КОНТУР ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЙ КОНТАКТОРОВ В ТУРБОМАШИНЕ
CIRCUIT FOR CONTACTORS POSITION DETECTION IN TURBINE MACHINE

Настоящее изобретение касается контура обнаружения индивидуальных положений электрических контакторов, а также его применения для створок реверсоров тяги в турбомашине.
Современные турбомашины содержат множество вычислителей, каждый из которых получает информацию от датчиков, таких как контакторы, и интерпретирует эту информацию для определения действий, которые надо предпринять.
Например, это относится к устройствам реверсирования тяги, часто применяемым для замедления движения самолета и для содействия системе торможения с целью сокращения расстояния, необходимого для остановки самолета.
Как известно, устройство реверсирования тяги содержит множество поворотных створок, которые раскрываются во время торможения и закрыты во время других фаз полета. Каждая створка может быть оборудована, по меньшей мере, тремя контакторами, имеющими два состояния, разомкнутое и замкнутое, при этом один контактор предназначен для выдачи информации об открытом положении створки, второй - для выдачи информации о закрытом положении створки, и последний - о блокировке створки. Кроме того, из соображений безопасности необходимо дублировать каждый контактор для обеспечения надежности информации, направляемой в вычислитель.
Таким образом, понятно, что с увеличением числа контакторов увеличивают число входов и выходов, которые должны сопрягаться с вычислителем, что требует большего габаритного размера для вычислителя и большого числа соединительных проводов между вычислителем и контакторами, находящимися на уровне створок реверсоров тяги.
Чтобы решить эту проблему в своей заявке ЕР0638913А1 заявитель предложил реализовать контур, содержащий двухпозиционные контакторы, установленные параллельно и связанные с резисторами, чтобы сократить число входов и выходов.
Однако предложенные решения имеют ряд недостатков. Действительно, в первом случае отказ одного контактора может повлечь за собой плохое считывание положения других контакторов. Во втором случае можно знать число разомкнутых и замкнутых контакторов, но не иметь возможности уточнения их индивидуального положения.
Настоящее изобретение призвано предложить простое, эффективное и экономичное решение, по меньшей мере, части этих проблем.
В этой связи объектом изобретения является контур обнаружения индивидуальных положений множества электрических контакторов, отличающийся тем, что содержит:
- множество модулей, соединенных параллельно или последовательно и содержащих, каждый, контактор с k разными контактными положениями, в каждом из которых он последовательно соединяется с резистором, связанным с целым значением состояния, заключенным между 1 и k, при этом значения состояния в одном и том же модуле попарно отличаются друг от друга;
- каждый модуль связан с весовым коэффициентом, и эти весовые коэффициенты следуют геометрической прогрессии со знаменателем, превышающим или равным k+1; и тем, что
- значение электрической проводимости (или, соответственно, омического сопротивления) каждого резистора равно его значению состояния, умноженному на весовой коэффициент его модуля.
Сопряжение контура в соответствии с изобретением с вычислителем требует меньшего количества проводов, так как информацию об индивидуальном контактном положении контактора получают посредством измерения общей проводимости контура, если модули соединены параллельно, и посредством измерения общего омического сопротивления, если модули установлены последовательно. Таким образом, количество проводов, соединяющих контур с вычислителем, не зависит от числа контакторов, подключенных в контур параллельно или последовательно.
Согласно изобретению, определение значений проводимости (или, соответственно, сопротивления) посредством перемножения значения состояния и весового коэффициента модуля делает значение общей проводимости (или, соответственно, общего омического сопротивления) контура единственным для данного контактного положения каждого из контакторов. Действительно, полученное значение общей проводимости (или, соответственно, общего омического сопротивления) соответствует разложению этого значения до базового значения, по меньшей мере, равного k+1, что делает его единственным.
Таким образом, единичность значения проводимости (или, соответственно, омического сопротивления) позволяет определять индивидуальные контактные положения каждого из контакторов путем простого измерения проводимости (или, соответственно, омического сопротивления).
Когда модули подключены параллельно и в случае отказа, по меньшей мере, одного контактора, последний оказывается в разомкнутом положении. Это разомкнутое положение равнозначно состоянию 0 контактора, в котором он не участвует в общей проводимости контура. Измерение общей проводимости контура показывает значение общей проводимости, отличное от значения, получаемого, когда контактор находится в контактном положении (то есть соединен с резистором).
Таким образом, параллельное подключение модулей является более предпочтительным, чем последовательное подключение, так как позволяет обнаружить отказ одного или нескольких контакторов, а также точно узнать, какой или какие из этих контакторов неисправны. Надежность контура обнаружения намного повышается, и операции обслуживания упрощаются, поскольку в контуре можно идентифицировать место нахождения неисправного контактора. Кроме того, отказ одного или нескольких контакторов не мешает определению индивидуальных контактных положений работающих нормально контакторов.
