СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СТВОРОК ВЫХЛОПНОГО СОПЛА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02K1/18 

Предлагаемое изобретение относится к способам и устройствам регулирования площади сечения выхлопного сопла газотурбинного двигателя (ГТД), в особенности к способам регулирования положения створок выхлопного сопла газотурбинного двигателя, оборудованного плоским соплом.

Известен способ регулирования положения створок выхлопного сопла газотурбинного двигателя, а следовательно, и изменения площади сопла ГТД, влияющего на противодавление газа за турбиной, которое в конечном итоге изменяет характер внутридвигательных процессов как в форсажной камере, так и в турбокомпрессорной части ГТД.

Известные способы в динамическом отношении могут выполняться замкнутыми по управляемым параметрам и незамкнутыми.

В замкнутых системах автоматического управления (САУ) изменение площади сечения сопла и соответствующее воздействие на внутридвигательные процессы используют для устранения отклонения выбранного управляемого параметра от его заданного значения.

Формирование управляющего сигнала на изменение площади сечения сопла в незамкнутых САУ осуществляют в соответствии с необходимостью получения заданной эффективности процессов в двигателе и установившихся и переходных режимах с учетом допустимых нагрузок и запасов устойчивости работы двигателя. Изменение площади сечения сопла используют и для задания форсажного режима работы двигателя, т. е. его тяги.

Описанные выше способы регулирования площади сечения сопла относятся к ГТД с круглыми соплами, в которых створки механически соединены между собой, например, при помощи силового кольца.

Указанные способы при проектировании конкретных САУ для изменения площади сечения сопла или/и поддерживания ее постоянной имеют большой вес и габариты, а самое главное не могут быть использованы для плоских сопл с механически не связанными между собой створками.

Наиболее часто встречающимся и наиболее близким к предлагаемому способу является способ регулирования положения створок выхлопного сопла газотурбинного двигателя по внутридвигательному параметру, например, по перепаду давлений газа на турбине (П_т) путем изменения давления рабочей жидкости в полостях гидроцилиндров, связанных со створками сопла.

Этот способ как и предыдущий не может быть использован поддержания осесимметричного положения створок плоского сопла, а при их жесткой связи резко увеличиваются габариты и вес всей системы управления плоского сопла.

Цель изобретения поддержание осесимметричного положения створок плоского сопла и снижение веса системы управления ими.

Для устранения указанного недостатка предлагается способ регулирования положения створок выхлопного сопла газотурбинного двигателя по внутридвигательному параметру, например, по перепаду давлений газа на турбине (П_т) путем изменения давления рабочей жидкости в полостях гидроцилиндров, связанных со створками сопла, в котором формируют сигнал отклонения створок от осесимметричного положения и по этому сигналу изменяют давление рабочей жидкости в полостях, обеспечивающих открытие створок сопла, увеличивая/уменьшая соответственно в верхнем или нижнем гидроцилиндре или изменяя давление в одном из них.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет поддерживать осесимметричное положение створок плоского сопла и снизить вес системы управления ими.

На чертеже представлена схема системы регулирования положения створок плоского выхлопного сопла газотурбинного двигателя, реализующая предложенный способ.

Система регулирования положения створок (панелей) 1 и 2 выхлопного сопла 3 газотурбинного двигателя включает гидроцилиндры 4 и 5, регулятор 6, связанный с полостями 7 и 8, обеспечивающими закрытие створок сопла, регулятор 9 положения створок сопла и датчики 10 и 11 положения створок.

Предложенный способ регулирования положения створок выхлопного сопла газотурбинного двигателя реализуется следующим образом.

К регулятору 6 поступают сигналы, пропорциональные давлению газа перед турбиной Р₃ и пропорциональные давлению газа за турбиной Р₄. Кроме того, регулятор 6 связан с гидравлическим источником высокого давления по магистрали Р_н и низкого (сливного) давления по магистрали Р_с. Регулятор 6 (в данном случае П_т) сравнивает сигналы Р₃ и Р₄ и при увеличении их разницы от заданной величины по трубопроводам 12 увеличивает давление в полостях 7 и 8 гидроцилиндров 4 и 5, которые перемещают створки 1 и 2 на прикрытие сопла 3 и тем самым уменьшают перепад давления газа на турбине ГТД. Давление в полостях 4 и 5 при этом поддерживают постоянным.

Раскрытие створок происходит за счет усилия, образующегося от действия давления выхлопного газа на створки 1 и 2 сопла и давления жидкости, действующего в полостях 13 и 14 гидроцилиндров, обеспечивающих открытие сопла.

Для поддержания осесимметричного положения створок 1 и 2 при изменении их положения относительно продольной оси 15 двигателя на последнем предусмотрены датчики 10 и 11 положения створок. Сигналы с датчиков поступают на регулятор 9 положения створок сопла, сравниваются между собой и при их отклонении от заданной величины повышается давление в полости 13 гидроцилиндра 4 и уменьшается в полости 14 гидроцилиндра 5, если створка 1 отклонилась от оси 15 двигателя в сторону прикрытия сопла, а створка 2 в сторону открытия.

При изменении положения створок 1 и 2 в противоположном направлении соответственно повышают давление в полости 14 и уменьшают в полости 13, в некоторых случаях достаточно повысить или понизить давление только в одной из полостей 13 или 14 гидроцилиндров 4 и 5. Изменение давлений в этих полостях производится регулятором 9 положения створок по трубопроводам 16 и 17. Регулятор 9 как и регулятор 6 связан с источником высокого давления по трубопроводам Р_н и Р_с (нагнетания и слива).

Регулятор 9 положения створок не только поддерживает их симметричное положение относительно продольной оси 15 двигателя, но и может отклонить вектор тяги относительно оси 15. Для этого в регулятор 9 подают командный сигнал Х_к и в зависимости от его величины и знака изменяют давление в полостях 13 и 14, поворачивая створки 1 и 2 вверх или вниз на заданный угол. После этого регулятор 9 поддерживает осесимметричное положение створок относительно оси 18 вектора тяги.

При реализации предложенного способа регулятор 6 может поддерживать любой внутридвигательный параметр, который зависит от площади сечения сопла, а не только от П_т, а для перемещения створок может использоваться не один гидроцилиндр, а несколько.

Использование: в способах регулирования положения створок выхлопного сопла газотурбинного двигателя, оборудованного плоским соплом. Сущность изобретения: при регулировании положения створок газотурбинного двигателя по π_т поддерживают их осесимметричное положение путем изменения давления в полостях гидроцилиндра, обеспечивающего открытие створок. 1 ил.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СТВОРОК ВЫХЛОПНОГО СОПЛА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ путем изменения давления в полостях гидроцилиндров привода створок сопла по внутридвигательному параметру, например, по π_т, отличающийся тем, что при отклонении вектора тяги от оси двигателя формируют сигнал отклонения створок сопла от осесимметричного положения и по нему дополнительно изменяют давление в полостях гидроцилиндров створок сопла до совпадения вектора тяги с осью двигателя, а при изменении положения вектора тяги симметричное положение створок сопла поддерживают относительно измененного положения вектора тяги.