SISTEMA Y MÉTODO DE CONTROL DE LA POSICIÓN DE LA PUERTA DE ENTRADA DE UNA UNIDAD DE POTENCIA AUXILIAR.

Un sistema de control de una puerta (138) de entrada a una unidad auxiliar de potencia (APU),

que comprende:

una puerta (138) de entrada de la APU que puede desplazarse a una pluralidad de posiciones entre una posición cerrada y una posición de máxima apertura; y caracterizado por

un controlador (150) de la APU adaptado para recibir una señal representativa de la temperatura del gas de escape de la APU y que funciona, como respuesta a ello, suministrando órdenes de posición de la puerta de entrada de la APU; y

un accionamiento (142) acoplado a la puerta (138) de entrada de la APU, estando acoplado además el accionamiento para recibir las órdenes de posición de la puerta de entrada de la APU, y que funciona, como respuesta a ello, desplazando la puerta (138) de entrada de la APU a una posición representativa de la posición de la puerta de entrada de la APU ordenada.

Sistema y método de control de la posición de la puerta de entrada de una unidad de potencia auxiliar La presente invención está relacionada con unidades auxiliares de potencia (APU) de aeronaves y, más en particular, con un sistema y un método para controlar la posición de una puerta de entrada a una APU.

En muchas aeronaves, los principales motores de propulsión no solamente proporcionan la propulsión para la aeronave, sino que también pueden ser usados para accionar otros diversos componentes rotativos, tales como, por ejemplo, generadores, compresores y bombas, para suministrar con ello la potencia eléctrica y/o neumática. Sin embargo, cuando una aeronave está en tierra, sus motores principales pueden no estar funcionando. Más aún, en algunos casos los principales motores de propulsión pueden no ser capaces de suministrar la potencia necesaria para la propulsión, así como la potencia para accionar esos otros componentes rotativos. Por tanto, muchas aeronaves incluyen una o más unidades auxiliares de potencia (APU) para complementar los principales motores de propulsión al proporcionar la potencia eléctrica y/o neumática. Una APU puede ser utilizada también para arrancar los motores de propulsión.

Una APU es, en la mayoría de los casos, un motor de turbina de gas que incluye un sistema de combustión, una turbina de potencia, un compresor y un controlador de la APU. Durante el funcionamiento de la APU, el compresor extrae el aire ambiente a través de un conducto de entrada, comprime el aire, y suministra aire comprimido al sistema de combustión. El sistema de combustión, bajo el control del controlador de la APU, recibe un flujo de combustible desde una fuente de combustible y el aire comprimido desde el compresor, y suministra gas de combustión de alta energía a la turbina de potencia, haciéndola girar. El gas es expulsado después desde la APU 100 a través de un conducto de escape. La turbina de potencia incluye un eje que puede ser utilizado para activar un generador para suministrar energía eléctrica, y para accionar su propio compresor y/o un compresor de carga externa.

Una APU puede ser arrancada utilizando cualquiera de numerosas técnicas. Típicamente, sin embargo, se utiliza un motor de arranque accionado eléctricamente para suministrar un par de arranque al eje. Cuando el eje gira, el compresor extrae aire ambiente a través de la puerta de entrada y el conducto de entrada de la APU, comprime el aire, y suministra el aire comprimido a la cámara de combustión. Simultáneamente, el controlador de la APU, que implementa la lógica de control, controla el flujo de combustible en el sistema de combustión para mantener una relación deseada de combustible/aire. Cuando la velocidad de rotación de la APU alcanza una velocidad predeterminada, y cuando la relación combustible/aire consigue lo que se denomina generalmente “condiciones de apagado”, el controlador de la APU enciende la mezcla combustible/aire. De ahí en adelante, la turbina de potencia de la APU aumenta el par del motor de arranque. Cuando la velocidad de rotación de la APU logra una velocidad operativa predeterminada, el controlador de la APU desenergiza el motor de arranque, y la APU se mantiene por sí misma y se acelera hasta la velocidad operativa.

A partir de lo anterior, se puede comprender que un arranque exitoso de la APU depende de la velocidad de rotación de la APU y de la relación combustible/aire apropiada en la cámara de combustión, lo cual puede depender a su vez del flujo de aire a su través, y por tanto de la presión diferencial de aire a través de la APU. Un flujo de aire demasiado pequeño a través de la APU puede originar altas temperaturas del gas de escape de la APU, lo que a menudo origina un “arranque colgado”, y demasiado flujo de aire puede impedir la ignición del combustible/aire u originar un “apagado” de la mezcla encendida de combustible/aire. Puede comprenderse además que la presión diferencial de aire a través de la APU puede depender de las condiciones del ambiente durante el arranque de la APU.

Aunque la lógica de control actualmente implementada en las APU es segura y generalmente fiable, adolece de ciertos inconvenientes. Por ejemplo, la lógica de control no controla la presión diferencial a través de la APU para asegurar que se logran unas condiciones óptimas de arranque. La presente invención aborda al menos esta necesidad.

Los documentos WO-A-05/55485 y WO-A-2005/016748 divulgan ambos unos sistemas de control de la puerta de entrada de una unidad auxiliar de potencia, con un accionamiento controlado por un controlador de APU.