Изобретение позволяет уменьшить количество необходимых входов на вычислителе при таком же количестве получаемой информации. Сокращение числа проводов позволяет уменьшить массу соответствующих соединений, что приводит к снижению стоимости.
Кроме того, модульная структура контура позволяет в дальнейшем добавлять дополнительные контакторы, не внося существенных изменений в контур, так как количество проводов в направлении вычислительного устройства не меняется.
Предпочтительно модули соединены параллельно, и совокупность модулей соединена последовательно с дополнительным резистором для образования моста-делителя напряжения, что позволяет снизить влияние температурных перепадов, проявляющихся на каждом из резисторов.
В этой конфигурации ко всей цепи прикладывают напряжение питания и измеряют напряжение на клеммах одного из модулей.
Объектом изобретения является также устройство обнаружения индивидуальных положений створок реверсора тяги турбореактивного двигателя, содержащее описанный выше контур, в котором положение контактора связано с положением створки реверсора тяги.
В этом случае k может быть равно 2, и каждое контактное положение контактора выбрано таким образом, чтобы выдавать информацию о степени открытия или закрытия створки реверсора тяги.
В частном варианте выполнения устройство содержит, по меньшей мере, три контактора на створку, из которых два контактора используют для определения степени закрытия створки, а другой контактор используют для определения степени открытия створки.
Согласно другому отличительному признаку изобретения, резисторы модулей установлены в корпусе, удаленном от контакторов реверсоров тяги и соединенном с вычислителем, что позволяет сохранить схему электропроводки, идентичную известной схеме, между этим корпусом и контакторами, расположенными на уровне реверсоров тяги. Кроме того, на резисторы действует одинаковая температура, так как они установлены в одном корпусе.
Объектом изобретения является также турбомашина, такая как турбореактивный или турбовинтовой авиационный двигатель, отличающаяся тем, что содержит описанные выше контур обнаружения или устройство.
Изобретение и его другие детали, преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - контур обнаружения в соответствии с изобретением, в котором модули установлены параллельно;
Фиг. 2 - версия контура, показанного на фиг. 1;
Фиг. 3 - интегрирование в корпус резисторов контура в соответствии с изобретением;
Фиг. 4 - контур обнаружения в соответствии с изобретением, в котором модули установлены последовательно.
A1
A2
B1
B2
C1
C2
A1
B1
C1
A2
B2
C2
На фиг. 1 показан контур 10 обнаружения в соответствии с изобретением, содержащий установленные параллельно три модуля А, В, С, каждый из которых содержит контактор А', B', C', выполненный с возможностью занимать два контактных положения, в каждом из которых он последовательно соединяется с резистором. Таким образом, контактор A' модуля А соединяется с двумя резисторами R, R (индекс показывает модуль и номер резистора), модуль В соединяется с двумя резисторами R, R, и модуль С соединяется с двумя резисторами R, R. В каждом модуле каждый резистор связан с целым значением состояния, отличным от значений состояния других резисторов модуля. Эти значения состояния являются положительными и заключены между 1 и числом резисторов модуля. В случае, представленном на фиг. 1, резисторы R, R, R связаны с состоянием 1, и резисторы R, R, R связаны с состоянием 2.
0
1
2
Каждый модуль связан с весовым коэффициентом, причем эти весовые коэффициенты следуют геометрической прогрессии со знаменателем 3. Таким образом, модуль А связан с весовым коэффициентом 3, модуль В связан с весовым коэффициентом 3, и модуль С связан с весовым коэффициентом 3.
Электрическую проводимость резистора вычисляют посредством умножения его значения состояния на весовой коэффициент его модуля.
В нижеследующей таблице приведены различные возможные состояния каждого из контакторов трех модулей, а также значения их электрической проводимости в зависимости от весового коэффициента, применяемого к модулю.
Модуль А
Модуль В
Модуль С
R<sub>A1</sub>
R<sub>A2</sub>
R<sub>B1</sub>
R<sub>B1</sub>
R<sub>C1</sub>
R<sub>C1</sub>
Состояние
0
1
2
0
1
2
0
1
2
Весовой коэффициент
3<sup>0</sup>
3<sup>1</sup>
3<sup>2</sup>
Электрическая проводимость (S)
0
1
2
0
3
6
0
9
18
Следует отметить, что эта таблица включает в себя также случай, когда состояние контактора является нулевым, что соответствует разомкнутому контуру, то есть случаю, когда контактор неисправен. В этом случае проводимость такого модуля является нулевой.
