Способ управления положением поворотных направляющих лопаток входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к авиадвигателестроению. Способ управления положением поворотных направляющих лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) и устройство для его осуществления позволяют повысить надежность и ресурс ГТД. По измеренным значениям температуры T^*_вх на входе в двигатель и частот n_в и n_к вращения вентилятора и компрессора с помощью арифметических блоков 1 и 6, преобразователей 2, 9 и 7, сумматора 3, блока 4 умножения и интегратора 5 формируется сигнал ϕ_вна положения входного направляющего аппарата, по которому формируется управляющий сигнал на исполнительный механизм 8. Формирование значения ϕ_вна производится с учетом поправки, определяемой с помощью блоков 10, 12 и 13 расчета частоты вращения, поправки и коэффициента поправки и сумматора 11. Способ позволяет повысить его точность. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к управлению механизмами изменения геометрии проточной части компрессоров высокого давления (КВД) двухконтурного газотурбинного двигателя (ГТД). Цель изобретения - повышение точности управления путем учета расхода воздуха в вентиляторе на переменных режимах. На фиг. 1 изображена структурная схема первого варианта устройства для реализации способа; на фиг. 2 - структурная схема второго варианта устройства для реализации способа. Устройство для осуществления способа управления положением поворотных направляющих лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора газотурбинного двигателя (фиг.1) содержит последовательно соединенные первый арифметический блок 1, первый преобразователь 2, первый сумматор 3, блок 4 умножения, интегратор 5, второй арифметический блок 6, второй преобразователь 7 и исполнительный механизм 8, третий преобразователь 9, входом подключенный к выходу арифметического блока 1, а выходом - к второму входу первого сумматора 3. Кроме того, устройство содержит блок 10 расчета частоты вращения, второй сумматор 11 и блок 12 расчета поправки, блок 13 расчета коэффициента поправки, вход которого подключен к выходу арифметического блока 1, а выход - к второму входу блока 12 расчета поправки, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора 3, второй вход второго сумматора 11 подключен к второму выходу второго арифметического блока 6. Второй вариант устройства (фиг. 2) для реализации способа отличается тем, что по сравнению с первым вариантом, устройство также содержит четвертый преобразователь 14, подключенный к второму входу второго сумматора 11. Способ осуществляют следующим образом. В устройство (фиг. 1 и фиг.2) измеряются температура Т^*_вх воздуха на входе в двигатель и частоты n_в и n_к вращения вентилятора и компрессора. В арифметическом блоке 1 по Т^*_вх и n_в определяется приведенная по температуре на входе в двигатель частота n_в.пр вращения вентилятора по зависимости n_в.пр=n_в , где n_в - измеренная частота вращения вентилятора; Т_вх - измеренные температуры воздуха на входе в двигатель. В преобразователе 9 по n_в.пр определяется степень подогрева воздуха в вентиляторе по известной зависимости = f(n_в.пр), где Т^*_к.вх - температура воздуха на входе компрессора. В блоке 4 умножения по сигналу Т^*_вх и сигналу степени подогрева воздуха в вентиляторе, скорректированному в сумматоре 3 корректирующим сигналом с выхода преобразователя 2 и сигналом поправки с выхода блока 12 расчета поправки, определяется температура Т^*_к.вх воздуха на входе компрессора T^*_к.вх= T кор, где кор. - степень подогрева воздуха в вентиляторе, скорректированная в сумматоре 3. При этом кор. = + , где - общий сигнал коррекции в сумматоре 3 степени подогрева воздуха в вентиляторе. При этом = +П, где П - значение сигнала поправки, вычисляемой на выходе блока 12; - сигнал коррекции степени подогрева воздуха в вентиляторе, вычисляемый в преобразователе 2 по сигналу n_в.пр по известной функциональной зависимости =f(n_в.пр) В арифметическом блоке 6 по сигналу измеренной частоты n_к вращения компрессора и сигналу Т^*_к.вх с выхода интегратора 5 определяется приведенная по температуре воздуха на входе в компрессор частота n_ковращения компрессора n_ко=n_к ,
В преобразователе 7 по известной зависимости формируется сигнал угла поворота ϕ_ВНА входного направляющего аппарата (ВНА)
ϕ_ВНА = f(n_ко), и по нему управляющий сигнал на исполнительный механизм 8. Исполнительный механизм "доворачивает" ВНА до требуемого положения. Сигнал поправки n формируется с помощью блока 12 расчета поправки, блока 10 расчета частоты вращения, блока 13 расчета коэффициента поправки и сумматора 11. В первом варианте устройства (фиг.1) на выходе блока 12 расчета поправки формируется сигнал поправки, вычисляемой следующим образом:
П = К(n_ко - n_ко^эт), где К - коэффициент поправки, вычисляемый в блоке 13 расчета коэффициента поправки в функции n_в.пр(К = f(n_в.пр); п_ко - значение приведенной по температуре воздуха на входе в компрессор частоты вращения компрессора, вычисляемой в арифметическом блоке 6;
n_ко^эт - эталонная приведенная по температуре воздуха на входе в компрессор частота вращения компрессора, формируемая блоком 10 расчета частоты вращения для соответствующих значений n_в.пр. Сумматор 11 формирует разницу (n_ко - n_ко^эт) по сигналам с блоков 10 и 13. Во втором варианте устройства (фиг.2) дополнительно используется преобразователь 14, в котором по измеренным значениям n_к и Т^*_вхформируется сигнал приведенной по температуре воздуха на входе в двигатель частоты ⁿк.пр⁼ⁿк ^,, который подается на сумматор 11 (вместо сигнала n_ко с выхода блока 6 устройства по первому варианту). При этом блок 10 расчета частоты вращения формирует для соответствующих значений n_в.пр. значение эталонной приведенной по температуре воздуха на входе в двигатель частоты n_к.пр.^эт вращения компрессора. Следовательно, на выходе блока 12 расчета поправки в устройстве по второму варианту (фиг.2) формируется сигнал поправки П
П = К(_пк.пр - n_к.пр^эт). Способ и устройство для его реализации позволяют повысить точность установления поворотных направляющих лопаток ВНА в 6-8 раз, что приводит к сохранению запасов газодинамической устойчивости, и в конечном итоге - к повышению надежности и ресурса ГТД.

Формула изобретения

1. Способ управления положением поворотных направляющих лопаток входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя путем измерения температуры воздуха на входе в двигатель и частот вращения вентилятора и компрессора, определения приведенной по температуре на входе в двигатель частоты вращения вентилятора, в функции которой определяется степень подогрева воздуха в вентиляторе, определения по степени подогрева воздуха в вентиляторе и температуре вохдуха на входе в двигатель температуры воздуха на входе в компрессор, определения приведенной по температуре воздуха на входе в компрессор частоты вращения компрессора и определения в функции ее значения угла поворота входного направляющего аппарата, формирования по значению угла поворота входного направляющего аппарата управляющего сигнала на исполнительный механизм, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем учета разности расхода воздуха через компрессор на переменных режимах при формировании управляющего воздействия на исполнительный механизм, дополнительно используют предварительно измеренные эталлонные приведенные по температуре воздуха на входе в компрессор или температуре воздуха на входе в двигатель частоты вращения компрессора для условий, при которых определена степень подогрева воздуха в вентиляторе, а управляющий сигнал на исполнительный механизм формируют с учетом поправки П, величину, которой определяют по формуле
П = K(n_ко- n^эт_ко) или
П = K(n_к.пр- n^эт_к.пр)
где K - коэффициент поправки, K = f (n_в.пр);
n_в.пр - приведенная по температуре воздуха на входе в двигатель частота вращения вентилятора;
n_ко - приведенная по температуре воздуха на входе компрессор частота вращения компрессора;
n_ко^эт - эталонная приведенная по температуре воздуха на входе в компрессор частота вращения компрессора;
n_к.пр - приведенная по температуре воздуха на входе в двигатель частота вращения компрессора;
n_к.пp^эт - эталонная приведенная по температуре воздуха на входе в двигатель частота вращения компрессора. 2. Устройство для управления положением поворотных направляющих лопаток входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя, содержащее последовательно соединенные первый арифметический блок, первый преобразователь, первый сумматор, блок умножения, интегратор, второй арифметический блок, второй преобразователь и исполнительный механизм, третий преобразователь, входом подключенный к выходу арифметического блока, а выход - к второму входу первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем учета расхода воздуха в вентиляторе на переменных режимах, оно дополнительно содержит блок расчета частоты вращения, второй сумматор и блок расчета поправки, блок расчета коэффициента поправки, вход которого подключен к выходу арифметического блока, а выход - к второму входу блока расчета поправки, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, второй вход второго сумматора подключен к второму выходу второго арифметического блока. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит четвертый преобразователь, подключенный к второму входу второго сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2