La presente invención proporciona un sistema de control de la puerta de entrada de una unidad auxiliar de potencia, que comprende:

una puerta de entrada de la APU que puede desplazarse a una pluralidad de posiciones entre la posición cerrada y la posición de máxima apertura; y está caracterizada por un controlador de APU adaptado para recibir una señal representativa de la temperatura del gas de escape de la APU y que funciona, como respuesta a ello, suministrando órdenes de posición de la puerta de entrada de la APU; y un accionamiento acoplado a la puerta de entrada de la APU, estando acoplado además el accionamiento para recibir las órdenes de posición de la puerta de entrada de la APU, y que funciona, como respuesta a ello, desplazando la puerta de entrada de la APU a una posición representativa de la posición de la puerta de entrada de la APU ordenada.

Otras características y ventajas independientes del sistema y método de control preferidos de la puerta de entrada de la APU serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, tomada conjuntamente con los dibujos que se acompañan, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invención.

En los dibujos:

La figura 1 es una vista simplificada de la sección transversal de un ejemplo de modo de realización de la unidad auxiliar de potencia (APU) acoplada un controlador de APU;

La figura 2 es una vista en perspectiva de un modo de realización de una implementación física de la APU ilustrada en la figura 1, acoplada a sistemas de entrada de aire y salida de aire; y Las figuras 3 -5 son diagramas lógicos de control funcional que representan la lógica de control de la puerta de entrada de la APU, en diversas configuraciones operativas, que se implementa en el controlador de APU de la figura 1.

La descripción detallada siguiente es meramente un ejemplo en su naturaleza y no pretende limitar la invención o la aplicación y usos de la invención. Más aún, no hay intención de limitarse por ninguna teoría presentada en los antecedentes precedentes ni en la descripción detallada siguiente.

Volviendo primero a la figura 1, se ilustra una vista en sección transversal simplificada de un ejemplo de modo de realización de una unidad auxiliar de potencia (APU) . La APU 100 incluye un compresor 102, una cámara de combustión 104 y una turbina 106. El aire es dirigido hacia el compresor 102 a través de una entrada 108 de aire. El compresor 102 eleva la presión del aire y suministra aire comprimido tanto a la cámara 104 de combustión como, en el modo de realización representado, a una puerta 110 de salida de aire purgado. En la cámara 104 de combustión, el aire comprimido se mezcla con el combustible que es suministrado a la cámara 104 de combustión desde una fuente de combustible no ilustrada, a través de una pluralidad de toberas 112 de combustible. La mezcla combustible/aire entra en combustión, generando gas de alta energía, que es dirigido después hacia la turbina 106.

El gas de alta energía se expande a través de la turbina 106, donde entrega mucha de su energía y origina la rotación de la turbina 106. El gas escapa después desde la APU 100 a través de una salida 114 de gas de escape. Cuando la turbina 106 gira, acciona, a través de un eje 116 de la turbina, diversos tipos de equipos que pueden estar montados, o acoplados, a la APU 100. Por ejemplo, en el modo de realización representado, la turbina 106 acciona el compresor 102. Se apreciará que la turbina 106 puede ser utilizada también para accionar un generador y/o un compresor de carga y/u otros equipos rotativos, que no están ilustrados en la figura 1 para facilidad de la ilustración.

Como muestra adicionalmente la figura 1, la entrada 108 del compresor está acoplada a un sistema 118 de entrada de aire, y la salida 114 de gas de escape está acoplada a un sistema 122 de escape. El sistema 118 de entrada incluye... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de control de una puerta (138) de entrada a una unidad auxiliar de potencia (APU) , que comprende:

una puerta (138) de entrada de la APU que puede desplazarse a una pluralidad de posiciones entre una posición 5 cerrada y una posición de máxima apertura; y caracterizado por un controlador (150) de la APU adaptado para recibir una señal representativa de la temperatura del gas de escape de la APU y que funciona, como respuesta a ello, suministrando órdenes de posición de la puerta de entrada de la APU; y un accionamiento (142) acoplado a la puerta (138) de entrada de la APU, estando acoplado además el accionamiento para recibir las órdenes de posición de la puerta de entrada de la APU, y que funciona, como respuesta a ello, desplazando la puerta (138) de entrada de la APU a una posición representativa de la posición de la puerta de entrada de la APU ordenada.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que:

el controlador (150) de la APU está adaptado además para recibir una señal de inicialización del arranque de la APU, indicando la señal de inicialización del arranque de la APU que la APU (100) se ha inicializado para el arranque;

el controlador (150) de la APU funciona además, al recibir la señal de inicialización del arranque de la APU, suministrando una orden de posición de la puerta de entrada de la APU representativa de una posición predeterminada de inicio de la puerta de entrada a la APU; y el accionamiento (142) de la puerta de entrada de la APU funciona además, al recibir la orden de posición de la puerta de entrada de la APU, desplazando la puerta (138) de entrada de la APU a una posición representativa de la posición predeterminada de inicio de la puerta de entrada a la APU.