Устройство и способ для временного увеличения мощности

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а более конкретно к устройству (13) и способу временного увеличения мощности по меньшей мере первого турбинного двигателя (5A). Устройство (13) содержит бак (14) охлаждающей жидкости, первый контур (16A) впрыска, соединенный с упомянутым баком (14) и ведущий к по меньшей мере одной форсунке(22), выполненной с возможностью установки выше по потоку от по меньшей мере одной ступени (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A). Этот первый контур (16A) впрыска содержит первый проходной клапан (23), выполненный с возможностью открываться, когда давление превышает предварительно определенное пороговое значение по сравнению с давлением ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени (8) компрессора второго турбинного двигателя (5B) с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке(22) первого контура (16A) впрыска. Достигается автоматическое и быстрое временное увеличение мощности двигателя для компенсации отказа другого двигателя, минимизация дополнительного веса. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к области турбинных двигателей и, в частности, к устройству для временного увеличения мощности, по меньшей мере, первого турбинного двигателя.

В настоящем контексте термин "турбинный двигатель" используется для обозначения любой машины, предоставляющей возможность преобразования тепловой энергии от рабочего тела в механическую энергию посредством расширения упомянутого рабочего тела в турбине. Более конкретно, рабочее тело может быть продуктом сгорания, получающимся в результате химической реакции между топливом и воздухом в камере сгорания. Таким образом, турбинные двигатели, как понятно в настоящем контексте, включают в себя, среди прочего, прямоточные или двухконтурные турбореактивные двигатели, турбовинтовые двигатели, турбовальные двигатели и газовые турбины. В описании ниже термины "выше по потоку" и "ниже по потоку" определяются относительно нормального направления потока рабочего вещества через турбинный двигатель.

В некоторых обстоятельствах может быть желательным временно увеличивать мощность турбинного двигателя. Например, в силовой установке, содержащей множество турбинных двигателей, отказ одного из них может привести к необходимости временного, в течение аварийного периода, увеличения мощности других для того, чтобы компенсировать потерю мощности от турбинного двигателя, который отказал.

Одним из решений, известных специалисту в данной области техники, для получения такого временного увеличения в мощности является впрыск охлаждающей жидкости, состоящей, например, из воды или смеси воды и антифриза, например - метанола, этанола или гликоля, во всасываемый воздух выше по потоку от камеры сгорания. Этот впрыск способствует, прежде всего, охлаждению воздуха выше по потоку от камеры сгорания, за счет чего увеличиваются его плотность и, соответственно, массовый расход кислорода, допускаемого в камеру сгорания. Во-вторых, испарение этой охлаждающей жидкости в камере сгорания способствует значительному увеличению давления и/или объемного расхода ниже по потоку от камеры сгорания, и, таким образом, способствует значительному увеличению механической работы, совершаемой турбиной.

Тем не менее, на борту транспортных средств, и в частности, летательного аппарата, использование такой охлаждающей жидкости ограничено весом охлаждающей жидкости, который может переноситься транспортным средством. В британской патентной заявке GB 2 046 681 A предлагается снабжать летательный аппарат охлаждающей жидкостью из стационарного бака. Тем не менее, это решение, очевидно, является практичным только в случае, если летательный аппарат также является неподвижным или почти неподвижным.

Таким образом, желание иметь дополнительную мощность, доступную в течение периода, который является настолько длительным, насколько возможно, находится в непосредственном конфликте с желанием минимизировать дополнительный вес, который формирует охлаждающая жидкость.

Кроме того, когда целью этого временного увеличения в мощности турбинного двигателя является компенсация отказа другого турбинного двигателя, также желательно, чтобы это увеличение начиналось автоматически и настолько быстро, насколько возможно.

Цель и сущность изобретения

Настоящее изобретение пытается исправить эти недостатки. Более конкретно, настоящее изобретение пытается предложить устройство для временного увеличения мощности, по меньшей мере, первого турбинного двигателя, содержащее бак охлаждающей жидкости, первый контур впрыска, соединенный с упомянутым баком и ведущий к по меньшей мере одной форсунке, выполненной с возможностью установки выше по потоку от упомянутой, по меньшей мере, одной ступени компрессора первого турбинного двигателя, и устройство обеспечивает возможность начинать впрыск охлаждающей жидкости автоматически в случае отказа второго турбинного двигателя.

По меньшей мере, в одном варианте осуществления такого устройства эти цели могут быть достигнуты за счет того, что первый контур впрыска содержит, по меньшей мере, первый проходной клапан, выполненный с возможностью открываться, когда давление выше по потоку от упомянутого первого проходного клапана превышает давление ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора второго турбинного двигателя на величину, большую предварительно определенного порогового значения, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке первого контура впрыска, и что устройство для временного увеличения мощности также включает в себя по меньшей мере один контур наддува, выполненный с возможностью соединения с по меньшей мере одной ступенью компрессора первого турбинного двигателя для наддува упомянутого бака, и включающий в себя обратный клапан для избегания сброса давления в баке.

