Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к способам регулирования турбореактивного двигателя в зависимости от целей полета самолета, в частности обеспечения максимальной продолжительности и дальности полета. Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя включает управление суммарным расходом топлива в форсажной камере сгорания по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель и давлению воздуха за компрессором, измерение расхода топлива для первого и второго форсажных коллекторов при поддержании одинакового суммарного расхода топлива в зависимости от давления воздуха за компрессором и температуры воздуха на входе в двигатель, измерение значения тяги и определения удельного расхода топлива, построение зависимости удельного расхода топлива от тяги при разных соотношениях топлива, подаваемого в первый и второй форсажный коллекторы, и установление соотношения топлива, подаваемого в первый и второй форсажный коллекторы, обеспечивающего минимальный удельный расход топлива при заданных значениях тяги. Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя на форсированном сверхзвуковом режиме, режимах перегона самолета, а также увеличить дальность и продолжительность полета самолета. 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к способам регулирования турбореактивного двигателя (ТРД) в зависимости от целей полета самолета, в частности обеспечения максимальной продолжительности и дальности полета.

Известен способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя, включающий в себя поддержание суммарного расхода топлива через топливные коллекторы форсажной камеры в зависимости от давления за компрессором на максимальном форсированном режиме работы двигателя (Ю.Н. Нечаев «Законы управления и характеристики авиационных силовых установок», Москва, Машиностроение, 1995, с. 287-288).

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является известный способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания, где по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению рычага управления двигателем (РУД) и расходу топлива в основную камеру сгорания управляют расходом топлива в форсажной камере сгорания. Дополнительно на установившихся форсажных режимах измеряют давление и температуру газов в форсажной камере сгорания, подают возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью направляющих аппаратов компрессора и створок реактивного сопла двигателя. В момент увеличения полноты сгорания форсажного топлива, определяемый по скачкообразному росту давления и температуры газов в форсажной камере сгорания, фиксируют частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель и уменьшают расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в форсажной камере сгорания не снизится до исходной /RU 2386837 C2, Открытое акционерное общество "СТАР", 20.04.2010/.

Данный способ не является оптимальным во всей области эксплуатации газотурбинного двигателя в силу того, что он не обеспечивает наибольшую дальность полета на форсированном сверхзвуковом режиме полета самолета (режимах перегона).

Задача изобретения заключается в повышении экономичности двигателя на форсированном сверхзвуковом режиме, режимах перегона самолета, а также в увеличении дальности и продолжительности полета самолета.

Ожидаемый технический результат заключается в снижении расхода топлива и увеличении дальности полета.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что управляют суммарным расходом топлива в форсажной камере сгорания по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель и давлению воздуха за компрессором, по предложению проводят измерение расхода топлива для первого и второго форсажных коллекторов при поддержании одинакового суммарного расхода топлива в зависимости от давления воздуха за компрессором и температуры воздуха на входе в двигатель, измеряют значения тяги и определяют удельный расход топлива, после чего строят зависимости удельного расхода топлива от тяги при разных соотношениях топлива, подаваемого в первый и второй форсажный коллекторы, и устанавливают соотношение топлива, подаваемого в первый и второй форсажный коллекторы, обеспечивающее минимальный удельный расход топлива при заданных значениях тяги.

Способ согласно изобретению иллюстрируется рисунками 1-4. На рис. 1 и 2 представлены графики, отражающие зависимость Gт.ф1/Р*к от Тв для 1 форсажного коллектора и Gт.ф2/Р*к от Тв для 2 форсажного коллектора соответственно. На рис. 3 представлен график, отражающий зависимость удельного расхода топлива (CR) от тяги (R). На рис. 4 схематично представлена система управления ТРД.

Gт.ф1 - расход топлива через 1 топливный коллектор форсажной камеры;

Gт.ф2 - расход топлива через 2 топливный коллектор форсажной камеры;

Р*к - измеренное давление воздуха за компрессором двигателя;

Тв - измеренная температура воздуха на входе в двигатель;

CR - удельный расход топлива;

R - тяга.

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя реализуется следующим образом. При проведении испытаний на стенде с имитацией полетных условий в регулятор двигателя задают предварительно сформированные алгоритмы управления подачей топлива для 1 и 2 форсажных коллекторов при поддержании суммарного расхода топлива в зависимости от степени повышения давления за компрессором. По измеренным расходам топлива через 1 и 2 коллекторы форсажной камеры, давлению воздуха за компрессором двигателя и температуре воздуха на входе в двигатель строят зависимости Gт.ф./Р*к от Тв.

Рассмотрим графики, представленные на рис. 1 (зависимость Gт.ф1/Р*к от Тв для 1 форсажного коллектора) и рис. 2 (Gт.ф2/Р*к от Тв для второго форсажного коллектора).

кривая 1 - штатный 1 алгоритм управления, обеспечивающий заданные тяговые характеристики (расход топлива в первом и втором коллекторах форсажной камеры одинаковый, т.е. на первый и второй коллекторы подают по 50% от суммарного расхода топлива);

кривая 2 - дополнительный 2 алгоритм управления подачей топлива (на первый коллектор подают 40% от суммарного расхода топлива, а на второй - 60% от суммарного расхода топлива);

кривая 3 - дополнительный 3 алгоритм управления подачей топлива (на первый коллектор подают 60% от суммарного расхода топлива, а на второй - 40% от суммарного расхода топлива).

Суммарный расход топлива через 1 и 2 топливный коллекторы форсажной камеры постоянен, что можно выразить следующими уравнениями:

, где

Gт.ф1 по 1 алг. - расход топлива через 1 топливный коллектор форсажной камеры по первому алгоритму управления,

Gт.ф2 по 1 алг - расход топлива через 2 топливный коллектор форсажной камеры по первому алгоритму управления,

Gт.ф1 по 2 алг. - расход топлива через 1 топливный коллектор форсажной камеры по второму алгоритму управления,

Gт.ф2 по 2 алг. - расход топлива через 2 топливный коллектор форсажной камеры по второму алгоритму управления,

Gт.ф1 по 3 алг.- - расход топлива через 1 топливный коллектор форсажной камеры по третьему алгоритму управления,

Gт.ф2 по 3 алг. - расход топлива через 2 топливный коллектор форсажной камеры по третьему алгоритму управления.

Для каждого алгоритма управления при требуемых условиях полета выполняют измерения тяги (R) и суммарного расхода топлива (Gт.ф), после чего определяют удельный расход топлива CR=Gт.ф/R и строят зависимость CR=f(R) (рис. 3), где

CR - удельный расход топлива;

R - тяга;

кривая 1 - зависимость CR=f(R) для 1 алгоритма управления (штатного);

кривая 2 - зависимость CR=f(R) для 2 алгоритма управления;

кривая 3 - зависимость CR=f(R) для 3 алгоритма управления.

По заданному значению тяги определяют наименьший удельный расход топлива CR и соответствующий данному расходу алгоритм управления поддержания заданного перепада давления на турбинах. Алгоритм управления с наименьшим удельным расходом топлива вводят в регулятор двигателя. В соответствии с выбранным алгоритмом управления расход топлива, подаваемого в первый и второй коллекторы, может быть разным.

Система управления ТРД (рис. 4) включает: ТРД 1 как объект управления, датчик 2 расхода топлива, характеризующий подачу топлива в 1 форсажный коллектор, датчик 3 расхода топлива, характеризующий подачу топлива во 2 форсажный коллектор, датчик 4 давления воздуха за компрессором, датчик 5 температуры воздуха на входе в двигатель, датчик 6 тяги, программный блок 7 управления ТРД.

В таблице 1 отражены удельные расходы топлива CR для алгоритмов управления 1-3 при заданных значениях тяги R=2000 кгс, R=3500 кгс, R=4500 кгс.

Пример 1.

На рис. 3 видно, что при заданном значении тяги R=3500 кгс, соответствующем крейсерскому режиму - режиму максимальной дальности и продолжительности полета, наименьший удельный расход топлива CR=1,260 кг/ч кгс, что соответствует 3 алгоритму управления подачей топлива. Переход с штатного алгоритма управления 1 на алгоритм управления 3 дает снижение удельного расхода топлива CR на 8% и, следовательно, увеличение дальности и продолжительности полета на эту же величину - 8%.

Пример 2.

