СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ФОРСАЖНОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F02C9/28 

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

Известен способ управления ТРДДФ, 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 ТРДДФ, 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, по положению РУД и перепаду давлений на турбине формируют заданное положение створок критического сечения реактивного сопла двигателя (PC), сравнивают его с измеренным положением створок PC, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод створок PC (ШЛЯХТЕНКО С.М. Теория воздушно-реактивных двигателей. Москва, Машиностроение, 1975, с.305-308).

Недостатком этого способа является следующее.

При отказе элемента САУ, например, электрогидропреобразователя, формирующего гидравлическую команду на перекладку гидроцилиндров привода створок критического сечения реактивного сопла двигателя, нарушается соответствие между требуемым расходом топлива в ФКС двигателя и располагаемым расходом воздуха через газовоздушный тракт (ГВТ) двигателя.

Это может привести к забросу параметров газогенератора (например, температуры газов перед турбиной) или к потере газодинамической устойчивости вентилятора ТРДДФ - помпажу, а также перегреву газа в ФКС или погасанию пламени в ФКС.

Это, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы ТРДДФ и, как следствие, снижению безопасности полета летательного аппарата (ЛА).

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ТРДДФ и безопасности ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ТРДДФ, 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, по положению РУД и перепаду давлений на турбине формируют заданное положение створок PC, сравнивают его с измеренным положением створок PC, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод створок PC, дополнительно контролируют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями положения створок PC, если рассогласование превышает наперед заданную величину, определяемую по результатам сдаточных испытаний двигателя, ограничивают темп изменения расхода топлива в ФКС.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков, задатчик 2 форсажных режимов работы двигателя, первый сумматор 3, первый электрогидропреобразователь 4, дозатор 5 форсажного топлива, второй вход сумматора 3 подключен к блоку 1, последовательно соединенные задатчик 6 положения PC, второй сумматор 7, второй электрогидропреобразователь 8, золотник 9 управления гидроцилиндрами привода PC, задатчик 6 и второй вход сумматора 7 подключены к блоку 1, выход сумматора 7 подключен к задатчику 2.

Устройство работает следующим образом.

По измеренным с помощью блока 1 температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению РУД, и расходу топлива в ОКС сгорания задатчик 2 формируют заданное положение дозатора 5, которое в сумматоре 3 сравнивается с фактическим положением, измеренным с помощью блока 1. По величине рассогласования, поступающей в электрогидропреобразователь 4, формируется управляющее воздействие на дозатор 5, с помощью которого изменяется расход топлива в ФКС.

По измеренным с помощью блока 1 положению РУД и перепаду давлений на турбине задатчик 6 формирует заданное положение створок PC.

Заданное положение створок PC поступает в сумматор 7, где сравнивается с измеренным положением (из блока 1). По величине рассогласования между заданным и измеренным значениями электрогидропреобразователь 8 осуществляет управление гидроцилиндрами привода створок PC с помощью золотника 9.

При исправных элементах контура управления PC (электрогидропреобразователя 8, золотника 9) фактическое положение створок PC отличается от заданного практически только на динамических режимах. Т.к. заданное положение створок PC изменяется достаточно плавно, то величина рассогласования между заданным и фактическим положением в динамически отлаженной системе не превышает конкретной величины допуска, заданного в ТЗ на САУ. Однако в эксплуатации возникают ситуации, когда величина рассогласования в отдельные моменты может превышать эту величину (например, при «затираниях» гидроцилиндров привода PC, в момент резкого увеличения потребного расхода топлива, когда инерционность топливного насоса не позволяет мгновенно увеличить располагаемый расход и т.д.). При этом возникает дисбаланс между расходом воздуха через ГВТ двигателя и расходом топлива в ФКС. Чтобы избежать этого, величина рассогласования между заданным и фактическим положением створок PC с выхода сумматора 7 подается в задатчик 2 для контроля: при превышении наперед заданной величины, определяемой при сдаточных испытаниях двигателя, задатчик 2 начинает ограничивать темп изменения расхода форсажного топлива.

Т.о. соблюдается баланс между расходом воздуха через ГВТ двигателя и расходом топлива в ФКС. Это обеспечивает повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.

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 контролируют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями положения створок PC, если рассогласование превышает наперед заданную величину, определяемую по результатам сдаточных испытаний двигателя, ограничивают темп изменения расхода топлива в ФКС. Технический результат изобретения - повышение качества работы САУ, обеспечивающее баланс между расходом воздуха через ГВТ двигателя и расходом топлива в ФКС и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА. 1 ил.

Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой, 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, по положению РУД и перепаду давлений на турбине формируют заданное положение створок критического сечения реактивного сопла двигателя (PC), сравнивают его с измеренным положением створок PC, по величине рассогласования между заданным и измеренным значениями формируют управляющее воздействие на привод створок PC, отличающийся тем, что дополнительно контролируют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями положения створок PC, если рассогласование превышает наперед заданную величину, определяемую по результатам сдаточных испытаний двигателя, ограничивают темп изменения расхода топлива в ФКС.