Способ и система управления поворотным соплом

 

Способ и система относятся к авиационным газотурбинным двигателям и конкретно к поворотным выхлопным соплам. Способ обеспечивает регулирование величины перемещения трех распределенных по окружности исполнительных механизмов, прикрепленных в соответствующих местах присоединения к приводному кольцу, устанавливаемому в заданное положение для управления вектором тяги в выхлопном сопле газотурбинного двигателя. Задают угловое положение каждого из мест присоединения исполнительных механизмов на окружности и осуществляют независимые вычисления величины перемещения для каждого из исполнительных механизмов с использованием мест присоединения в ответ на команды на поворот вокруг горизонтальной оси и поворот вокруг вертикальной оси. После этого приводятся в действие исполнительные механизмы для осуществления ими соответствующих перемещений с целью установки сопла в заданное положение. В предпочтительном варианте осуществления угловые положения задаются один раз, и тригонометрические функции углов, соответствующих данным угловым положениям, вычисляются и сохраняются в памяти. Система управления содержит средства для задания углового положения каждого из мест присоединения исполнительных механизмов на окружности, средства для независимого вычисления величины перемещения каждого из исполнительных механизмов и средства для приведения в действие исполнительных механизмов. Такой способ и такая система позволяют уменьшить сложность алгоритмов управления и уменьшить потребность в повторяющихся вычислениях. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Способ регулирования величины перемещения, по меньшей мере, трех распределенных по окружности исполнительных механизмов, прикрепленных в соответствующих местах присоединения к приводному кольцу в выхлопном сопле газотурбинного двигателя, включающий в себя следующие операции: задание углового положения каждого из мест присоединения исполнительных механизмов на окружности; независимое вычисление величины перемещения для каждого из исполнительных механизмов с использованием указанных положений мест присоединения в ответ на команды на поворот вокруг горизонтальной оси и поворот вокруг вертикальной оси, и приведение в действие исполнительных механизмов для осуществления ими перемещений на соответствующие величины с целью установки сопла в заданное положение.

2. Способ по п.1, при котором величина перемещения включает в себя составляющие, характеризующие общее скольжение указанного кольца в осевом направлении, его поворот вокруг горизонтальной оси и его поворот вокруг вертикальной оси, причем составляющие, характеризующие поворот вокруг горизонтальной оси (Θ_PIT) и поворот вокруг вертикальной оси (Θ_YAW), содержат тригонометрические функции указанных угловых положений и величина перемещения (А9) определяется следующим уравнением:

А9_м=А9_SLIDE+(R×cosΘ_M)·sinΘ_PIT+(R×sinΘ_M)·sinΘ_YAW,

где индекс "М" представляет собой индекс соответствующего исполнительного механизма;

А9_SLIDE - составляющая, характеризующая одинаковую величину перемещения для каждого исполнительного механизма;

Θ_М - угловое положение;

R - радиус кольца.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий в себя следующие операции: задание указанных угловых положений, по меньшей мере, один раз; вычисление указанных тригонометрических функций указанных угловых положений; сохранение в памяти вычисленных тригонометрических функций угловых положений и использование сохраненных тригонометрических функций при последующем вычислении величины перемещения при изменении команд на поворот вокруг горизонтальной оси и поворот вокруг вертикальной оси.

4. Способ по п.3, при котором величина перемещения исполнительного механизма представляет собой сумму величины скольжения в осевом направлении, произведения синуса заданного по команде угла поворота вокруг горизонтальной оси и косинуса углового положения места присоединения, умноженного на радиус, измеренный от осевой линии указанного кольца, и произведения синуса заданного по команде угла поворота вокруг вертикальной оси и синуса углового положения места присоединения, умноженного на указанный радиус кольца.

5. Способ по п.3, при котором выхлопное сопло имеет четвертый исполнительный механизм, прикрепленный в четвертом месте присоединения к приводному кольцу, находящемуся на окружности между парой из указанных трех исполнительных механизмов, и дополнительно включающий в себя следующие операции: задание углового положения четвертого места присоединения на окружности; вычисление величины перемещения для четвертого исполнительного механизма в ответ на команды на поворот вокруг горизонтальной оси и поворот вокруг вертикальной оси; измерение величины перемещения для каждого из указанных исполнительных механизмов и повторное вычисление величины перемещения для четвертого исполнительного механизма как функции измеренных величин перемещения для указанных трех исполнительных механизмов с целью проверки смещения указанного кольца в общей плоскости.

6. Способ по п.5, при котором повторно вычисленная величина перемещения четвертого исполнительного механизма представляет собой функцию разностей углов между каждым из четырех указанных угловых положений мест присоединения и каждым другим.