В случае контура, показанного на фиг. 1, можно отметить, что контактор модуля А находится в состоянии 2, контактор модуля В находится в состоянии 0, соответствующем разомкнутому положению, и контактор модуля С находится в положении 1. Отсюда следует, что общая проводимость контура равна 2+0+9, то есть 11.
Это значение проводимости является уникальным и соответствует только комбинации состояния 2 для контактора 1 модуля А, состояния 0 для модуля В и состояния 1 для модуля С.
Таким образом, путем простого измерения общей электрической проводимости на клеммах контура можно вывести положение контакторов, а также узнать, находится ли контактор в разомкнутом положении и какой из контакторов находится в этом разомкнутом положении, соответствующем неисправному состоянию.
В следующей таблице учитывается единичность значения общей проводимости электрического контура при различных возможных комбинациях состояний трех модулей А, В и С.
Состояние модуля А
Состояние модуля В
Состояние модуля С
Общая электрическая проводимость (S)
0
0
0
0
1
0
0
1
2
0
0
2
0
1
0
3
1
1
0
4
2
1
0
5
0
2
0
6
1
2
0
7
2
2
0
8
0
0
1
9
1
0
1
10
2
0
1
11
0
1
1
12
1
1
1
13
2
1
1
14
0
2
1
15
1
2
1
16
2
2
1
17
0
0
2
18
1
0
2
19
2
0
2
20
0
1
2
21
1
1
2
22
2
1
2
23
0
2
2
24
1
2
2
25
2
2
2
26
S
Как показано на фиг. 2, все модули соединены параллельно между собой и последовательно с дополнительным резистором R, образуя, таким образом, контур-делитель 12 напряжения, что позволяет снизить влияние температуры на измерение напряжения.
in
out
out
Ко всему контуру прикладывают напряжение питания V. Измеряемым параметром является не проводимость на клеммах модулей, а напряжение V на их клеммах. Вместе с тем, необходимо построить таблицу соответствия между считываемым напряжением V и общей проводимостью контура, так как различные значения напряжения не распределены равномерно в диапазоне целых значений напряжения, как в случае значений проводимости.
Этот вариант представляет особый интерес, когда его применяют в устройстве реверсора тяги, которым оборудованы современные самолеты. В этом случае используют контакторы с двумя контактными положениями (k=2). Резисторы установлены в корпусе 14, удаленном от контакторов А, В, С, благодаря чему на все резисторы действует одинаковая температура, что позволяет ограничить влияние температуры на измерение напряжения (фиг. 3).
Такое устройство реверсирования тяги может содержать несколько створок, каждая из которых связана с множеством двухпозиционных контакторов. В частной конфигурации каждая створка связана, по меньшей мере, с тремя контакторами, два из которых используют для определения степени закрытия створки, а третий используют для определения степени открытия створки. Каждый из двух первых контакторов имеет два положения, позволяющих получить информацию «створка закрыта полностью» или информацию «створка закрыта не полностью». Третий контактор имеет два контактных положения, позволяющих получить информацию «створка открыта полностью» или информацию «створка открыта не полностью».
Таким образом, комбинация этих данных позволяет с уверенностью определять открытое или закрытое состояние данной створки устройства реверсирования тяги.
Устройство в соответствии с изобретением можно применять во всех современных турбомашинах с реверсорами тяги, например с решетками или со створками, поскольку в нем используют известные проводники между корпусом и реверсорами тяги, при этом уменьшилось только число проводников между корпусом и вычислителем.
На фиг. 4 показан контур 16 в соответствии с изобретением, в котором модули расположены последовательно. Работа контура этого типа идентична работе монтажа с параллельными модулями, и рассуждения, связанные с фиг. 1, остаются в силе, когда речь идет об омических сопротивлениях, поскольку в последовательное соединение добавляют резисторы. Вместе с тем, понятно, что в случае последовательного монтажа модулей, как только один контактор выходит из строя (его состояние равно при этом 0), полное сопротивление контура является бесконечным, и невозможно определить, какой из контакторов контура неисправен, и определить, являются ли неисправными несколько контакторов.
Изобретение, описанное со ссылками на чертежи, можно легко обобщить до N модулей, каждый из которых содержит контактор, который может иметь k разных контактных положений. Можно отметить, что число контактных положений k в каждом модуле может отличаться от одного модуля к другому. Например, один модуль может содержать контактор с k разными контактными положениями, а также k1 резисторов, состояния которых заключены между 1 и k1, а другой модуль содержит контактор с k2 разными положениями, а также k2 резисторов, состояния которых заключены между 1 и k2, при k2>k1. В этом случае каждое значение электрической проводимости (или, соответственно, омического сопротивления) каждого из модулей определяют, используя геометрическую прогрессию со знаменателем, превышающим или равным k2+1, чтобы обеспечить единичность общей электрической проводимости (или, соответственно, общего омического сопротивления) контура.