Газотурбинный двигатель, содержащий устройство управляемого механического соединения, вертолет, оснащенный таким газотурбинным двигателем, и способ оптимизации режима сверхмалого газа с нулевой мощностью такого вертолета - заявка 2016140813 на патент на изобретение в РФ

1. Газотурбинный двигатель, содержащий
- газогенератор (5), выполненный с возможностью своего приведения во вращение,
- свободную турбину (6), приводимую во вращение газами упомянутого газогенератора,
- устройство (40) управляемого механического соединения упомянутого газогенератора (5) и упомянутой свободной турбины (6), выполненное с возможностью соединять механически и по команде упомянутый газогенератор (5) и упомянутую свободную турбину (6), как только скорость вращения упомянутого газогенератора (5) достигает заранее определенной пороговой скорости, упомянутое устройство (40) управляемого механического соединения выполнено с возможностью соединять механически и по команде упомянутый газогенератор (5) и упомянутую свободную турбину (6), как только скорость (NGG) вращения упомянутого газогенератора (5) становится ниже упомянутой заранее определенной пороговой скорости, и разъединять по команде упомянутый газогенератор (5) и упомянутую свободную турбину (6), как только упомянутая скорость (NGG) вращения упомянутого газогенератора (5) превышает упомянутую заранее определенную пороговую скорость.
2. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что упомянутая пороговая скорость является функцией номинальной скорости упомянутого газогенератора (5).
3. Газотурбинный двигатель по п. 2, отличающийся тем, что упомянутую пороговую скорость выбирают в интервале [20%/N1, 60%.N1], где N1 является упомянутой номинальной скоростью упомянутого газогенератора.
4. Газотурбинный двигатель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что упомянутое устройство (40) управляемого механического соединения содержит:
- средства считывания информации, характеризующей упомянутую скорость (NGG) вращения упомянутого газогенератора,
- средства (41) реверсивного механического сцепления между валом (42), механически связанным с упомянутым газогенератором, и валом (43), механически связанным с упомянутой свободной турбиной (6),
- средства управления упомянутыми средствами (41) сцепления в зависимости от упомянутой информации, характеризующей упомянутую скорость вращения упомянутого газогенератора, и от упомянутой пороговой скорости.
5. Газотурбинный двигатель по п. 4, отличающийся тем, что упомянутые средства (41) сцепления выбирают из группы, в которую входят фрикционная муфта, кулачковая муфта и кулачковая муфта, оснащенная синхронизатором.
6. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что упомянутые средства (41) сцепления выполнены с возможностью обеспечения временного проскальзывания между валом (42), механически соединенным с упомянутым газогенератором (5), и валом (43), механически соединенным с упомянутой свободной турбиной (6), во время предварительной фазы сцепления.
7. Газотурбинный двигатель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство (20) спонтанного механического соединения упомянутого газогенератора (5) и упомянутой свободной турбины (6), выполненное с возможностью механически и спонтанно соединять упомянутый газогенератор (5) и упомянутую свободную турбину (6), как только отношение скорости (NGG) вращения упомянутого газогенератора (5) к скорости (NTL) вращения упомянутой свободной турбины (6) достигает заранее определенного порогового значения.
8. Газотурбинный двигатель по п.7, отличающийся тем, что упомянутое устройство (20) спонтанного механического соединения выполнено с возможностью механического и спонтанного соединения упомянутого газогенератора (5) и упомянутой свободной турбины (6), как только упомянутое отношение скоростей становится меньше упомянутого заранее определенного порогового значения, и с возможностью спонтанного разъединения упомянутого газогенератора (5) и упомянутой свободной турбины (6), как только упомянутое отношение скоростей (NGG/NTL) становится больше упомянутого заранее определенного порогового значения.
9. Газотурбинный двигатель по п.7, отличающийся тем, что упомянутое устройство (20) спонтанного механического соединения содержит по меньшей мере одну шестерню (21) холостого хода, связывающую первый вал (22), имеющий с упомянутым газогенератором понижающее передаточное отношение К1, и второй вал (23), имеющий со свободной турбиной (6) понижающее передаточное отношение К2, при этом упомянутая шестерня (21) холостого хода выполнена таким образом, чтобы упомянутая свободная турбина (6) спонтанно приводила во вращение упомянутый газогенератор (5) через упомянутые валы и упомянутую шестерню (21) холостого хода, как только отношение скоростей (NGG/NTL) становится меньше отношения К2/К1.
10. Газотурбинный двигатель по п.9, отличающийся тем, что содержит стартер-генератор (30), неподвижно соединенный с промежуточным валом (25), и тем, что упомянутое устройство (20) спонтанного механического соединения содержит две шестерни (24,26) холостого хода, связывающие соответственно упомянутый промежуточный вал (25) с упомянутым первым валом (22), имеющим с упомянутым газогенератором (5) понижающее передаточное отношение К1, и с упомянутым вторым валом (23), имеющим со свободной турбиной (6) понижающее передаточное отношение К2, при этом упомянутые шестерни (24,26) выполнены таким образом, чтобы упомянутая свободная турбина (6) спонтанно приводила во вращение упомянутый газогенератор (5) через упомянутые валы и упомянутые шестерни холостого хода, как только упомянутое отношение (NGG/NTL) скоростей становится меньше отношения К2/К1.
11. Двухмоторный вертолет, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один газотурбинный двигатель по одному из пп.1-10.
12. Способ оптимизации режима сверхмалого газа с нулевой мощностью двухмоторного вертолета, имеющего по меньшей мере один газотурбинный двигатель, содержащий газогенератор (5), выполненный с возможностью своего приведения во вращение, и свободную турбину (6), приводимую во вращение газами упомянутого газогенератора (5), отличающийся тем, что содержит этап управляемого механического соединения упомянутого газогенератора (5) и упомянутой свободной турбины (6), как только скорость вращения упомянутого газогенератора достигает заранее определенной пороговой скорости.
13. Способ оптимизации по п.12, отличающийся тем, дополнительно содержит этап спонтанного механического соединения упомянутого газогенератора и упомянутой свободной турбины, как только отношение скорости (NGG) вращения упомянутого газогенератора (5) к скорости (NTL) вращения упомянутой свободной турбины (6) достигает заранее определенного порогового значения.
Наверх