СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).

Известна система топливопитания ГТД, содержащая электронный регулятор (ЭР), резервный гидромеханический регулятор (ГМР), включающий в себя насос, работающий от коробки приводов ГТД, и блок исполнительных элементов (ИЭ). [1].

Недостатком известной системы является ее низкая эффективность на ряде режимов работы ГТД.

Насос, работающий от коробки приводов, на запуске ГТД при низкой частоте вращения ротора компрессора, являющегося приводом коробки приводов, из-за недостаточной производительности не обеспечивает подачу топлива в количестве, необходимом для перекладки гидроцилиндров механизации ГТД и топливопитания камеры сгорания (КС).

Применение насоса большей производительности, обеспечивающего расход, необходимый на участке запуска ГТД, приводит к существенному подогреву топлива на основных режимах работы двигателя и снижает надежность работы ГМР.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является система топливопитания ГТД, содержащая электронный регулятор (ЭР), вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные подкачивающий электронасос (ЭН НД), электронасос высокого давления (ЭН ВД), выполненный в виде шестеренного насоса с электроприводом, агрегат (APT) распределения топлива по коллекторам форсунок КС, управляемые входы ЭН НД, ЭН ВД и APT подключены к выходу ЭР, а к выходу APT подключены запорный клапан первого коллектора форсунок (ЗК I) КС и запорный клапан второго коллектора (ЗК П) форсунок КС [2].

Недостатком этой системы является следующее. Шестеренный насос существенно снижает свою производительность в процессе выработки назначенного ресурса. Поэтому необходимо иметь запас по производительности насоса на назначенный ресурс либо предусматривать замену насоса в процессе эксплуатации ГТД, что ведет к росту затрат на его эксплуатацию.

КПД шестеренного насоса зависит от вязкости перекачиваемого топлива и существенно меняется в зависимости от условий работы ГТД. Из-за необходимости иметь запас по производительности насоса на основных режимах ГТД требуется наличие в системе клапана поддержания постоянного перепада давления топлива, что снижает надежность работы ГМР. Все это снижает надежность работы ГТД в целом и ведет к росту затрат на его эксплуатацию.

Целью изобретения является повышение качества работы системы топливопитания и, как следствие, повышение надежности ГТД, и снижение затрат на его эксплуатацию.

Поставленная цель достигается тем, что в составе системы топливопитания ГТД, содержащей электронный регулятор, вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные подкачивающий электронасос (ЭН НД), электронасос высокого давления (ЭН ВД), агрегат (APT) распределения топлива по коллекторам форсунок КС, управляемые входы ЭН НД ЭН ВД и APT подключены к выходу ЭР, электронасос высокого давления выполнен в виде плунжерного насоса с электроприводом и двухпозиционной наклонной щайбой, соединенной с электрогидромеханизмом (ЭГМ), вход которого соединен с выходом ЭР.

На чертеже представлена структурная схема заявляемой системы топливопитания ГТД.

Устройство содержит ЭР 1, вход которого соединен с датчиками 2 параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные ЭН НД 3, ЭН ВД 4, APT 5, управляемые входы ЭН НД 3, ЭН ВД 4 и APT 5 подключены к выходу ЭР 1, ЭН ВД 4 выполнен в виде плунжерного насоса 6 с электроприводом 7 и двухпозиционной наклонной шайбой 8, соединенной с ЭГМ 9, вход которого соединен с выходом ЭР 1.

Устройство работает следующим образом.

ЭР 1 по сигналам датчиков 2 по известным зависимостям (см., например, [3]) формирует управляющие воздействия на ЭН НД 3 и ЭН ВД 4.

На запуске ГТД ЭН НД 3 включен, ЭН ВД 4 включен, наклонная шайба 8 находится в положении «регулируемый упор минимальной производительности».

После выхода ГТД на режим «малого газа» по команде ЭР 1 ЭГМ 9 плавно, за 2...5 с перемещает наклонную шайбу 8 на «регулируемый упор максимальной производительности».

Такая схема позволяет при изменении частоты вращения ЭН ВД 4 в диапазоне 1...10 обеспечить изменение расхода топлива в диапазоне 1...160. Это позволяет существенно упростить контур управления частотой электропривода ЭН ВД 4.

В процессе эксплуатации ГТД обеспечивается возможность компенсировать изменение производительности ЭН ВД 4, обусловленного падением его КПД, за счет регулировки упоров наклонной шайбы 8. Это обеспечивает работу ГТД в течение всего назначенного ресурса без замены топливного насоса.

Наличие регулируемых упоров наклонной щайбы 8 дополнительно позволяет адаптировать данную систему топливопитания под модификации базового ГТД или другие ГТД этого класса без изменений конструкции системы.

Это позволяет повысить надежность работы ГТД и снижение затрат на его эксплуатацию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. «Руководство по эксплуатации двигателя ТВ7-117С», Ленинград, ЛНПО им. В.Я.Климова, 1988 г.

2. «II Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века». Сборник тезисов. Том III.», г.Москва, ЦИАМ, 2005 г.

3. Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М., «Машиностроение», 1976 г.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что с целью повышения надежности работы ГТД и снижения затрат на его эксплуатацию электронасос высокого давления выполнен в виде плунжерного насоса с электроприводом и двухпозиционной наклонной шайбой, соединенной с электрогидромеханизмом (ЭГМ), вход которого соединен с выходом электронного регулятора (ЭР). Технический результат изобретения - повышение надежности работы ГТД и снижение затрат на его эксплуатацию за счет регулирования производительности насоса в процессе выработки ресурса ГТД, а также возможности адаптировать данную систему топливопитания под модификации базового ГТД или другие ГТД этого класса без изменений конструкции системы. 1 ил.

Система топливопитания газотурбинного двигателя, содержащая электронный регулятор (ЭР), вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные подкачивающий электронасос (ЭН НД), электронасос высокого давления (ЭН ВД), агрегат (APT) распределения топлива по коллекторам форсунок КС, управляемые входы ЭН НД, ЭН ВД и APT подключены к выходу ЭР, отличающаяся тем, что электронасос высокого давления выполнен в виде плунжерного насоса с электроприводом и двухпозиционной наклонной щайбой, соединенной с электрогидромеханизмом (ЭГМ), вход которого соединен с выходом ЭР.