Способ управления газотурбинным двигателем
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что при исправном электронном регуляторе ЭР управляющее воздействие гидромеханического регулятора ГМР корректируют таким образом, чтобы оно было одинаково с управляющим воздействием ЭР, при отказе ЭР корректируют управляющее воздействие ГМР таким образом, чтобы оно плавно за заданное время, величину которого регулируют в зависимости от характеристик конкретного двигателя, изменилось от величины, равной управляющему воздействию ЭР в момент переключения селектора, до величины, сформированной ГМР в зависимости от положения РУД и значения параметров САУ по законам управления, реализованным в ГМР. Технический результат изобретения - повышение надежности работы двигателя за счет введения согласования работы ЭР и ГМР, что обеспечивает плавный перевод управления двигателем на ГМР при отказе ЭР. 1 ил.
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).
Известен способ управления ГТД, реализованный в электронно-гидромеханической САУ супервизорного типа [1]. Способ заключается в том, что с целью повышения точности управления управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется в ограниченном диапазоне электронным корректором.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, реализованный, например, в электронно-гидромеханической САУ двигателя ТВ 7-117, входящего в силовую установку (СУ) самолета Ил-114 [2].
САУ содержит электронный регулятор (ЭР), резервный гидромеханический регулятор (ГМР), селектор и блок исполнительных элементов (ИЭ).
Способ заключается в том, что в ЭР с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, в ГМР с помощью датчиков ГМР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР, формируют управляющее воздействие ГМР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем.
Недостатком этого способа является следующее.
Из-за того, что
- номенклатура датчиков ЭР и ГМР не совпадает;
- точностные характеристики датчиков ЭР лучше, чем у ГМР;
- законы управления, реализованные в ЭР и ГМР, отличаются по количеству и по качеству, управляющие воздействия, формируемые ЭР и ГМР, не совпадают. Рассогласование между ними в зависимости от режима работы ГТД и высоты и скорости полета, например для двигателя ТВ7-117, может изменяться от 5 до 50%.
При переводе управления дозатором с ЭР на ГМР это может привести, например, к резкому изменению положения дозатора топлива или гидроцилиндров механизации компрессора двигателя и, как следствие, к скачкообразному изменению расхода топлива в камеру сгорания ГТД или расхода воздуха через газовоздушный тракт двигателя.
Это может привести к забросу параметров газогенератора (например, температуры газов перед турбиной) или к потере газодинамической устойчивости компрессора ГТД - помпажу.
Это, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы ГТД и, как следствие, снижению безопасности полета летательного аппарата (ЛА).
Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления газотурбинным двигателем, заключающемся в том, что в электронном регуляторе (ЭР) с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры силовой установки (СУ), в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, в гидромеханическом регуляторе (ГМР) с помощью датчиков ГМР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР, формируют управляющее воздействие ГМР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на блок исполнительных элементов (ИЭ) и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем. Дополнительно при исправном ЭР управляющее воздействие ГМР корректируют таким образом, чтобы оно было одинаково с управляющим воздействием ЭР, при отказе ЭР корректируют управляющее воздействие ГМР таким образом, чтобы оно плавно за заданное время, величину которого регулируют в зависимости от характеристик конкретного двигателя, изменилось от величины, равной управляющему воздействию ЭР в момент переключения селектора, до величины, сформированной ГМР в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР.
На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные первый блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), селектор 3 «электроника-гидромеханика», блок 4 исполнительных элементов (ИЭ), последовательно соединенные второй блок 5 датчиков, гидромеханический регулятор 6 (ГМР), первый сумматор 7, первый ключ 8, второй сумматор 9, выход которого подключен к селектору 3, причем второй вход сумматора 7 подключен к выходу ЭР 2, а второй вход сумматора 9 подключен к выходу ГМР 6, выход ключа 8 подключен ко входу запоминающего устройства 10 (ЗУ), выход которого через второй ключ 11 подключен к третьему входу сумматора 9, блок 12 встроенного контроля (БВК), выход которого подключен к управляемым входам ключей 8 и 11, ЗУ 10 и селектора 3.
