Система топливопитания газотурбинного двигателя
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что в составе системы топливопитания электронасос высокого давления выполнен в виде центробежного насоса с электроприводом, а дозирующий механизм - в виде электромеханизма дросселирующего типа. Технический результат изобретения - повышение надежности работы двигателя за счет использования центробежного насоса, за счет применения комбинированного способа изменения расхода топлива в камеру сгорания ГТД и за счет исключения из состава системы подкачивающего насоса и клапана поддержания постоянного перепада давления топлива. 1 ил.
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).
Известна система топливопитания ГТД, содержащая электронный регулятор (ЭР), резервный гидромеханический регулятор (ГМР), включающий в себя насос, работающий от коробки приводов ГТД, и блок исполнительных элементов (ИЭ) [1].
Недостатком известной системы является следующее: ее низкая эффективность на ряде режимов работы ГТД.
Насос, работающий от коробки приводов двигателя, на запуске ГТД при низкой частоте вращения ротора компрессора, являющегося приводом коробки приводов, из-за недостаточной производительности не обеспечивает подачу топлива в количестве, необходимом для перекладки гидроцилиндров механизации ГТД и топливопитания камеры сгорания (КС).
Применение насоса большей производительности, обеспечивающего расход, необходимый на участке запуска ГТД, приводит к существенному подогреву топлива на основных режимах работы двигателя и снижает надежность работы ГМР.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является система топливопитания ГТД, содержащая электронный регулятор (ЭР), вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные подкачивающий насос (ПН), электронасос высокого давления (ЭН ВД), выполненный в виде шестеренного насоса с электроприводом, дозирующий механизм (ДМ) с клапаном поддержания постоянного перепада давления топлива, причем управляемые входы ПН, ЭН ВД, ДМ подключены к выходу ЭР, запорный клапан форсунок (ЗК) КС [2].
Недостатком этой системы является следующее.
Шестеренный насос обладает недостаточным ресурсом, уступающим межремонтному ресурсу современного ГТД. Это может привести к необходимости досрочной замены насоса.
Для нормальной работы шестеренного насоса на всех режимах работы ГТД и полета самолета требуется подкачивающий насос повышения давления топлива на входе в шестеренный насос.
КПД шестеренного насоса зависит от вязкости перекачиваемого топлива.
Наличие в системе клапана поддержания постоянного перепада давления топлива снижает надежность работы ГМР.
Все это снижает надежность работы ГТД в целом.
Целью изобретения является повышение качества работы системы топливопитания и, как следствие, повышение надежности ГТД.
Поставленная цель достигается тем, что в составе системы топливопитания ГТД, содержащей электронный регулятор, вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные электронасос высокого давления и дозирующий механизм, причем управляемые входы электронасоса высокого давления и дозирующего механизма подключены к выходу электронного регулятора, запорный клапан коллектора форсунок КС, подключенный к выходу дозирующего механизма, электронасос высокого давления выполнен в виде центробежного насоса с электроприводом, а дозирующий механизм - в виде электромеханизма дросселирующего типа.
На чертеже представлена структурная схема заявляемой системы топливопитания ГТД.
Устройство содержит ЭР 1, вход которого соединен с датчиками 2 параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные ЭН ВД и ДМ 4, управляемые входы которых подключены к выходу ЭР 1, ЗК 5, подключенный к выходу ДМ 4.
Устройство работает следующим образом.
ЭР 1 по сигналам датчиков 2 по известным зависимостям (см., например, [3]), формирует управляющие воздействия на ЭН ВД 3 и ДМ 4, например:
- на переходных режимах работы ГТД изменение расхода топлива происходит по командам ЭР 1 за счет изменения частоты вращения ЭН ВД 3 (для центробежного насоса справедлива зависимость производительности от частоты вращения (см., например, [4]).
- на установившихся режимах работы ГТД поддержание параметров ГТД осуществляется по командам ЭР 1 с помощью ДМ 4.
Центробежный насос обладает большим ресурсом, работоспособен на любых видах топлива.
Его применение позволяет исключить из состава системы подкачивающий насос.
Кроме того, реализация в системе двух способов регулирования расхода топлива: за счет изменения частоты вращения насоса и за счет изменения гидравлического сопротивления топливного тракта с помощью электромеханизам дросселирующего типа, повышает отказоустойчивость системы топливопитания.
Все это в комплексе позволяет повысить надежность работы ГТД.
Источники информации
1. «Руководство по эксплуатации двигателя ТВ7-117С», ЛНПО им. В.Я.Климова, Ленинград, 1988 г.
2. «II Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века». Сборник тезисов. Том III.», ЦИАМ, г.Москва, 2005 г.
3. Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М., «Машиностроение», 1976 г.
4. Т.М.Башта «Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств», М., «Оборонгиз», 1961 г.
Система топливопитания газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая электронный регулятор (ЭР), вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные электронасос высокого давления (ЭН ВД) и дозирующий механизм, причем управляемые входы ЭН ВД и ДМ подключены к выходу ЭР, запорный клапан от коллектора форсунок камеры сгорания (КС) ГТД подключенный к выходу ДМ, отличающаяся тем, что электронасос высокого давления выполнен в виде центробежного насоса с электроприводом, а дозирующий механизм - в виде электромеханизма дросселирующего типа.