7. Способ по п.6, при котором величина перемещения четвертого исполнительного механизма включает в себя дифференциальные тригонометрические функции разностей углов, вычисляют указанные дифференциальные тригонометрические функции при помощи уравнения

сохраняют полученные значения в памяти и затем вычисляют величину перемещения четвертого исполнительного механизма при использовании сохраненных значений функций разностей углов по мере изменения команд на поворот вокруг горизонтальной оси и поворот вокруг вертикальной оси.

8. Способ по п.3, при котором выхлопное сопло дополнительно включает в себя вспомогательные выхлопные створки, присоединенные у задних концов к соответствующим наружным соединительным элементам, в свою очередь присоединенным к приводному кольцу, причем основные выхлопные створки, присоединенные у задних концов к передним концам вспомогательных створок, образуют критическое сечение, имеющее площадь сечения потока, увеличивающуюся в направлении выходного сечения сопла, имеющего площадь сечения потока; и дополнительно включающий в себя следующие операции: задание команд для сопла, включая команды на поворот сопла вокруг горизонтальной оси и поворот сопла вокруг вертикальной оси с целью направления указанного сопла, задание площади критического сечения и отношения площади выходного сечения к площади критического сечения и преобразование команд для сопла в команды для кольца, включая поворот кольца вокруг горизонтальной оси, поворот кольца вокруг вертикальной оси и скольжение кольца с целью установки кольца в заданное положение и, в свою очередь, установки наружных соединительных элементов и вспомогательных створок в заданные положения в ответ на указанные команды.

9. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя применение заданных программ для указанных команд для сопла с целью получения команд для кольца.

10. Способ по п.3, дополнительно включающий в себя следующие операции: измерение величины перемещения каждого из исполнительных механизмов и регулирование величины перемещения исполнительного механизма в замкнутых цепях обратной связи для сведения к минимуму различий между вычисленными и измеренными величинами перемещения исполнительных механизмов.

11. Способ по п.10, включающий в себя вычисление величин скольжения кольца, его поворота вокруг горизонтальной оси и поворота вокруг вертикальной оси, исходя из измеренных величин перемещения и из указанных угловых положений исполнительных механизмов.

12. Способ по п.11, при котором вычисленные величины скольжения кольца, его поворота вокруг горизонтальной оси и поворота вокруг вертикальной оси представляют собой функции тригонометрических функций разностей между каждым из трех угловых положений указанных трех мест присоединения и каждым другим и тригонометрические функции разностей углов вычисляют и сохраняют в памяти для последующего использования.

13. Система управления для регулирования величины перемещения, по меньшей мере, трех распределенных по окружности исполнительных механизмов, прикрепленных в соответствующих местах присоединения к приводному кольцу, устанавливаемому в заданное положение для управления вектором тяги в выхлопном сопле газотурбинного двигателя, содержащая средства для задания углового положения каждого из мест присоединения исполнительных механизмов на окружности; средства для независимого вычисления величины перемещения для каждого из исполнительных механизмов с использованием положений мест присоединения в ответ на команды на поворот вокруг горизонтальной оси и поворот вокруг вертикальной оси и средства для приведения в действие исполнительных механизмов для осуществления ими перемещений на соответствующие величины с целью установки сопла в заданное положение.

14. Система по п.13, в которой средства для задания включают в себя цифровую память, средства вычисления включают в себя программируемый контроллер с цифровым управлением и средства приведения в действие включают в себя гидравлический регулятор, присоединяемый в рабочем положении к каждому из исполнительных механизмов для избирательного выдвижения и отвода их соответствующих выходных тяг.

15. Система по п.14, в которой величина перемещения включает в себя составляющие, характеризующие общее скольжение указанного кольца в осевом направлении, его поворот вокруг горизонтальной оси и его поворот вокруг вертикальной оси, причем составляющие, характеризующие поворот вокруг горизонтальной оси (Θ_PIT) и поворот вокруг вертикальной оси (Θ_YAW), содержат тригонометрические функции указанных угловых положений и величина перемещения (А9) определяется следующим уравнением:

А9_м=А9_SLIDE+(R×CosΘ_M)·sinΘ_PIT+(R×sinΘ_M)·sinΘ_YAW,

где индекс "М" представляет собой индекс соответствующего исполнительного механизма;

А9_SLIDE - составляющая, характеризующая одинаковую величину перемещения для каждого исполнительного механизма;

Θ_M - угловое положение;

R - радиус кольца.

16. Система по п.15, в которой память содержит сохраненные значения тригонометрических функций угловых положений sinΘ_M и cosΘ_M указанных мест присоединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49