Устройство работает следующим образом. Электронный регулятор 2 по сигналам датчиков из блока 1 по известным зависимостям (см., например, [3]), формирует управляющее воздействие на ИЭ 4, которые осуществляют требуемые изменения расхода топлива в камеру сгорания двигателя, положения лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора и клапанов (КПВ) перепуска воздуха.
Работоспособность ЭР 2 оценивается БВК 12 по известным принципам (см., например, [3]).
При исправном ЭР 2 селектор 3 находится в положении "электроника" и пропускает в блок 4 ИЭ управляющие команды ЭР 2.
При этом ключ 8 замкнут, а ключ 11 разомкнут, на вход в ЗУ 10 подается величина рассогласования между управляющими воздействиями ЭР 2 и ГМР 6, а на выходе сумматора 9 формируется сигнал, равный управляющему воздействию ЭР 2.
При отказе ЭР 2, обнаруженном БВК 12, по команде БВК 12:
- ЗУ 10 фиксирует величину рассогласования между управляющими воздействиями ЭР 2 и ГМР 6, предшествующую моменту отказа ЭР 2;
- ключ 8 размыкается;
- ключ 11 замыкается;
- на выходе сумматора 9 формируется управляющее воздействие, равное сумме управляющего воздействия ГМР 6 и величины рассогласования между управляющими воздействиями ЭР 2 и ГМР 6 в момент, предшествующий моменту отказа ЭР 2, т.е. равное управляющему воздействию ЭР 2 в момент времени, предшествующий моменту его отказа;
- селектор 3 перекладывается в положение "гидромеханика", в блок 4 ИЭ подается управляющее воздействие с выхода сумматора 9.
Обеспечивается плавный, без резких изменений управляющего воздействия, перевод управления двигателем с ЭР 2 на ГМР 6.
После этого ЗУ 10 за наперед заданное время t начинает плавно уменьшать свой выходной сигнал от величины, равной рассогласованию между управляющими воздействиями ЭР 2 и ГМР 6 в момент, предшествующий моменту отказа ЭР 2, до нуля.
При этом плавно изменяется управляющее воздействие на выходе сумматора 9.
В момент времени t переходный процесс «электроника-гидромеханика» будет плавно завершен, сигналы с выходов ключей 8 и 11 будут равны нулю и на выходе сумматора 9 будет управляющее воздействие ГМР 6, которое через селектор 3 будет подаваться в блок 4 ИЭ.
Таким образом обеспечивается плавный, без забросов, перевод управления с ЭР 2 на ГМР 6, т.е. обеспечивается повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.
Источники информации
1. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД». М.: «Транспорт», 1976 г.
2. «Руководство по эксплуатации двигателя ТВ7-117С», ЛНПО им. В.Я.Климова, Ленинград, 1988 г.
3. Шляхтенко С.М. «Теория авиационных ВРД", М.: «Машиностроение», 1974 г.
4. Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М.: «Машиностроение», 1976 г.
Способ управления газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что в электронном регуляторе (ЭР) с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры силовой установки (СУ), в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, в гидромеханическом регуляторе (ГМР) с помощью датчиков ГМР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР, формируют управляющее воздействие ГМР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на блок исполнительных элементов (ИЭ) и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы двигателя, дополнительно при исправном ЭР управляющее воздействие ГМР корректируют таким образом, чтобы оно было одинаково с управляющим воздействием ЭР, при отказе ЭР корректируют управляющее воздействие ГМР таким образом, чтобы оно плавно, за заданное время, величину которого регулируют в зависимости от характеристик конкретного двигателя, изменилось от величины, равной управляющему воздействию ЭР в момент переключения селектора, до величины, сформированной ГМР в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР.
