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 на работающем двигателе формируют величину расчетного положения лопаток НА как выходной сигнал звена «чистого» запаздывания, на вход которого подается заданное положение лопаток НА, сравнивают расчетное положение лопаток НА с измеренным положением лопаток НА, если разница между ними больше наперед заданной величины, определенной в ходе стендовых испытаний, формируют сигнал «Отказ канала управления НА» и переводят управление НА на резервный регулятор. Технический результат - повышение надежности работы двигателя за счет повышения контролепригодности САУ, что обеспечивает своевременное обнаружение отказов основного регулятора НА и своевременный перевод управления двигателем на резервный регулятор при отказе основного. 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, заключающийся в том, что по измеренной частоте вращения ротора двигателя по известной зависимости формируют заданное положение лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора двигателя, в соответствии с ним α до заданной частоты вращения удерживают лопатки ВНА в положении «закрыто», после выхода двигателя на режимы, где частота вращения выше заданной, устанавливают лопатки ВНА в положении «открыто» [1].

Недостатком известного способа является его низкая эффективность с точки зрения обеспечения требуемых запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и, как следствие, невозможность использования для управления современными ГТД, а именно турбореактивными двигателями с высокой степенью двухконтурности (ТРДД), такими, например, как двигатели семейства ПС-90А.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, заключающийся в том, что по измеренной частоте вращения ротора двигателя и температуре воздуха на входе в двигатель формируют значение приведенной частоты вращения ротора двигателя, по известной зависимости формируют заданное положение лопаток направляющего аппарата (НА) компрессора двигателя, сравнивают его с измеренным положением лопаток НА, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод лопаток НА [2].

Недостатком этого способа является следующее.

При отказе элемента САУ, например электрогидропреобразователя, формирующего гидравлическую команду на перекладку гидроцилиндров привода лопаток НА, нарушается соответствие между располагаемым расходом топлива в камеру сгорания (КС) двигателя и требуемым расходом 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 по измеренной частоте вращения ротора двигателя и температуре воздуха на входе в двигатель формируют значение приведенной частоты вращения ротора двигателя, по приведенной частоте формируют заданное положение лопаток направляющего аппарата (НА) компрессора двигателя, сравнивают его с измеренным положением лопаток НА, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод лопаток НА, дополнительно на работающем двигателе формируют величину расчетного положения лопаток НА как выходной сигнал звена «чистого» запаздывания, на вход которого подается заданное положение лопаток НА, сравнивают расчетное положение лопаток НА с измеренным положением лопаток НА, если разница между ними больше наперед заданной величины, определенной в ходе стендовых испытаний, формируют сигнал «Отказ канала управления НА» и переводят управление НА на резервный регулятор.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит задатчик 1 режимов работы двигателя, последовательно соединенные задатчик 2 положения сервомотора, первый сумматор 3, электрогидропреобразователь 4 и сервомотор 5, а также последовательно соединенные блок 6 временной задержки и второй сумматор 7, блок 8 нелинейности (БН), ключ 9, первый фильтр 10, причем ключ 9 подключен через второй фильтр 11 к задатчику 1, а к сервомотору 5, соединенному с направляющим аппаратом 12 (НА), подключен датчик 13 положения НА, выход которого соединен с сумматорами 3 и 7. Задатчик 2 выполнен в виде последовательно соединенных блока 14 приведения, блока 15 умножения (БУ), блока 16 вычисления заданного положения НА. Блок 14 подключен к датчику 17 температуры (Твх.) воздуха на входе в двигатель, а БУ 15 - к датчику частоты вращения ротора двигателя (n).

Устройство работает следующим образом.

По приведенной частоте (nпр) вращения ротора двигателя, формируемой по сигналам Твх. (от датчика 17) и n (от датчика 18) в БУ 15 с помощью блока 14, блок 16 формирует заданное положение НА (α на зад.) для данного режима работы двигателя.

Сигнал α на зад. поступает в сумматор 3, где сравнивается с измеренным положением НА (от датчика 13). По величине рассогласования между заданным и измеренным значениями электрогидропреобразователь 4 осуществляет управление НА 12 с помощью сервомотора 5.

При исправных элементах контура управления НА (электрогидропреобразователя 4, сервомотора 5, датчика 13) фактическое положение НА отличается от заданного практически только на динамических режимах. Т.к. величина α на зад. определяется приведенной частотой вращения, которая изменяется плавно, то величина рассогласования в динамически отлаженной системе определяется в определяющей степени транспортным запаздыванием в цепи управления НА. В силу этого расчетное положение (α на расч.) НА определяется с помощью блока 6 временной задержки, настройка которого определяется в процессе сдаточных испытаний САУ на двигателе и корректируется при регламентных работах в процессе эксплуатации. В сумматоре 7 величина α на расч. сравнивается с измеренным положением НА. Если разность между ними больше наперед заданной величины, определенной в ходе стендовых испытаний САУ, на выходе БН 8 формируется сигнал, подаваемый на вход ключа 9.

В случае, если управление НА осуществляет задатчик 2, т.е. двигатель запущен, давление рабочего тела в сервомоторе 5 есть, и, например, в электронно-гидромеханической САУ селектор «электроника-гидромеханика» (на чертеже не показан) находится в положении «электроника», а управление НА осуществляет задатчик 2 с помощью электропреобразователя 4 - все это определяет задатчик 1, который управляет ключом 9, ключ 9 замкнут, сигнал проходит на вход фильтра 10, который по заданному алгоритму формирует сигнал «Отказ канала управления НА». По этому сигналу задатчик 1 переводит управление НА на резервный регулятор (на чертеже не показан).

В случае, если задатчик 2 отключен от управления НА (управление НА изначально осуществляет резервный регулятор), ключ 9 разомкнут и сигнал отказа не формируется.

В случае, если задатчик 2 включился в контур управления НА на работающем двигателе, задатчик 1 формирует сигнал, подаваемый на вход фильтра 11, который обеспечивает задержку на замыкание ключа 9 в течение времени, которое необходимо, чтобы электропреобразователь 4 успел поставить сервомотор 5 в положение, заданное блоком 16.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.

Источники информации

1. Черкасов Б.А. «Автоматика и регулирование ВРД», М.: Машиностроение, 1965.

2. Шляхтенко С.М. Теория авиационных ВРД. - М.: Машиностроение, 1974 г.

Способ управления газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что по измеренной частоте вращения ротора двигателя и температуре воздуха на входе в двигатель формируют значение приведенной частоты вращения ротора двигателя, по приведенной частоте формируют заданное положение лопаток направляющего аппарата (НА) компрессора двигателя, сравнивают его с измеренным положением лопаток НА, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод лопаток НА, отличающийся тем, что дополнительно на работающем двигателе формируют величину расчетного положения лопаток НА как выходной сигнал звена «чистого» запаздывания, на вход которого подается заданное положение лопаток НА, сравнивают расчетное положение лопаток НА с измеренным положение лопаток НА, и, если разница между ними больше наперед заданной величины, определенной в ходе стендовых испытаний, формируют сигнал «Отказ канала управления НА» и переводят управление НА на резервный регулятор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям газотурбинных установок. .

Изобретение относится к вооружению, конкретно к конструкции танков. .

Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения, например к системам регулирования газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к области бронетанковой техники, в частности к азотурбинным двигателям танков. .

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к воздушным турбохолодильным установкам. .

Изобретение относится к газотурбинным установкам

Изобретение относится к поточному каналу для компрессора, который расположен концентрично вокруг проходящей в осевом направлении оси машины и для направления в осевом направлении основного потока ограничен круглой в поперечном сечении ограничительной стенкой, при этом ограничительная стенка имеет множество распределенных по окружности проходов обратного потока, через которые ответвляемый из основного потока в месте отбора частичный поток направляется обратно в основной поток в лежащем по потоку выше места отбора месте ввода, и который содержит расположенные лучевидно в поточном канале перья лопаток лопаточного венца, при этом вершины перьев лопаток лежат противоположно ограничительной стенке с образованием зазора, при этом перья рабочих лопаток установлены с возможностью движения в заданном направлении вращения вдоль окружности ограничительной стенки, или ограничительная стенка установлена с возможностью движения в заданном направлении вращения относительно перьев направляющих лопаток лопаточного венца

Изобретение относится к компрессору газотурбинного двигателя, оборудованного системой отбора воздуха, а также к газотурбинному двигателю, такому как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, оборудованному компрессором этого типа

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических парогазовых установках с газотурбинными двигателями, паровыми турбинами и котлами-утилизаторами, снабженными блоками дожигающих устройств

Газотурбинный двигатель, например двухконтурный турбореактивный двигатель, включает промежуточный кожух, содержащий выполненную в виде тела вращения внутреннюю стенку, ограничивающую с наружной стороны канал течения первичного потока воздуха и средства отбора воздуха. На заднем по потоку конце закрепляется наружный кожух компрессора высокого давления. Средства отбора воздуха находятся в канале этого компрессора высокого давления и связаны на выходе со средствами повторного впрыскивания воздуха в переднюю по потоку часть этого компрессора высокого давления. Средства отбора воздуха связаны со средствами повторного впрыскивания воздуха при помощи кольцевого коллектора, охватывающего внутреннюю выполненную в форме тела вращения стенку промежуточного кожуха по потоку перед компрессором высокого давления. Они располагаются в радиальном направлении между этой выполненной в форме тела вращения внутренней стенкой и выполненной в форме тела вращения наружной стенкой промежуточного кожуха, которая ограничивает с внутренней стороны канал течения вторичного потока воздуха газотурбинного двигателя. Изобретение позволяет упростить запитывание кольцевого коллектора воздухом не увеличивая массу и длину газотурбинного двигателя. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления заклиненным сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором. Способ включает определение, заклинен ли сопловой аппарат; подачу команды первой турбине увеличить минимальное опорное значение скорости, если сопловой аппарат заклинен; проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; подачу команды компрессору увеличить поток отбираемого на вход тепла от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен; проверку, продолжает ли сопловой аппарат оставаться заклиненным; и подачу команды компрессору увеличить угол входного направляющего аппарата от текущей величины до максимальной величины, если сопловой аппарат заклинен. Также представлены система для устранения заклинивания сопел и машиночитаемый носитель, содержащий выполняемые компьютером команды, которые при их выполнении реализуют способ согласно изобретению. Изобретение позволяет устранить заклинивание соплового механизма. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Компрессор (1) турбореактивного двигателя летательного аппарата содержит решетку (2) неподвижных лопаток и систему для отбора воздуха на уровне проходов (5) между двумя лопатками (3) через щели (6), выполненные в упомянутой стенке (4). Лопатки (3) установлены на стенке (4) и образуют между собой проходы (5) для пропускания воздуха. Щели выполнены дискретно в виде множества отверстий (O1, O2, O3, O4), размещенных одно за другим в направлении (Е) потока воздуха. Высшее по потоку отверстие (O1) каждой щели (6) имеет площадь сечения, превышающую площади сечений остальных находящихся ниже по потоку отверстий (O2, O3, O4) щели (6). Количество и сечение отверстий (O2, O3, O4), находящихся ниже по потоку, могут быть изменены в зависимости от заданного расхода всасывания. Техническое решение, предложенное настоящим изобретением, заключается, таким образом, в отборе воздуха на уровне проходов между двумя лопатками с помощью множества отверстий, выполненных одно за другим в направлении потока воздуха и замещающих единственное отверстие. Распределение всасывания на несколько отверстий позволяет исключить рециркуляцию, которая происходила бы в единственном отверстии. Достигается уменьшение вторичных потерь в лопаточном колесе, предупреждение отрывов потока. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления ГТД

Наверх