Посредством этих мер, после того как устройство было активизировано, отказ второго турбинного двигателя, ведущий к падению в давлении, обеспечиваемом его компрессором, вынуждает давление выше по потоку от проходного клапана становиться больше этого давления, обеспечиваемого компрессором, на величину, которая превышает предварительно определенное пороговое значение для открытия проходного клапана, тем самым, начиная открытие проходного клапана и течение охлаждающей жидкости по направлению к форсунке. Поскольку давление выше по потоку от проходного клапана определяется наддувом бака посредством компрессора второго турбинного двигателя, должен или нет этот первый проходной клапан открываться, зависит от разности между давлением, обеспечиваемым, по меньшей мере, первым турбинным двигателем, и давлением, обеспечиваемым вторым турбинным двигателем. Если оба турбинных двигателя работают с одинаковой скоростью, что характерно для штатной ситуаций, эти два давления должны быть практически равны, и чрезмерное давление не будет превышать предварительно определенное пороговое значение, таким образом, первый проходной клапан будет оставаться закрытым. Напротив, если скорость второго турбинного двигателя уменьшается относительно скорости первого турбинного двигателя в результате отказа, давление, обеспечиваемое первым турбинным двигателем, в сравнении с давлением, обеспечиваемым вторым турбинным двигателем, может вынуждать первый проходной клапан открываться и давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к форсунке.

При открытом проходном клапане наддув бака приводит к движению вперед потока охлаждающей жидкости через первый контур впрыска. Таким образом, расход охлаждающей жидкости, которая впрыскивается через первый контур впрыска, регулируется пассивным образом за счет разности между давлением в баке и атмосферным давлением, тем самым, естественно обеспечивая компенсацию, по меньшей мере частично, уменьшения в производительности первого турбинного двигателя на большой высоте, впрыскивая с более значительным расходом охлаждающую жидкость в него.

В частности, для того, чтобы продолжать наддув бака одинаково хорошо как в случае отказа второго турбинного двигателя так и в случае отказа первого турбинного двигателя, устройство для временного увеличения мощности может также содержать второй контур наддува для соединения со ступенью компрессора второго турбинного двигателя. Кроме того, бак может содержать по меньшей мере один соленоидный клапан сброса давления и/или, по меньшей мере, один предохранительный клапан, служащие, соответственно, чтобы восстанавливать атмосферное давление в баке, когда турбинные двигатели остановлены, и чтобы избегать того, чрезмерного наддува, когда какой либо из турбинных двигателей превышает допустимую скорость, с целью ограничения механических напряжений, которые возникают вследствие этого наддува.

Желательно не только иметь возможность компенсации отказа второго турбинного двигателя посредством временного увеличения мощности, обеспечиваемой первым турбинным двигателем, также желательно иметь возможность компенсации отказа первого турбинного двигателя посредством временного увеличения мощности, обеспечиваемой вторым турбинным двигателем, и выполнять это одинаковым образом. С этой целью, устройство для временного увеличения мощности может также включать в себя второй контур впрыска, соединенный с упомянутым баком, ведущий, по меньшей мере, к одной форсунке и включающий в себя, по меньшей мере, один проходной клапан, выполненный с возможностью открываться, когда давление превышает предварительно определенное пороговое значение относительно давления ниже по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора первого турбинного двигателя, с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке второго контура впрыска. Это более высокое давление может быть давлением ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора второго турбинного двигателя и/или выше по потоку от проходного клапана второго контура впрыска по сравнению с давлением ниже по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора первого турбинного двигателя.

Даже если отказ одного турбинного двигателя во множестве из более чем двух турбинных двигателей имеет меньшее влияние, настоящее изобретение также применимо к такому множеству. Таким образом, для того, чтобы запускать такое устройство для временного увеличения мощности по меньшей мере первого турбинного двигателя в случае отказа второго турбинного двигателя или третьего турбинного двигателя, первый контур впрыска может также содержать, по меньшей мере, второй проходной клапан, соединенный параллельно с первым проходным клапаном упомянутого первого контура впрыска и выполненный с возможностью открываться, когда давление превышает предварительно определенное пороговое значение относительно давления ниже по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора третьего турбинного двигателя, с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке первого контура впрыска. Параллельная конфигурация двух проходных клапанов, таким образом, делает возможным начало течения охлаждающей жидкости по направлению к по меньшей мере одной форсунке как в случае отказа второго турбинного двигателя, так и в случае отказа третьего турбинного двигателя. Кроме того, устройство может иметь один контур впрыска для каждого турбинного двигателя, с каждым параллельно соединенным проходным клапаном, соответствующим соответствующему одному из других турбинных двигателей.

Каждый контур впрыска может также включать в себя дополнительный клапан выше по потоку от упомянутого по меньшей мере одного проходного клапана. Этот дополнительный клапан служит, чтобы активировать или деактивировать контур впрыска, в частности, чтобы избегать впрыска охлаждающей жидкости в ситуациях, в которых это считается необязательным.

