СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ФОРСАЖНОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F02C9/00 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями с форсажной камерой сгорания (ТРДФ).

Известен способ управления ТРДФ, заключающийся в том, что по измеренному давлению воздуха за компрессором управляют расходом топлива в форсажную камеру (ФКС) сгорания (форсажным топливом) (Черкасов Б.А. Автоматика и регулирование ВРД, Москва, Машиностроение, 1965, с.25-27).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает сохранение неизменным режима работы основного контура, влияние подачи форсажного топлива на перепад давлений на турбине не контролируется, что может привести к значительному отклонению температуры газов перед турбиной от расчетного значения. Это снижает надежность работы двигателя и приводит к ускоренной выработке его ресурса.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ТРДФ, заключающийся в том, что по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению рычага управления двигателем (РУД) и расходу топлива в основную камеру (ОКС) сгорания (основной расход топлива) управляют расходом топлива в ФКС (Шляхтенко С.М. Теория воздушно-реактивных двигателей, Москва, Машиностроение, 1975, с.307-308).

Недостатком этого способа является следующее.

При таком управлении расходом форсажного топлива не удается добиться оптимального коэффициента избытка воздуха в ФКС, что снижает экономичность двигателя на форсажных режимах работы.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение экономичности двигателя на форсажных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ТРДФ, заключающемся в том, что по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению РУД и расходу топлива в ОКС сгорания управляют расходом топлива в ФКС, дополнительно на установившихся форсажных режимах измеряют давление и температуру газов в ФКС, подают возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью направляющих аппаратов компрессора (НАК) и створок реактивного сопла (PC) двигателя, в момент увеличения полноты сгорания форсажного топлива, определяемый по скачкообразному росту давления и температуры газов в ФКС, фиксируют частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель и уменьшают расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), задатчик 2 режимов работы двигателя, первый сумматор 3, первый формирователь 4 управляющего воздействия на привод НАК, последовательно соединенные второй сумматор 5, второй формирователь 6 управляющего воздействия на привод PC, сумматор 5 подключен к задатчику 2 и формирователю 7 пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель с помощью НАК, второй вход сумматора 3 подключен к формирователю 8 пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель с помощью PC, управляемые входы формирователей 7 и 8 подключены через анализатор 9 к БД 1, к выходу задатчика 2 подключен формирователь 10 управляющего воздействия на дозатор 11 форсажного топлива.

Устройство работает следующим образом.

По измеренным с помощью БД 1 температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению РУД и расходу топлива в ОКС задатчик 2 формирует заданное значение расхода топлива в ФКС и с помощью формирователя 10 и дозатора 11 управляет расходом форсажного топлива.

При выходе двигателя на установившийся форсажный режим (минимальный форсаж, промежуточный форсаж, полный форсаж, режимы определяются по измеренным параметрам из БД 1 по известным алгоритмам) анализатор 9 фиксирует давление и температуру газов в ФКС и выдает команды в формирователи 7 и 8. По этой команде формирователь 8 через сумматор 3 и формирователь 4 подает возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью НАК. Одновременно с этим формирователь 7 через сумматор 5 и формирователь 6 подает возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью створок PC.

За счет пульсации воздуха в ФКС повышается качество смесеобразования, состав топливовоздушной смеси приближается к стехиометрическому, повышается эффективность выгорания смеси. Это приводит к росту температуры и давления газа в ФКС, что фиксируется анализатором 9. По команде анализатора 9 формирователь 8 фиксирует частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель с помощью НАК, а формирователь 7 - частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель с помощью створок PC. Задатчик 2 при этом с помощью формирователя 10 и дозатора 11 уменьшает расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной.

Таким образом, за счет повышения качества работы САУ обеспечивается повышение экономичности двигателя на форсажных режимах.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями с форсажной камерой сгорания (ТРДФ). Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно на установившихся форсажных режимах измеряют давление и температуру газов в ФКС, подают возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью направляющих аппаратов компрессора (НАК) и створок реактивного сопла (PC) двигателя, в момент увеличения полноты сгорания форсажного топлива, определяемый по скачкообразному росту давления и температуры газов в ФКС, фиксируют частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель и уменьшают расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной. Технический результат изобретения - повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение экономичности ТРДФ на форсажных режимах. 1 ил.

Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания (ФКС), заключающийся в том, что по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению рычага управления двигателем (РУД) и расходу топлива в основную камеру (ОКС) сгорания (основной расход топлива) управляют расходом топлива в ФКС, отличающийся тем, что дополнительно на установившихся форсажных режимах измеряют давление и температуру газов в ФКС, подают возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью направляющих аппаратов компрессора (НАК) и створок реактивного сопла (PC) двигателя, в момент увеличения полноты сгорания форсажного топлива, определяемый по скачкообразному росту давления и температуры газов в ФКС, фиксируют частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель и уменьшают расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной.