御弁２４０を出るピッチ油圧流体は、ピッチ作動アセンブリ２０２の油移送ベアリング１８６の下流に流れる。次いで、ピッチ油圧流体は、ピストンロッド１８４内に収容されたベータチューブ１７０を通って流れる。ピッチ油圧流体は、ベータチューブ１７０を通ってプロペラギアボックス１３４からベータチューブ１７０によって画定されたオリフィス１７６の１つに流れる。ピッチ油圧流体は、オリフィス１７６の１つを通って第２のチャンバ１７４に流れる。ピッチ油圧流体の容積は、制御ピストン１６８の内側面１６７に力を加える。力がスプリング１７２および釣合おもり１８２の付勢力に打ち勝つのに十分であるとき、制御ピストン１６８は、軸方向Ａ（図３の左側に向かう方向）に沿って並進する。制御ピストン１６８が軸方向Ａに沿って移動すると、ピストンロッド１８４もまた、制御ピストン１６８と一体的に軸方向Ａに沿って並進する。ピストンロッド１８４と動作可能に結合されたプロペラピッチアクチュエータ１７８（図４）は、ピストンロッド１８４が軸方向Ａに沿って並進するとプロペラブレード１５０をそれぞれのピッチ軸Ｐの周りで作動させる。
【００６８】
主制御弁２３０が故障したり、応答しなくなったり、またはプロペラブレード１５０のピッチをファインピッチに向けて誤って駆動した場合に、またはエンジン故障状態が判定された場合、保護制御弁２４０は、油圧流体の制御された量をピッチ作動アセンブリ２０２から選択的に排出させることを可能にする。このようにして、第２のチャンバ１７４内のピッチ油圧流体は、圧力損失のためにチャンバから排出され始める。制御ピストン１６８が（図３の右方向に）軸方向Ａに沿って並進すると、プロペラブレード１５０は、上述したように、さらにコースまたはハイピッチ位置に移動される。プロペラブレード１５０のピッチがコースまたはハイピッチ位置に移動すると、プロペラブレード１５０は、エンジンパワーをより良好に吸収することができ、その結果、エンジンＲＰＭが所望の設定値に低下する。結果として、エンジンは、定常速度状態に戻ることができる。
【００６９】
別の例として、プロペラブレード１５０をフルフェザー位置に作動させるために、保護制御弁２４０は、ピッチ作動アセンブリ２０２からピッチ油圧流体を排出することができる。このようにして、第２のチャンバ１７４内の油圧流体は、制御ピストン１６８がスプリング１７２および釣合おもり１８２によってフルフェザー位置に向かって付勢されるように、チャンバから排出されることが可能になる（すなわち、制御ピストン１６８は、この実施形態では、軸方向Ａに沿って図３の最も右側の位置に並進する）。このようにして、プロペラブレード１５０を、フルフェザー位置に調整することができる。
【００７０】
図３に示すように、ガスタービンエンジン１００が動作可能に結合される航空機は、制御レバーを含む。特に、この実施形態では、航空機は、パワーレバー２０６を含む。パワーレバー２０６は、飛行範囲ＦＲ内または地上範囲ＧＲ内に設定することができる。いくつかの実施形態では、ガスタービンエンジン１００が動作可能に結合される航空機は、例えば、コンディションレバー、プロペラ制御レバー、混合レバーなどの他の制御レバーを含む。
【００７１】
図３をさらに参照すると、ピッチ制御ユニット２０４はまた、グランドベータイネーブルソレノイド（ｇｒｏｕｎｄ  ｂｅｔａ  ｅｎａｂｌｅ  ｓｏｌｅｎｏｉｄ：ＧＢＥＳ）２７２によって制御されるＧＢＥＶ２７０を含む。ＧＢＥＶ２７０は、パワーレバー２０６が飛行範囲にある間、プロペラアセンブリ１０６が地上範囲に駆動されるのを防止するように動作可能に構成される。特に、パワーレバー２０６が飛行範囲に設定されるとき、ＧＢＥＳ２７２は、ＧＢＥＶ２７０がプロペラアセンブリ１０６の地上可能機能を許容する位置に作動するのを防止する。例えば、プロペラアセンブリ１０６が逆ピッチプロペラアセンブリである場合、ＧＢＥＳ２７２は、ＧＢＥＶ２７０がプロペラブレード１５０の逆ピッチを可能にしないようにする。そのプロペラブレードが逆ピッチ位置でプロペラアセンブリを動作させることは、一般的に望ましくなく、潜在的に破局的であることが理解されよう。したがって、ＧＢＥＳ２７２は、ＧＢＥＳ２７２のこのような不慮の作動を防止する。
【００７２】
パワーレバー２０６が地上範囲にあるとき、ＧＢＥＳ２７２は、プロペラブレード１５０を逆ピッチに作動させることができるようにＧＢＥＶ２７０を作動させることが可能である。プロペラブレード１５０の逆ピッチ位置は、例えば、航空機が比較的急な旋回を試みているか、または旋回しているとき、マルチエンジン航空機にとって望ましい場合がある。このような例では、１つのエンジンのプロペラアセンブリは、そのプロペラブレードを正の角度に配置することができ（すなわち、前方推力が生成されるように）、一方のエンジンは、そのプロペラブレードを負の角度に配置することができる（すなわち、逆推力が生成されるように）。このようにして、旋回操作をより容易に行うことができる。
【００７３】
図３にさらに示すように、ＧＢＥＶ２７０は、保護制御弁２４０と流体連通する。より具体的には、ＧＢＥＶ２７０は、ピッチ供給導管２２０を介して保護制御弁２４０と流体連通する。ピッチ油圧流体が保護制御弁２４０を出た後、ピッチ油圧流体の一部は、ＧＢＥＶ２７０に流れる。図３にさらに示すように、ＧＢＥＶ２７０はまた、油移送ベアリング１８６と流体連通する。いくつかの実施形態では、地上範囲がパワーレバー２０６によって選択されないとき、主制御弁２３０および保護制御弁２４０は、ピッチ油圧流体がこれらの２つの弁から流れなくなるような位置に作動させることができる。したがって、ＧＢＥＶ２７０は、ピッチ作動アセンブリ２０２へのピッチ油圧流体の量を選択的に制御する動作を行うことができる。プロペラブレード１５０の負のブレード角度への作動を防止するために、油圧流体は、第２のチャンバ１７４からＧＢＥＶを通して排出され、さらなるファインピッチへの運動を防止する。油圧流体は、ベータチューブ１７０に沿って、油移送ベアリング１８６内に配置された地上ギャラリ２２２に流れることができる。次いで、油圧流体は、２２４で示すように、油圧流体が最終的に排出され得るように、ＧＢＥＶ２７０に逆流することができる。例えば、油圧流体は排出されて、潤滑油供給源２１２に掃気されて戻ることができる。
【００７４】
さらに、ＧＢＥＳ２７２は、ＨＰ導管２１８を介して高圧ポンプ２１０と流体連通する。このようにして、高圧ポンプ２１０によって加圧された高圧油圧流体は、ＧＢＥＳ２７２に流れて、ソレノイド弁を操作または作動させることができる。
【００７５】
図３を参照すると、ガスタービンエンジン１００は、ＦＡＤＥＰＣを備えたコントローラ２５０を含む。コントローラ２５０は、プロペラ制御システム２００の様々な構成要素と通信可能に結合される。より具体的には、コントローラ２５０は、主速度センサ２３４、主ブレード角度フィードバックセンサ２３６、保護速度センサ２４４、保護ブレード角度フィードバックセンサ２４６、主制御弁２３０のＥＨＳＶ２３２、保護制御弁２４０のＥＨＳＶ２４２、ＧＢＥＳ２７２、トルクセンサ２８０、およびパワーレバー２０６と通信可能に結合される。プロペラ制御システム２００の様々な構成要素は、例えば、有線または無線の通信回線（図３に破線で示す）などの任意の適切な方法でコントローラ２５０と通信可能に結合することができる。コントローラ２５０とプロペラ制御システム２００の様々な構成要素との間の通信について、順に説明する。
【００７６】
図３に示すように、コントローラ２５０は、主速度センサ２３４および主ブレード角度フィードバックセンサ２３６と通信可能に結合される。主速度センサ２３４は、ピストンロッド１８４、ベータチューブ１７０、またはプロペラブレード１５０と軸方向Ａを中心に一体的に回転するプロペラアセンブリ１０６のいくつかの他の回転構成要素の回転速度を検知するように動作可能に構成される。動作中、主速度センサ２３４は、プロペラブレード１５０の回転速度を示す１つまたは複数の信号を送るか、または伝達する。コントローラ２５０は、プロペラブレード１５０の回転速度を示す１つまたは複数の信号を受信するか、または取得し、プロペラブレード１５０の実際の回転速度を、ＦＡＤＥＰＣを備えたコントローラ２５０によって設定されたＲＰＭと比較することができる。このようにして、コントローラ２５０は、プロペラアセンブリ１０６が定常速度状態、過速度状態、または低速度状態で動作しているかどうかを判定することができる。判定された状態に基づいて、コントローラ２５０は、主制御弁２３０のＥＨＳＶ２３２に１つまたは複数の信号を送って主制御弁２３０を制御し、一定量の油圧流体がピッチ作動アセンブリ２０２に、またはピッチ作動アセンブリ２０２から流れることを選択的に可能にすることができ、それによりプロペラブレード１５０のピッチを最終的に調整することができる。このようにして、プロペラアセンブリ１０６は、定常速度状態に戻される。
【００７７】
エンジン１００およびプロペラアセンブリ１０６の精度および全体効率を改善するために、コントローラ２５０は、主ブレード角度フィードバックセンサ２３６から１つまたは複数の信号を受信するか、または取得することができる。主ブレード角度フィードバックセンサ２３６は、ピストンロッド１８４、ベータチューブ１７０、または制御ピストン１６８と一体的に軸方向Ａに沿って並進するいくつかの他の回転構成要素の軸方向位置を測定または検知することによって、プロペラブレード１５０のブレード角度またはピッチを検知するように動作可能に構成される。ピストンロッド１８４の軸方向位置を示す１つまたは複数の信号は、主ブレード角度フィードバックセンサ２３６からコントローラ２５０に送られるか、または伝達される。コントローラ２５０は、ピストンロッド１８４の軸方向位置を示す１つまたは複数の信号を受信するか、または取得し、ピストンロッド１８４の軸方向位置に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ２５０は、プロペラブレード１５０のブレード角度を判定することができる。プロペラブレード１５０のピッチまたはブレード角度を知ることによって、コントローラ２５０は、プロペラ制御システム２００の様々な構成要素が適切に機能していることを保証することができる。さらに、コントローラ２５０は、検知された情報を使用してシステムの様々な弁のタイミングおよび流れを改善することができ、それによりプロペラ制御システム２００は、プロペラブレード１５０のピッチを調整する上でより効率的かつ効果的となり得る。
【００７８】
図３をさらに参照すると、コントローラ２５０はまた、保護速度センサ２４４ならびに保護ブレード角度フィードバックセンサ２４６と通信可能に結合される。上述したように、主制御弁２３０が故障したり、応答しなくなったり、またはプロペラブレード１５０のピッチをファインピッチ位置に向けて誤って駆動した場合に、保護制御弁２４０は、過速度状態を制御すると共にプロペラブレード１５０をフルフェザー位置にフェザリングする動作を引き継ぐ。次いで、コントローラ２５０は、保護速度センサ２４４を利用し、プロペラアセンブリ１０６を制御するために保護制御弁２４０と共に保護ブレード角度フィードバックセンサ２４６を使用することができる。
【００７９】
保護速度センサ２４４は、ピストンロッド１８４、ベータチューブ１７０、またはプロペラブレード１５０と軸方向Ａを中心に一体的に回転するプロペラアセンブリ１０６のいくつかの他の回転構成要素の回転速度を検知するように動作可能に構成される。保護速度センサ２４４は、プロペラブレード１５０の回転速度を連続的に検知することができる。保護速度センサ２４４は、プロペラブレード１５０の回転速度を示す１つまたは複数の信号を送るか、または伝達する。コントローラ２５０は、プロペラブレード１５０の回転速度を示す１つまたは複数の信号を受信するか、または取得し、プロペラブレード１５０の実際の回転速度を、過速度制御のためにＦＡＤＥＰＣに設定されたＲＰＭと比較することができる。このようにして、コントローラ２５０は、プロペラアセンブリ１０６が定常速度状態、過速度状態、または低速度状態で動作しているかどうかを判定することができる。判定された状態に基づいて、コントローラ２５０は、保護制御弁２４０のＥＨＳＶ２４２に１つまたは複数の信号を送って保護制御弁２４０を制御し、一定量の油圧流体がピッチ作動アセンブリ２０２に、またはピッチ作動アセンブリ２０２から流れることを選択的に可能にすることができ、それによりプロペラブレード１５０のピッチを最終的に調整することができる。このようにして、プロペラアセンブリ１０６は、過速度を制御した定常速度状態に戻ることができる。
【００８０】
エンジン１００およびプロペラアセンブリ１０６の精度および全体効率を改善するために、コントローラ２５０は、保護ブレード角度フィードバックセンサ２４６から１つまたは複数の信号を受信するか、または取得することができる。保護ブレード角度フィードバックセンサ２４６は、ピストンロッド１８４の軸方向位置を測定または検知することによって、プロペラブレード１５０のブレード角度またはピッチを検知するように動作可能に構成される。ピストンロッド１８４の軸方向位置を示す１つまたは複数の信号は、保護ブレード角度フィードバックセンサ２４６からコントローラ２５０に送られるか、または伝達される。コントローラ２５０は、ピストンロッド１８４の軸方向位置を示す１つまたは複数の信号を受信するか、または取得し、ピストンロッド１８４の軸方向位置に少なくとも部分的に基づいて、コントローラ２５０は、プロペラブレード１５０のブレード角度を判定することができる。プロペラブレード１５０のピッチまたはブレード角度を知ることによって、コントローラ２５０は、プロペラ制御システム２００の様々な構成要素が保護制御弁２４０を使用しても適切に機能していることを保証することができる。
【００８１】
コントローラ２５０はまた、ＧＢＥＳ２７２と通信可能に結合される。コントローラ２５０がパワーレバー２０６は地上範囲ＧＲにあると判定した場合、またはパイロットがプロペラブレード１５０の逆ピッチ位置を選択した場合、コントローラ２５０は、ＧＢＥＳ２７２に１つまたは複数の信号を送ることができ、それによりＧＢＥＶ２７０は、プロペラブレード１５０が逆ピッチ位置に作動することを可能にするように作動される。
【００８２】
図３は、上述のようにプロペラ制御システム２００を制御するための図１のガスタービンエンジンの例示的なコントローラ２５０を示す。コントローラ２５０は、例えば、プロペラ制御システム２００およびパワーレバー２０６のセンサからの１つまたは複数の信号を受信すること、プロペラアセンブリ１０６およびエンジン１００の状態を判定すること、プロペラが過速度状態にあると判定された場合、またはエンジン故障状態が発生した場合、１つまたは複数の信号を保護制御弁２４０のＥＨＳＶ２４２に送って弁２４０を制御し、ピッチ作動アセンブリ２０２への油圧流体の制御された量を選択的に可能にすることなど、様々な動作および機能を実行するための様々な構成要素を含む。
【００８３】
図５に示すように、コントローラ２５０は、１つまたは複数のプロセッサ２５１と、１つまたは複数のメモリデバイス２５２とを含むことができる。１つまたは複数のプロセッサ２５１は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理デバイス、および／または他の適切な処理デバイスなどの任意の適切な処理デバイスを含むことができる。１つまたは複数のメモリデバイス２５２は、限定はしないが、非一時的コンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、および／または他のメモリデバイスを含む、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含むことができる。
【００８４】
１つまたは複数のメモリデバイス２５２は、１つまたは複数のプロセッサ２５１によって実行することができるコンピュータ可読命令２５４を含む、１つまたは複数のプロセッサ２５１によってアクセス可能な情報を記憶することができる。命令２５４は、１つまたは複数のプロセッサ２５１によって実行されると、１つまたは複数のプロセッサ２５１に動作を実行させる任意の命令セットであってもよい。いくつかの実施形態では、命令２５４は、１つまたは複数のプロセッサ２５１によって実行され、１つまたは複数のプロセッサ２５１に、例えば、センサから１つまたは複数の信号を受信し、プロペラブレード１５０のブレード角度が判定され得るようにベータチューブ１７０の軸方向位置を判定するなど、コントローラ２５０またはコントローラが構成される動作および機能のいずれかのような動作を実行させることができる。命令２５４は、任意の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアであってもよいし、ハードウェアに実装されてもよい。加えて、および／または代替的に、命令２５４は、プロセッサ２５１上の論理的および／または仮想的に別個のスレッドで実行することができる。
【００８５】
メモリデバイス２５２は、１つまたは複数のプロセッサ２５１によってアクセス可能なデータ２５３をさらに記憶することができる。データ２５３はまた、本明細書に示されおよび／または説明される様々なデータセット、パラメータ、出力、情報などを含むことができる。コントローラ２５０はまた、例えば、航空機の別のエンジンを制御するように構成された別のコントローラなど、ガスタービンエンジン１００が搭載される航空機の他の構成要素と通信するために使用される通信インターフェース２５５を含むことができる。通信インターフェース２５５は、例えば、送信器、受信器、ポート、コントローラ、アンテナ、および／または他の適切な構成要素を含む１つまたは複数のネットワークとインターフェースするための任意の適切な構成要素を含むことができる。
【００８６】
図５にさらに示すように、コントローラ２５０は、主ロジック２５６と、保護ロジック２５７とを含む。主ロジック２５６および保護ロジック２５７は、１つまたは複数のプロセッサ２５１および１つまたは複数のメモリデバイス２５２とは別個のものとして示されているが、主および保護ロジック２５６、２５７は、上述した１つまたは複数のプロセッサ２５１および１つまたは複数のメモリデバイス２５２に具現化することができる。主ロジック２５６は、主制御弁２３０、より具体的には、主制御弁２３０のＥＨＳＶ２３２を制御するように動作可能に構成される。保護ロジック２５７は、保護制御弁２４０、より具体的には、保護制御弁２４０のＥＨＳＶ２４２を制御するように動作可能に構成される。特に、保護ロジック２５７は、過速度論理モジュール２５８と、フェザリング論理モジュール２６０とを含む。過速度論理モジュール２５８は、プロペラブレード１５０をさらなるコースピッチに作動させる際に保護制御弁２４０のＥＨＳＶ２４２を制御し、プロペラアセンブリ１０６を過速度状態から選択された速度状態に制御するように最終的に移動させる論理をコントローラ２５０に提供する。同様に、フェザリング論理モジュール２６０は、エンジン故障状態がコントローラ２５０によって判定された場合、プロペラブレード１５０をフルフェザー位置に作動させる際に保護制御弁２４０を制御する論理をコントローラ２５０に提供する。
【００８７】
図６は、本開示の例示的な実施形態によるそれぞれのピッチ軸Ｐの周りのプロペラアセンブリ１０６のプロペラブレード１５０の周りの角度位置を判定するための例示的な方法（３００）のフロー図を示す。方法（３００）の一部またはすべては、例えば、コントローラ２５０、センサ２３４、２３６、２４４、２４６、ベータチューブ１７０などのような、本明細書に記載の構成要素の１つまたは複数によって実施することができる。
【００８８】
（３０２）において、例示的な方法（３００）は、パワープラントを動作させることを含む。例えば、パワープラントは、図１および図２に示し説明したガスタービンエンジンとすることができる。
【００８９】