Настоящее описание также предоставляет силовую установку, содержащую по меньшей мере первый турбинный двигатель, второй турбинный двигатель, и такое устройство для временного увеличения мощности, по меньшей мере, первого турбинного двигателя, при этом упомянутая форсунка первого контура впрыска установлена выше по потоку от упомянутой ступени компрессора первого турбинного двигателя, и первый проходной клапан первого контура впрыска соединен с упомянутой ступенью компрессора второго турбинного двигателя для того, чтобы управлять упомянутым первым проходным клапаном.

Кроме того, настоящее описание также относится к летательному аппарату, такому как, например, винтокрылый летательный аппарат, который включает в себя такую силовую установку.

Настоящее описание также относится к способу временного увеличения мощности первого турбинного двигателя, при этом первый проходной клапан первого контура впрыска, соединенного с баком для впрыска жидкости и ведущего, по меньшей мере, к одной форсунке выше по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора первого турбинного двигателя, открывается, когда давление выше по потоку от упомянутого первого проходного клапана больше давления ниже по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора второго турбинного двигателя на величину, которая превышает предварительно определенное пороговое значение, с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать через первый контур впрыска и впрыскиваться посредством упомянутой форсунки выше по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора первого турбинного двигателя, упомянутый бак наддувается посредством по меньшей мере одного контура наддува, соединенного, по меньшей мере, с одной ступенью компрессора первого турбинного двигателя и включающего в себя проходной клапан для избегания сброса давления в баке.

Краткое описание чертежей

Изобретение может быть хорошо понято, а его преимущества лучше видны по прочтении последующего подробного описания варианта осуществления, предоставленного в качестве неограничивающего примера. Описание ссылается на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 - это схема летательного аппарата, имеющего силовую установку с первым вариантом осуществления устройства для временного увеличения мощности;

Фиг. 2 - это схема силовой установки летательного аппарата на фиг. 1;

Фиг. 3 - это схема силовой установки со вторым вариантом осуществления устройства для временного увеличения мощности;

Фиг. 4 - это схема силовой установки с третьим вариантом осуществления устройства для временного увеличения мощности; и

Фиг. 5 - это схема четвертого варианта осуществления устройства для временного увеличения мощности.

Подробное описание изобретения

Первый чертеж показывает винтокрылый летательный аппарат 1, более конкретно - вертолет, имеющий несущий винт 2 и хвостовой винт 3, которые соединены, чтобы приводиться в действие посредством силовой установки 4. Силовая установка 4, как показано, имеет два турбинных двигателя, более конкретно, первый турбовальный двигатель 5A и второй турбовальный двигатель 5B с соответствующими выходными валами 6, которые соединены с главным редуктором 7 для привода несущего винта 2 и хвостового винта 3.

Силовая установка 4 показана более подробно на фиг. 2. Каждый турбовальный двигатель 5A, 5B содержит компрессор 8, камеру 9 сгорания, первую турбину 10, соединенную приводным валом 11 с компрессором 8, и вторую турбину 12 или "свободную" турбину, которая соединена с выходным валом 6. Для того, чтобы компенсировать, по меньшей мере временно, падение в мощности вследствие отказа одного из турбовальных двигателей 5A или 5B, силовая установка 4 имеет устройство 13 для временного увеличения мощности от другого турбовального двигателя 5A, 5B, Это устройство 13 содержит бак 14 охлаждающей жидкости, первый контур 15A наддува для наддува бака 14, второй контур 15B наддува для наддува бака 14, первый контур 16A впрыска охлаждающей жидкости и второй контур 16B впрыска охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, содержащаяся в баке 14, может состоять, в качестве примера, из воды или из воды, смешанной с антифризом, таким как метанол, этанол и/или гликоль. Бак 14 имеет соленоидный клапан 18 сброса давления, соединенный с центральным блоком 19 управления летательного аппарата 1. С помощью этого соленоидного клапана 18 центральный блок 19 управления может вызывать сброс давления в баке, например, после того как полет закончен.

Первый контур 15A наддува соединяет бак 14 с местом 20A ввода нагнетаемого воздуха, расположенным ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 первого турбовального двигателя 5A. Он включает в себя обратный клапан 21, ориентированный так, чтобы давать возможность нагнетаемому воздуху протекать от компрессора 8 по направлению к баку 14, но предотвращать сброс давления в баке 14 в противоположном направлении. Второй контур 15B наддува соединяет бак 14 с местом 20B ввода нагнетаемого воздуха, расположенным ниже по потоку, по меньшей мере, от одной ступени компрессора 8 второго турбовального двигателя 5B. Он включает в себя обратный клапан 21, ориентированный так, чтобы давать возможность нагнетаемому воздуху протекать от компрессора 8 по направлению к баку 14, но предотвращать сброс давления в баке 14 в противоположном направлении. Посредством этой избыточности контуров 15A, 15B наддува возможно гарантировать, что давление в баке 14 продолжает повышаться даже в случае отказа турбовального двигателя, с которым соединен другой контур.

Каждый из первого и второго контуров впрыска 16A, 16B соединен с баком 14 и ведет к множеству форсунок 22, установленных выше по потоку от компрессоров 8 первого и второго турбовальных двигателей 5A и 5B. Каждый из этих контуров 16A, 16B впрыска включает в себя соответствующий проходной клапан 23, который является клапаном с жидкостным управлением включением/выключением для пропуска или предотвращения потока охлаждающей жидкости из бака 14 через контуры 16A, 16B впрыска к форсункам 22 выше по потоку от компрессора 8 соответствующего турбовального двигателя 5A, 5B. Этот жидкостно-управляемый проходной клапан 23 имеет поршень 24, установленный с возможностью скольжения в камере 25, представляющей подающий вход 26, управляющий вход 27 и выход 28. Подающий вход 26 и выход 28 находятся на одной и той же стороне поршня 24, который отклоняется к подающему входу 26, в то время как управляющий вход 27 находится на противоположной стороне поршня 24. Таким образом, проходной клапан 23 открывается посредством давления подающего входа 26, которое больше давления управляющего входа 27. Когда эта разница давления превышает пороговое значение, предварительно определенное осевым отклонением поршня 24, проходной клапан 23 открывается, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать через проходной клапан 23.

В каждом из двух контуров 16A, 16B впрыска подающий вход 26 проходного клапана 23 соединен с баком 14, в то время как выход 28 соединен с форсунками 22. При этом, в первом контуре 16A впрыска управляющий вход 27 проходного клапана 23 соединен с трубой 17A, соединенной с местом 20B ввода нагнетаемого воздуха второго турбовального двигателя 5B, в то время как во втором контуре 16B впрыска управляющий вход 27 проходного клапана 23 соединен с трубой 17B, соединенной с местом 20A ввода нагнетаемого воздуха первого турбовального двигателя 5A.

Таким образом, в первом контуре 16A впрыска, проходной клапан 23 управляется давлением охлаждающей жидкости, обеспечиваемым баком 14, которое выше давления сжатого воздуха, подаваемого компрессором 8 второго турбовального двигателя 5B, в то время как во втором контуре 16B впрыска проходной клапан 23 открывается посредством давления той же охлаждающей жидкости, которое выше давления сжатого воздуха, подаваемого компрессором 8 первого турбовального двигателя 5A. Таким образом, пока практически идентичные первый и второй турбовальные двигатели 5A и 5B работают с одинаковой скоростью, эти различия давления равны нулю, и проходные клапаны 23 в обоих контурах 16A и 16B впрыска остаются закрытыми. Однако, в случае отказа второго турбовального двигателя 5B, в то время как первый турбовальный двигатель 5A продолжает работать с нормальной скоростью, давление в баке 14A, который все еще находится под давлением сжатого воздуха, подаваемого компрессором 8 первого турбовального двигателя 5A, является более высоким, чем давление, обеспечиваемое компрессором 8 второго турбовального двигателя 5B через трубу 17A, и оно увеличивается так, чтобы в конечном счете преодолевать смещение, закрывающее поршень 24 проходного клапана 23 первого контура 16A впрыска, тем самым, открывая проход для охлаждающей жидкости с тем, чтобы давать возможность впрыска потока охлаждающей жидкости на расположенном выше по потоку конце компрессора 8 первого турбовального двигателя 5A. Охлаждающая жидкость, когда впрыскивается таким способом в воздушный поток в первом турбовальном двигателе 5A, может, таким образом, временно увеличивать его мощность для того, чтобы компенсировать отказ второго турбовального двигателя 5B. Кроме того, в случае отказа первого турбовального двигателя 5A, в то время как второй турбовальный двигатель 5B продолжает работать с нормальной скоростью, давление в баке 14A, который все еще находится под давлением сжатого воздуха, подаваемого компрессором 8 второго турбовального двигателя 5B, является более высоким, чем давление, обеспечиваемое компрессором 8 первого турбовального двигателя 5A через трубу 17B, и оно продолжает увеличиваться так, чтобы в конечном счете преодолевать смещение, закрывающее поршень 24 проходного клапана 23 второго контура 16B впрыска, тем самым, открывая проход для охлаждающей жидкости с тем, чтобы давать возможность впрыска потока охлаждающей жидкости на расположенном выше по потоку конце компрессора 8 второго турбовального двигателя 5B. Охлаждающая жидкость, впрыснутая таким способом в воздушный поток во втором турбовальном двигателе 5B, может, таким образом, временно увеличивать его мощность с тем, чтобы компенсировать отказ первого турбовального двигателя 5A. В обеих ситуациях расход, с которым охлаждающая жидкость впрыскивается, регулируется пассивным образом на величину, на которую давление в баке 14 выше атмосферного давления. Таким образом, устройство 13 для временного увеличения мощности может служить естественно, чтобы компенсировать, по меньшей мере частично, уменьшившуюся производительность турбовальных двигателей 5A, 5B на большой высоте, впрыскивая охлаждающую жидкость с более высокими расходами.

Непосредственно выше по потоку от своего проходного клапана 23 каждый контур 16A, 16B впрыска также включает в себя соленоидный клапан 29, соединенный с индивидуальным блоком 30 управления турбовального двигателя 5A, 5B, который находится ниже по потоку от контура 16A, 16B впрыска для того, чтобы активировать или деактивировать каждый из контуров 16A, 16B. Таким образом, этот индивидуальный блок 30 управления, который также соединен с центральным блоком 19 управления, может активировать контур 16A, 16B впрыска, выдавая инструкцию соленоидному клапану 29 открываться как функцию рабочих параметров каждого из турбовальных двигателей 5A, 5B и/или в зависимости от команды от пользователя, такого как, например, пилот, и может деактивировать его, еще раз выдавая инструкцию соленоидному клапану 29 закрываться. Каждый контур 16A, 16B впрыска также включает в себя жидкостный вход 31 с обратным клапаном 32, предоставляющим возможность соплам 26 также использоваться для очистки компрессоров 8. Фильтр 33 в каждом контуре 15A, 15B наддува служит, чтобы избегать того, что охлаждающая жидкость в баке 14 загрязняется загрязняющими веществами, приходящими от турбовальных двигателей 5A, 5B. Сетчатые фильтры 34 в контурах 16A, 16B впрыска также делают возможным избегание впрыскивания других загрязняющих веществ вместе с охлаждающей жидкостью в воздушные потоки турбовальных двигателей 5A, 5B.

Хотя в этом первом варианте осуществления силовая установка 4 имеет только два турбовальных двигателя 5A и 5B, те же принципы могут также быть применены к силовым установкам, имеющим более двух турбинных двигателей. Таким образом, фиг. 3 показывает силовую установку 4, имеющую три турбовальных двигателя 5A, 5B и 5C вместе с устройством 13 для временного увеличения их мощности во втором варианте осуществления.

В этом втором варианте осуществления устройство 13 выполнено таким образом, что в случае отказа одного из турбовальных двигателей 5A, 5B или 5C, охлаждающая жидкость впрыскивается в воздушный поток выше по потоку от одного из других двух турбовальных двигателей для того, чтобы компенсировать временно потерю мощности от силовой установки 4, которая вызвана таким отказом.

С этой целью, и как в первом варианте осуществления, устройство 13 имеет первый контур 16A впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для воздушного потока через первый турбовальный двигатель 5A, и второй контур 16B впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для потока воздуха через второй турбовальный двигатель 5B, вместе с третьим контуром 16C впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для потока воздуха через третий турбовальный двигатель 5C.

Каждый из этих первого, второго и третьего контуров 16A, 16B и 16C впрыска соединен с баком 14 и ведет к множеству форсунок 22, установленных выше по потоку от компрессора 8 соответствующего одного из первого, второго и третьего турбовальных двигателей 5A, 5B и 5C. Каждый из этих контуров 16A, 16B и 16C имеет соответствующий проходной клапан 23 для пропуска или предотвращения прохождения потока охлаждающей жидкости из бака 14 к форсункам 22 выше по потоку от компрессора 8 соответствующего турбовального двигателя 5A, 5B, 5C.

Каждый из проходных клапанов 23 в контурах 16A, 16B, 16C впрыска является клапаном с жидкостным управлением включением/выключением, имеющим ту же структуру и работающим тем же образом, что и проходные клапаны первого варианта осуществления. В этом втором варианте осуществления проходной клапан 23 контуров 16A, 16B или 16C впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для каждого турбовального двигателя 5A, 5B или 5C управляется посредством давления охлаждающей жидкости, которое выше давления, обеспечиваемого компрессором 8 одного из других двух турбовальных двигателей. Таким образом, в первом контуре 16A впрыска труба 17A соединяет управляющий вход 27 первого проходного клапана 23 с местом 20B ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 второго турбовального двигателя 5B. Во втором контуре 16B впрыска труба 17B соединяет управляющий вход 27 первого проходного клапана 23 с местом 20C ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 третьего турбовального двигателя 5B. Наконец, в третьем контуре 16C впрыска труба 17C соединяет управляющий вход 27 первого проходного клапана 23 с местом 20A ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 первого турбовального двигателя 5A.

Таким образом, в случае отказа любого одного из трех турбовальных двигателей 5A, 5B, 5C, проходной клапан 23 контура впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для одного из двух других турбовальных двигателей будет открываться для того, чтобы впрыскивать охлаждающую жидкость в воздушный поток через этот другой турбовальный двигатель, с расходом впрыска, регулируемым естественным образом до такой степени, до которой давление в баке 14 выше атмосферного давления. Другие компоненты этого устройства 13 для временного увеличения мощности практически идентичны компонентам первого варианта осуществления, и им, следовательно, предоставлены те же ссылочные номера. В частности, в этом втором варианте осуществления, те же два контура 15A, 15B наддува из первого варианта осуществления достаточны для предоставления достаточной избыточности для того, чтобы компенсировать отказ одного двигателя из турбовальных двигателей 5A, 5B или 5C, при этом, естественным, также возможно представить себе третий контур наддува, соединенный с третьим турбовальным двигателем 5C.

В некоторых обстоятельствах в силовой установке, имеющей более двух турбинных двигателей, в случае отказа одного из турбинных двигателей может быть желательно увеличивать мощность временно для более чем только одного из других турбинных двигателей для того, чтобы компенсировать потерю мощности от отказавшего турбинного двигателя. Третий вариант осуществления, показанный на фиг. 4, имеет силовую установку 4 с тремя турбовальными двигателями 5A, 5B и 5C, имеющую устройство 13 для временного увеличения их мощности, что делает возможным временное увеличение мощности двух турбовальных двигателей в случае отказа третьего.

В этом третьем варианте осуществления устройство 13 выполнено таким образом, что в случае отказа одного из турбовальных двигателей 5A, 5B или 5C охлаждающая жидкость впрыскивается на стороне выше по потоку для воздушных потоков через другие два турбовальных двигателя с тем, чтобы компенсировать временно потерю мощности в силовой установке 4, которая получается в результате такого отказа.

С этой целью, как во втором варианте осуществления, устройство 13 имеет первый контур 16A впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для воздушного потока через первый турбовальный двигатель 5A, и второй контур 16B впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для воздушного потока через второй турбовальный двигатель 5B, и третий контур 16C впрыска охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку для воздушного потока через третий турбовальный двигатель 5C.

Как и во втором варианте осуществления, каждый из первого, второго и третьего контуров 16A, 16B и 16C впрыска соединен с баком 14 и ведет к множеству форсунок 22, установленных выше по потоку от компрессора 8 соответствующего одного из первого, второго и третьего турбовальных двигателей 5A, 5B и 5C. Тем не менее, каждый из этих контуров 16A, 16B и 16C впрыска имеет первый и второй проходной клапаны 23, 23', которые соединены параллельно, чтобы пропускать или блокировать поток охлаждающей жидкости из бака 14 к форсункам 22 выше по потоку от компрессора 8 соответствующего турбовального двигателя 5A, 5B или 5C.

Каждый из первого и второго проходных клапанов 23 и 23' каждого контура 16A, 16B и 16C впрыска является жидкостно-управляемым проходным клапаном, имеющим ту же структуру и то же действие, что и проходные клапаны первого варианта осуществления. В этом третьем варианте осуществления проходные клапаны 23 и 23' каждого из контуров 16A, 16B или 16C впрыска охлаждающей жидкости во впускной патрубок турбовального двигателя 5A, 5B, 5C управляется посредством давления охлаждающей жидкости, которое выше давления, обеспечиваемого компрессором 8 одного из других двух турбовальных двигателей. Таким образом, в первом контуре 16A впрыска труба 17A соединяет управляющий вход 27 первого проходного клапана 23 с местом 20B ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 второго турбовального двигателя 5B, в то время как труба 17A' соединяет управляющий вход 27 второго проходного клапана 23' с местом 20C ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 третьего турбовального двигателя 5C. Во втором контуре 16B впрыска труба 17B соединяет управляющий вход 27 первого проходного клапана 23 с местом 20C ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 третьего турбовального двигателя 5C, в то время как труба 17C' соединяет управляющий вход 27 второго проходного клапана 23' с местом 20A ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 первого турбовального двигателя 5A. Наконец, в третьем контуре 16C впрыска труба 17C соединяет управляющий вход 27 первого проходного клапана 23 с местом 20A ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 первого турбовального двигателя 5A, в то время как труба 17B' соединяет управляющий вход 27 второго проходного клапана 23' с местом 20B ввода нагнетаемого воздуха ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора 8 второго турбовального двигателя 5B.

Таким образом, в случае отказа любого одного из трех турбовальных двигателей 5A, 5B и 5C, первый или второй проходные клапаны 23 или 23' в контуре впрыска охлаждающей жидкости в стороны выше по потоку для двух других турбовальных двигателей будут открываться для того, чтобы впрыскивать охлаждающую жидкость в воздушные потоки этих двух других контуров, с расходом этого впрыска, регулируемым естественным образом до такой степени, до которой давление в баке 14 выше атмосферного давления. Остальные компоненты этого устройства 13 для временного увеличения мощности практически идентичны компонентам второго варианта осуществления, и им, следовательно, предоставлены те же ссылочные номера. В частности, в этом третьем варианте осуществления, как и во втором варианте осуществления, двух контуров 15A и 15B наддува достаточно, чтобы обеспечивать избыточность, которая может компенсировать отказ одного двигателя из турбовальных двигателей 5A, 5B и 5C, пи этом, естественно, также возможно представить себе наличие третьего контура наддува, соединенного с турбовальным двигателем 5C.

Наконец, даже если проходные клапаны в трех вышеописанных вариантах осуществления являются жидкостно-управляемыми клапанами, также возможно представить себе другое средство управления. Таким образом, в четвертом варианте осуществления, показанном на фиг. 5, два проходных клапана 23 являются электрически-управляемыми клапанами, соединенными с отдельными блоками 30 управления соответствующих турбовальных двигателей 5A и 5B. Датчики 36A и 36B давления, размещенные в контуре 15A и 15B наддува и соединенные с центральным блоком 19 управления, служат, чтобы получать и сравнивать давления воздуха, обеспечиваемые компрессорами 8 двух турбовальных двигателей 5A и 5B, с целью открытия каждого проходного клапана 23 в зависимости от разности между этими двумя давлениями, способом, аналогичным жидкостному управлению, используемому в первом варианте осуществления. Остальные компоненты этого устройства 13 для временного увеличения мощности практически идентичны компонентам первого варианта осуществления, и, следовательно, они принимают те же ссылочные номера.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретный вариант осуществления, ясно, что различные модификации и изменения могут быть применены к этим вариантам осуществления без выхода за общие границы изобретения, которые определены формулой изобретения. Кроме того, индивидуальные характеристики различных упомянутых вариантов осуществления могут быть объединены в дополнительных вариантах осуществления. Следовательно, описание и чертежи должны рассматриваться скорее как иллюстративные, чем ограничивающие.

1. Устройство (13) для временного увеличения мощности по меньшей мере первого турбинного двигателя (5A), содержащее:

- бак (14) охлаждающей жидкости,

- первый контур (16A) впрыска, соединенный с упомянутым баком (14) и ведущий к по меньшей мере одной форсунке (22), выполненной с возможностью установки выше по потоку от по меньшей мере одной ступени (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A),

при этом первый контур (16A) впрыска включает в себя, по меньшей мере, первый проходной клапан (23), выполненный с возможностью открываться, когда давление выше по потоку от упомянутого первого проходного клапана (23) превышает давление ниже по потоку по меньшей мере от одной ступени (8) компрессора второго турбинного двигателя (5B) на величину, большую, чем предварительно определенное пороговое значение, с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке (22) первого контура (16A) впрыска, и тем, что оно дополнительно включает в себя по меньшей мере один контур (15A) наддува, выполненный с возможностью соединения с по меньшей мере одной ступенью (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A) для наддува упомянутого бака (14) и содержащий обратный клапан (21) для избегания сброса давления в баке (14).

2. Устройство (13) по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй контур (16B) впрыска, соединенный с баком (14), ведущий к по меньшей мере одной форсунке (22) и содержащий по меньшей мере один проходной клапан (23), выполненный с возможностью открываться, когда давление превышает предварительно определенное пороговое значение относительно давления ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора, таким образом, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке (22) второго контура (16B) впрыска.

3. Устройство (13) по п. 1, при этом, по меньшей мере,

упомянутый первый контур (16A) впрыска дополнительно содержит по меньшей мере один второй проходной клапан (23'), соединенный параллельно с первым проходным клапаном (23) упомянутого первого контура (16A) впрыска и выполненный с возможностью открываться, когда давление превышает предварительно определенное пороговое значение относительно давления ниже по потоку от ступени (8) компрессора третьего турбинного двигателя (5C), с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке (22) первого контура (16A) впрыска.

4. Устройство (13) по п. 1, при этом каждый контур (16A, 16B) впрыска дополнительно содержит дополнительный клапан (29) выше по потоку, по меньшей мере, от одного проходного клапана (23, 23').

5. Силовая установка (4), включающая в себя, по меньшей мере, первый турбинный двигатель (5A), второй турбинный двигатель (5B) и устройство (13) по п. 1, при этом упомянутая форсунка (22) первого контура (16A) впрыска установлена выше по потоку от упомянутой по меньшей мере одной ступени (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A), и первый проходной клапан (23) первого контура (16A) впрыска соединен с упомянутым компрессором (8) второго турбинного двигателя (5B) для того, чтобы управлять упомянутым первым проходным клапаном (23).

6. Летательный аппарат (1), включающий в себя силовую установку (4) по п. 5.

7. Способ временного увеличения мощности первого турбинного двигателя (5A), содержащий этапы, на которых первый проходной клапан (23) первого контура (16A) впрыска, соединенного с баком (14) охлаждающей жидкости и ведущего к по меньшей мере одной форсунке (22) выше по потоку от по меньшей мере одной ступени (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A), открывают, когда давление выше по потоку от упомянутого первого проходного клапана (23) больше давления ниже по потоку, по меньшей мере, от одной ступени (8) компрессора второго турбинного двигателя (5B) на величину, которая превышает предварительно определенное пороговое значение, с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать через первый контур (16A) впрыска и впрыскиваться посредством упомянутой форсунки (22) выше по потоку от по меньшей мере одной ступени (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A), при этом упомянутый бак (14) наддувают посредством по меньшей мере одного контура (15A) наддува, соединенного по меньшей мере с одной ступенью (8) компрессора первого турбинного двигателя (5A) и включающего в себя обратный клапан (21) для избегания сброса давления в баке (14).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу регулирования охлаждения масла и к устройству охлаждения масла в лопаточной машине. Способ регулирования охлаждения масла внутри устройства и устройство охлаждения масла лопаточной машины содержат первый теплообменник, установленный последовательно со вторым теплообменником.