При заданном значении тяги R=2000 кгс (рис. 3) наименьший удельный расход топлива CR=1,515 кг/ч кгс, что соответствует 3 алгоритму управления подачей топлива. Переход с штатного алгоритма управления 1 на алгоритм управления 3 дает снижение удельного расхода топлива CR на 6% и, следовательно, увеличение дальности и продолжительности полета на эту же величину - 6%.

Пример 3.

При заданном значении тяги R=4500 кгс (рис. 3) наименьший удельный расход топлива CR=1,365 кг/ч кгс, что соответствует 3 алгоритму управления подачей топлива. Переход с штатного алгоритма управления 1 на алгоритм управления 3 дает снижение удельного расхода топлива CR на 7% и, следовательно, увеличение дальности и продолжительности полета на эту же величину - 7%.

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя, включающий управление суммарным расходом топлива в форсажной камере сгорания по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель и давлению воздуха за компрессором, отличающийся тем, что проводят измерение расхода топлива для первого и второго форсажных коллекторов при поддержании одинакового суммарного расхода топлива в зависимости от давления воздуха за компрессором и температуры воздуха на входе в двигатель, измеряют значения тяги и определяют удельный расход топлива, после чего строят зависимости удельного расхода топлива от тяги при разных соотношениях топлива, подаваемого в первый и второй форсажный коллекторы, и устанавливают соотношение топлива, подаваемого в первый и второй форсажный коллекторы, обеспечивающее минимальный удельный расход топлива при заданных значениях тяги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газотурбостроению и авиадвигателестроению, более конкретно - к системам измерения частоты вращения ротора газотурбинных двигателей, имеющих циркуляционную систему смазки подшипниковых опор, включающую системы подачи масла и суфлирования, в частности к системам измерения частоты вращения ротора турбин газотурбинных двигателей наземного использования.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к ограничителям температуры газа перед турбиной, может быть использовано в газотурбинных двигателях летательных аппаратов и позволяет обеспечить возможность настройки ограничителя с учетом полетных условий.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к определению при испытаниях коэффициента расхода газа через сопловой аппарат турбины, и может быть использовано в двухконтурных газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к способам регулирования режимами работы двигателя при его эксплуатации на летательном аппарате по приборной скорости полета в зависимости от предельной осевой нагрузки, действующей на упорный подшипник ротора авиационного газотурбинного двигателя.

Объектом настоящего изобретения является силовая установка, содержащая две моторные группы и коробку механической передачи мощности. Каждая моторная группа механически вращает коробку механической передачи мощности для приведения во вращение главного выходного вала и, следовательно, главного несущего винта упомянутого летательного аппарата по частоте вращения NR.

Изобретение относится к энергетике. Способ смешивания разбавляющего воздуха с горячим основным потоком в системе последовательного сгорания газовой турбины, при этом газовая турбина содержит компрессор, первую камеру сгорания, соединенную ниже по потоку с компрессором, и горячие газы первой камеры сгорания впускают в промежуточную турбину или непосредственно во вторую камеру сгорания.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к системам получения электрической энергии для электроснабжения машин и комплексов объектов нефтедобычи с использованием попутного нефтяного газа в качестве энергоносителя для обеспечения собственных нужд предприятий минерально-сырьевого комплекса, находящихся вдали от действующих систем централизованного электроснабжения без связи с единой энергосистемой.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления электростанцией с комбинированным циклом осуществляется станцией, которая содержит, по меньшей мере, газовую турбину и, по меньшей мере, паросиловую систему генерации, при этом станция приводит в действие, по меньшей мере, один электрический генератор, соединяемый с электрической сетью, при этом газовая турбина содержит компрессор, а паросиловая система генерации содержит паровую турбину, котел-утилизатор и обводной трубопровод.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы энергоустановки с одновальной газовой турбиной, работающей с постоянной скоростью вращения, которая ниже скорости, с которой газовая турбина вращается, когда первый генератор синхронизирован с электрической сетью.

Настоящее изобретение относится к газотурбинной системе генерирования энергии, содержащей генератор с водородным охлаждением, имеющий водород в качестве теплоносителя, хранилище водорода энергоблока, вспомогательное оборудование генератора и систему аварийной подачи энергии, которая содержит топливный элемент, в качестве топлива использующий водород.
Наверх