（３０４）において、例示的な方法（３００）は、パワープラントの状態を判定することを含む。例えば、状態は、過速度状態、低速度状態、またはエンジンもしくはパワープラント故障状態のうちの１つであり得る。
【００９０】
いくつかの例示的な実施態様では、状態を判定する間、例示的な方法（３００）は、パワープラントのパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することを含む。例えば、パワープラントのパワー設定値を示す１つまたは複数の信号は、コントローラ２５０によって取得することができる。パワーレバー２０６、または角度位置センサデバイスは、パワーレバー２０６の角度を示す１つまたは複数の信号を送ることができる。パワーレバー２０６の角度に基づいて、コントローラ２５０は、パイロットによって選択されたパワー設定値を判定することができる。別の例として、パイロットによって選択されたパワー設定値をデジタル化することができ、したがって、パワー設定値をコントローラ２５０にデジタル的に伝達することができる。そのような実施態様では、例示的な方法（３００）は、軸方向Ａを中心としたプロペラブレード１５０の回転速度を示す１つまたは複数の信号を取得することを含む。例えば、プロペラブレード１５０の回転速度は、主速度センサ２３４または保護速度センサ２４４からの１つまたは複数の信号に基づいてコントローラ２５０によって判定され得る。主または保護速度センサ２３４、２４４は、回転子構成要素、例えば、ピストンロッド１８４、ベータチューブ１７０、またはプロペラブレード１５０と一体的に軸方向Ａを中心に回転するいくつかの他の回転構成要素などの回転速度を検知または測定することができる。プロペラブレード１５０の回転速度を判定した後、例示的な方法（３００）は、パワー設定値をプロペラブレードの回転速度と比較することを含む。このようにして、コントローラ２５０は、パワープラントまたはエンジンが定常速度状態、低速度状態、または過速度状態で動作しているかどうかを判定することができる。パワープラントまたはエンジンの状態が分かれば、プロペラ制御システム２００は、プロペラブレード１５０のピッチに必要な調整を行うことができる。
【００９１】
さらに別の例示的な実施態様では、パワープラントの状態を判定するとき、方法（３００）は、パワープラントのパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することをさらに含む。パワープラントのパワー設定値は、上記の方法で取得することができる。例えば、パワー設定値は、パワーレバー２０６の角度位置を示す１つまたは複数の信号に少なくとも部分的に基づいて判定することができる。信号に基づいて、コントローラ２５０は、パワープラントのパワー設定値を判定することができる。例示的な方法（３００）は、パワープラントのトルク出力を示す１つまたは複数の信号を取得することをさらに含むことができる。例えば、プロペラシャフト１３６（図３）に近接したトルクセンサ２８０の位置は、パワープラントのコアタービンエンジン１０４のトルク出力を検知することができる。トルク出力を示す１つまたは複数の信号を、コントローラ２５０に送ることができる。パワープラントの出力を示す１つまたは複数の信号がコントローラ２５０によって取得されると、コントローラ２５０は、パワー設定値をパワープラントのトルク出力と比較する。パワープラントのトルク出力が所与のパワー設定値に対して所定の閾値以下である場合、コントローラ２５０は、パワープラントまたはエンジン故障状態が発生したと判定する。このようなパワープラント故障状態が判定されると、コントローラ２５０は、主制御弁２３０のＥＨＳＶ２３２に１つまたは複数の信号を送り、プロペラブレード１５０がフルフェザー位置に作動するように主制御弁２３０を作動させることができる。
【００９２】
（３０６）において、例示的な方法（３００）は、判定された状態に少なくとも部分的に基づいて油圧流体の制御された量がピッチ作動アセンブリ２０２に流れること、またはピッチ作動アセンブリ２０２から排出されることを選択的に可能にするように保護制御弁２４０を制御することを含む。油圧流体の流れがピッチ作動アセンブリ２０２のチャンバ１７４から排出されると、圧力低下により、制御ピストン１６８はプロペラブレード１５０がフルフェザー位置に作動するような位置に移動する。
【００９３】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示すると共に、あらゆるデバイスまたはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
軸方向（Ａ）、半径方向（Ｒ）、および円周方向（Ｃ）を画定するエンジン（１００）であって、前記エンジン（１００）によって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）を備え、前記エンジン（１００）は、
前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能であり、前記円周方向（Ｃ）に沿って間隔を置いて配置された複数のプロペラブレード（１５０）であって、各プロペラブレード（１５０）は、各々が前記半径方向（Ｒ）に延びるそれぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に複数のブレード角度で回転可能であるプロペラブレード（１５０）と、
プロペラ制御システム（２００）であって、
前記複数のブレード角度で前記複数のプロペラブレード（１５０）を調整するためのピッチ作動アセンブリ（２０２）と、
ピッチ制御ユニット（２０４）であって、
前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された主制御弁（２３０）と、
前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された保護制御弁（２４０）と、
前記主制御弁（２３０）および前記保護制御弁（２４０）と通信可能に結合されたコントローラ（２５０）とを備え、前記コントローラ（２５０）は、
前記エンジン（１００）の状態を判定し、
前記エンジン（１００）の前記状態に少なくとも部分的に基づいて油圧流体の制御された量が前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）に、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）から流れることを選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御する
ように構成される、ピッチ制御ユニット（２０４）とを備えるプロペラ制御システム（２００）と
を備える、エンジン（１００）。
［実施態様２］
前記状態が、過速度状態である、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様３］
前記状態が、エンジン（１００）故障状態であり、前記油圧流体の制御された量が、前記プロペラブレード（１５０）をフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様４］
前記コントローラ（２５０）が、前記状態が過速度状態またはエンジン（１００）故障状態のいずれかである場合、前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの前記油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御するように構成される、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様５］
前記保護制御弁（２４０）が、電気油圧サーボ弁（２４２）によって制御される、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様６］
前記主制御弁（２３０）が、電気油圧サーボ弁（２３２）によって制御される、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様７］
前記コントローラ（２５０）が、全自動デジタルエンジンプロペラ統合コントロールを備えている、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様８］
前記プロペラ制御システム（２００）が、
前記プロペラブレード（１５０）と一体的に前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能な回転構成要素（１３０、１３２、１３６）と、
前記回転構成要素（１３０、１３２、１３６）の回転速度を検知するための主速度センサ（２３４）であって、前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合される主速度センサ（２３４）と、
前記回転構成要素（１３０、１３２、１３６）の前記回転速度を検知するための保護速度センサ（２４４）であって、前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合される保護速度センサ（２４４）とをさらに備える、実施態様１に記載のエンジン（１００）。
［実施態様９］
軸方向（Ａ）、半径方向（Ｒ）、および円周方向（Ｃ）を画定するエンジン（１００）によって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）のプロペラ制御システム（２００）であって、前記可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）は、前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能であり、前記円周方向（Ｃ）に沿って間隔を置いて配置された複数のプロペラブレード（１５０）であって、各プロペラブレード（１５０）は、各々が前記半径方向（Ｒ）に延びるそれぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に複数のブレード角度で回転可能であるプロペラブレード（１５０）を備え、前記プロペラ制御システム（２００）は、
前記複数のブレード角度で前記複数のプロペラブレード（１５０）を調整するためのピッチ作動アセンブリ（２０２）と、
ピッチ制御ユニット（２０４）であって、
前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された主制御弁（２３０）と、
前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に可能にするように構成された保護制御弁（２４０）と、
前記主制御弁（２３０）および前記保護制御弁（２４０）と通信可能に結合されたコントローラ（２５０）とを備え、前記コントローラ（２５０）は、
過速度状態およびエンジン（１００）故障状態のうちの１つである、前記エンジン（１００）の状態を判定し、
判定された前記状態に少なくとも部分的に基づいて油圧流体の制御された量が前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）に、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）から流れることを選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御する
ように構成される、ピッチ制御ユニット（２０４）と
を備える、プロペラ制御システム（２００）。
［実施態様１０］
前記状態が、前記エンジン（１００）故障状態であり、前記油圧流体の制御された量が、前記プロペラブレード（１５０）をフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である、実施態様９に記載のプロペラ制御システム（２００）。
［実施態様１１］
前記コントローラ（２５０）が、前記保護制御弁（２４０）を制御するための保護論理モジュール（２５７）を含み、前記保護論理モジュール（２５７）が、過速度論理モジュール（２５８）と、フェザリング論理モジュール（２６０）とを含む、実施態様９に記載のプロペラ制御システム（２００）。
［実施態様１２］
前記プロペラ制御システム（２００）が、
前記プロペラブレード（１５０）と一体的に前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能な回転構成要素（１３０、１３２、１３６）と、
前記回転構成要素（１３０、１３２、１３６）の回転速度を検知するための保護速度センサ（２４４）であって、前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合される保護速度センサ（２４４）と、
前記プロペラブレード（１５０）の前記ブレード角度が判定され得るように前記回転構成要素（１３０、１３２、１３６）の軸方向位置を検知するための保護ブレード角度フィードバックセンサ（２４６）とをさらに備え、前記保護ブレード角度フィードバックセンサ（２４６）が、前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合される、実施態様９に記載のプロペラ制御システム（２００）。
［実施態様１３］
前記保護制御弁（２４０）が、電気油圧サーボ弁（２４２）によって制御される、実施態様９に記載のプロペラ制御システム（２００）。
［実施態様１４］
プロペラ制御システム（２００）を使用してパワープラント（１００）によって駆動される可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）を制御するための方法（３００）であって、前記パワープラント（１００）は、軸方向（Ａ）および半径方向（Ｒ）を画定し、コントローラ（２５０）を備え、前記可変ピッチプロペラアセンブリ（１０６）は、前記軸方向（Ａ）を中心に回転可能であり、各々が前記半径方向（Ｒ）に沿って延びるそれぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に調整可能な複数のプロペラブレード（１５０）を有し、前記プロペラ制御システム（２００）は、それぞれのピッチ軸（Ｐ）を中心に前記プロペラブレード（１５０）を作動させるためのピッチ作動アセンブリ（２０２）と、両方が前記コントローラ（２５０）と通信可能に結合された主制御弁（２３０）および保護制御弁（２４０）を備えるピッチ制御ユニット（２０４）とを備え、前記主制御弁（２３０）および前記保護制御弁（２４０）は各々、前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の流れを選択的に制御するように構成され、前記方法（３００）は、
前記パワープラント（１００）を動作させることと、
前記パワープラント（１００）の状態を判定することと、
判定された前記状態に少なくとも部分的に基づいて前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）への、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）からの油圧流体の制御された量を選択的に可能にするように前記保護制御弁（２４０）を制御することと
を含む、方法（３００）。
［実施態様１５］
前記状態を判定する間、前記方法（３００）が、
前記パワープラント（１００）のパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記軸方向（Ａ）を中心とした前記プロペラブレード（１５０）の前記回転速度を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記パワー設定値を前記プロペラブレード（１５０）の前記回転速度とを比較することと
をさらに含む、実施態様１４に記載の方法（３００）。
［実施態様１６］
前記状態が、パワープラント（１００）故障状態であり、前記パワープラント（１００）の前記状態を判定する間、前記方法（３００）が、
前記パワープラント（１００）のパワー設定値を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記パワープラント（１００）のトルク出力を示す１つまたは複数の信号を取得することと、
前記パワー設定値を前記パワープラント（１００）の前記トルク出力と比較することと
をさらに含み、
前記保護制御弁（２４０）が、前記油圧流体の制御された量が前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）に、または前記ピッチ作動アセンブリ（２０２）から流れることを選択的に可能にする場合、前記制御された量が、前記プロペラブレード（１５０）をフルフェザー位置に位置決めするのに十分な量である、実施態様１４に記載の方法（３００）。
［実施態様１７］
前記保護制御弁（２４０）が、電気油圧サーボ弁（２４２）によって制御される、実施態様１４に記載の方法（３００）。
【符号の説明】
【００９４】
１００  ガスタービンエンジン
１０２  軸方向中心線
１０３  第１の端部
１０４  コアタービンエンジン
１０５  第２の端部
１０６  プロペラアセンブリ
１１０  圧縮機セクション
１１２  燃焼セクション
１１４  タービンセクション
１１６  排気セクション
１１８  コア空気流路
１２０  環状入口
１２２  排気出口
１２６  高圧タービン（ＨＰＴ）
１２８  パワータービン
１３０  圧縮機シャフト
１３２  パワーシャフト
１３４  プロペラギアボックス
１３６  プロペラシャフト
１３７  フランジ
１３８  ギアボックスハウジング
１４０  ギアトレイン
１４２  スターギア
１４４  遊星ギア
１４６  環状ギア
１４８  空気の量
１５０  プロペラブレード
１５２  空気の第１の部分
１５４  空気の第２の部分
１５６  圧縮空気
１５８  燃焼ガス
１６０  排気ガス
１６２  ハブ
１６３  スピナ
１６６  シリンダ
１６７  内側面
１６８  制御ピストン
１６９  外側面
１７０  ベータチューブ
１７２  フェザースプリング
１７３  第１のチャンバ
１７４  第２のチャンバ
１７６  オリフィス
１７８  プロペラピッチアクチュエータ
１８０  作動レバー
１８２  釣合おもり
１８４  ピストンロッド
１８６  油移送ベアリング
２００  プロペラ制御システム
２０２  ピッチ作動アセンブリ
２０４  ピッチ制御ユニット
２０６  パワーレバー
２１０  高圧ポンプ
２１２  潤滑油供給源
２１４  潤滑油供給導管
２１６  圧力リリーフ弁
２１８  ＨＰ導管
２２０  ピッチ供給導管
２２２  地上ギャラリ
２２４  ドレン
２３０  主制御弁
２３２  電気油圧サーボ弁（ＥＨＳＶ）
２３４  主速度センサ
２３６  主ブレード角度フィードバックセンサ
２４０  保護制御弁
２４２  電気油圧サーボ弁（ＥＨＳＶ）
２４４  保護速度センサ
２４６  保護ブレード角度フィードバックセンサ
２５０  コントローラ
２５１  プロセッサ
２５２  メモリデバイス
２５３  データ
２５４  命令
２５５  通信インターフェース
２５６  主ロジック
２５７  保護ロジック
２５８  過速度論理モジュール
２６０  フェザリング論理モジュール
２７０  グランドベータイネーブル弁（ＧＢＥＶ）
２７２  グランドベータイネーブルソレノイド（ＧＢＥＳ）
２８０  トルクセンサ
３００  方法
Ａ  軸方向
Ｃ  円周方向
Ｐ  ピッチ軸
Ｒ  半径方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2019051926000001.pdf