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка, содержащая соединенные по ходу рабочего тела цикла Брайтона компрессор, камеру сгорания и турбину, выходной вал которой соединен с электрогенератором, статорные обмотки которого соединены с энергосистемой, дополнительно снабжена электрическим нагревателем и блоком питания электрического нагревателя, при этом электрический нагреватель расположен последовательно в контуре для нагрева рабочего тела цикла Брайтона, силовые входы электрического нагревателя соединены с силовыми выходами блока питания электрического нагревателя, силовой вход блока питания электрического нагревателя соединен с цепью статорной обмотки электрогенератора.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного и наземного применения, в частности к опорам между роторами высокого и низкого давления. Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение надежности работы опоры за счет исключения перекоса колец подшипника и снижение контактных напряжений между роликами и кольцами, следовательно, повышение грузоподъемности подшипника за счет полного контакта роликов с кольцами.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, к способам повышения ресурса и основных параметров за счет введения в конструкцию двигателя систем охлаждения турбин.

Изобретение относится к воздушному блокировочному кольцу в сборе и, в частности, к воздушному блокировочному кольцу в сборе, имеющему радиальное крепление. Воздушное блокировочное кольцо (40) в сборе содержит ближний конец и дальний конец, блокировочное кольцо, имеющее выступ, и опору блокировочного кольца, имеющую участок стенки.

Изобретение относится к энергетике. Система содержит смесительный узел, выполненный с возможностью смешивания жидкого топлива и воды с созданием топливной смеси.

Система продувки топлива, предназначенная для турбинного узла, содержит систему подачи топлива. Система подачи топлива содержит источник топлива, предназначенный для подачи топлива к турбинному узлу, управляющий клапан, предназначенный для регулирования потока топлива, делитель потока, предназначенный для селективного распределения топлива к по меньшей мере одной камере сгорания, и клапан камеры сгорания, расположенный выше по потоку от указанной по меньшей мере одной камеры сгорания.

Изобретение относится к цилиндрическому кожуху, который используется в качестве кожуха вентилятора для закрытия лопастей вентилятора реактивного двигателя воздушного судна, и к способу изготовления цилиндрического кожуха.

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины, содержащий корпус в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси и выполненный в нем один и более венец со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных по наружной поверхности через равные промежутки в поперечном направлении, при этом корпус содержит металломатричный композит с перекрестной укладкой армирующих волокон, средства для крепления хвостовиков лопатки выполнены в виде корневого элемента под сварку по форме профиля лопатки, а металломатричный композит сформирован по всей наружной поверхности тела вращения слоем толщиной, не превышающей высоту корневого элемента.

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины выполнен в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси с одним и более венцами, со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных через равные промежутки по наружной поверхности, при этом барабан выполнен из металломатричного композита с перекрестной укладкой армирующих волокон, а средства для крепления хвостовиков лопаток выполнены в виде корневых элементов под сварку по форме профиля лопатки, при этом на внутренней поверхности барабана из композита выполнены наплывы, фланцы или цапфы с закладными элементами под сварку, причем наплывы расположены под корневыми элементами.

В изобретении предложены турбокомпрессорные генераторные установки (200, 300), содержащие компрессоры с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением, и связанные с ними способы.

Способ форсирования турбореактивного двигателя, состоящего из входного устройства, турбокомпрессора, у которого лопатки турбины охлаждаются воздухом, отбираемым от компрессора, выходного устройства.

Изобретение относится к системам генерации энергии. Технический результат: повышение КПД.

Изобретение относится к энергетике. Способ эксплуатации газотурбинной установки, в которой сжатый воздух выходит из компрессора и подается для охлаждения термически нагруженных компонентов камеры сгорания или турбины.

Изобретение относится к области энергетики. При работе газотурбинной установки охлаждение сжатого воздуха в смесительных камерах турбокомпрессора осуществляют путем подачи в смесительные камеры незамерзающего при минусовых температурах окружающей среды антифриза в виде капель размером 20-500 мкм и полного вывода антифриза из смесительных камер с помощью сепарационно-вихревых устройств после безыспарительного нагрева антифриза.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в теплоэнергетике, газоперекачивающих станциях, наземных и судовых транспортных средствах в стационарных газотурбинных установках, имеющих в своем составе осевой многоступенчатый компрессор.

Способ рекуперации энергии при сжатии газа компрессорной установкой (1), имеющей две или более ступеней сжатия. Каждая из ступеней образована компрессором (2, 3).

Изобретение относится к авиадвигателестроению. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. .

Изобретение относится к энергетике. В способе и устройстве для получения водорода используют объединенный поток выхлопного газа газовой турбины из газовой турбины и воздух для горения из нагнетательного вентилятора в качестве окислителя для горения, в печи для парового риформинга.

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а более конкретно к устройству и способу временного увеличения мощности по меньшей мере первого турбинного двигателя. Устройство содержит бак охлаждающей жидкости, первый контур впрыска, соединенный с упомянутым баком и ведущий к по меньшей мере одной форсунке, выполненной с возможностью установки выше по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора первого турбинного двигателя. Этот первый контур впрыска содержит первый проходной клапан, выполненный с возможностью открываться, когда давление превышает предварительно определенное пороговое значение по сравнению с давлением ниже по потоку от по меньшей мере одной ступени компрессора второго турбинного двигателя с тем, чтобы давать возможность охлаждающей жидкости протекать по направлению к упомянутой форсунке первого контура впрыска. Достигается автоматическое и быстрое временное увеличение мощности двигателя для компенсации отказа другого двигателя, минимизация дополнительного веса. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх