СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ПОМПАЖА Российский патент 2008 года по МПК F04D27/02 

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

Известен способ защиты ГТД от помпажа, реализованный в гидромеханической САУ с электронным сигнализатором помпажа [1]. Способ заключается в том, что по сигналу от сигнализатора помпажа выключают двигатель.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность и невозможность использования на одномоторных летательных аппаратах (ЛА).

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ защиты ГТД, реализуемый, например, в электронно-гидромеханических САУ [2, 3].

САУ содержит последовательно соединенные блок датчиков (БД), включающий в себя сигнализатор помпажа, электронный регулятор (ЭР), дозатор топлива (ДТ), клапан останова (КО).

Способ заключается в том, что с помощью сигнализатора помпажа определяют начало помпажа компрессора, включают КО и прекращают подачу топлива в камеру сгорания (КС) ГТД на наперед заданное время, зависящее от характеристик ГТД, после истечения этого времени выключают КО и возобновляют подачу топлива в КС ГТД.

Недостаток известного способа является следующее. Прекращение подачи топлива в КС обеспечивает вывод компрессора двигателя из помпажа. Но для ГТД с небольшими запасами газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора предлагаемый способ восстановления расхода топлива (броском от нуля до расхода, предшествовавшего помпажу) вызывает повторный помпаж. Это приводит к повторному срабатыванию алгоритма ликвидации помпажа. После повторной ликвидации помпажа происходит повторное восстановление расхода топлива в КС. Это приводит к новому помпажу и т.д. В конце концов это приводит к необходимости выключению двигателя. Это приводит к невозможности использования известного способа для защиты современных ГТД (ПС-90А, ПС-90А2).

Целью изобретения является повышение качества работы САУ в части защиты ГТД от помпажа и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты газотурбинного двигателя (ГТД) от помпажа, заключающемся в том, что с помощью сигнализатора помпажа определяют начало помпажа компрессора, включают клапан останова (КО) и прекращают подачу топлива в камеру сгорания (КС) ГТД на наперед заданное время, зависящее от характеристик ГТД, после истечения этого времени выключают КО и возобновляют подачу топлива в КС ГТД, дополнительно одновременно с включением КО устанавливают ДТ в положение, соответствующее расходу топлива на режиме «малый газ» (МГ), после выключения КО в КС подают расход МГ, в случае, если после возобновления подачи топлива в КС пламя не погасло и нет повторного помпажа, с помощью ДТ увеличивают расход топлива в КС вдвое медленнее, чем требует программа приемистости, до величины, обеспечивающей поддержание частоты вращения ротора двигателя, предшествовавшей моменту помпажа.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные БД 1, включающий в себя сигнализатор 2 помпажа, ЭР 3, ДТ 4, КО 5, причем ДТ подключен к БД 1, а КО 5 - к ЭР 3.

Устройство работает следующим образом. Электронный регулятор 2 по сигналам датчиков из блока 1 по известным зависимостям (см., например, [3]) формирует управляющее воздействие на ДТ 4, который осуществляют требуемые изменения расхода топлива в КС двигателя. При нормальной работе ГТД КО 5 выключен.

При возникновении помпажа сигнализатор 2 формирует сигнал в ЭР 3. После получения этого сигнала ЭР 3 формирует команду на включение КО 5. КО 5 прекращает подачу топлива в КС. Одновременно по команде ЭР 3 ДТ 4 устанавливается в положение, соответствующее расходу топлива на режиме МГ.

После ликвидации помпажа сигнал от сигнализатора 2 снимается, ЭР 3 выключает КО 5. Через ДТ 4 в КС начинает поступать расход топлива, соответствующее расходу топлива на режиме МГ.

По сигналам из БД 1 ЭР 3 оценивает состояние двигателя:

- по величине температуры газов в КС определяется, не было ли погасания КС,

- по отсутствию сигнала с сигнализатора 2 определяется состояние компрессора двигателя (не было ли повторного помпажа).

При наличии пламени в КС и отсутствии повторного помпажа компрессора ЭР 3 с помощью ДТ 4 увеличивает расход топлива в КС вдвое медленнее, чем требует программа приемистости, до величины, обеспечивающей поддержание частоты вращения ротора двигателя, предшествовавшей моменту помпажа.

Таким образом, обеспечивается плавное, без забросов по расходу топлива восстановление режима работы двигателя, т.е. повышается качество работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г.

2. Шляхтенко С.М. «Теория авиационных ВРД», М., «Машиностроение», 1974 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 ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно одновременно с включением клапана останова (КО) устанавливают дозатор топлива (ДТ) в положение, соответствующее расходу топлива на режиме «малый газ» (МГ), после выключения КО в камеру сгорания (КС) двигателя подают расход МГ, в случае, если после возобновления подачи топлива в КС пламя не погасло и нет повторного помпажа, с помощью ДТ увеличивают расход топлива в КС вдвое медленнее, чем требует программа приемистости, до величины, обеспечивающей поддержание частоты вращения ротора двигателя, предшествовавшей моменту помпажа. Технический результат изобретения - повышение надежности работы двигателя и безопасности ЛА за счет обеспечения плавного, без забросов по расходу топлива восстановления режима работы двигателя после ликвидации помпажа. 1 ил.

Способ защиты газотурбинного двигателя (ГТД) от помпажа, заключающийся в том, что с помощью сигнализатора помпажа определяют начало помпажа компрессора, включают клапан останова (КО) и прекращают подачу топлива в камеру сгорания (КС) ГТД на наперед заданное время, зависящее от характеристик ГТД, после истечения этого времени выключают КО и возобновляют подачу топлива в КС ГТД, отличающийся тем, что дополнительно одновременно с включением КО устанавливают дозатор топлива (ДТ) в положение, соответствующее расходу топлива на режиме «малый газ» (МГ), после выключения КО в КС подают расход МГ, в случае, если после возобновления подачи топлива в КС пламя не погасло и нет повторного помпажа, с помощью ДТ увеличивают расход топлива в КС вдвое медленнее, чем требует программа приемистости, до величины, обеспечивающей поддержание частоты вращения ротора двигателя, предшествовавшей моменту помпажа.