СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ Российский патент 2011 года по МПК F02C9/58 

Описание патента на изобретение RU2436979C2

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления турбовинтовыми силовыми установками (СУ).

Известен способ управления турбовентиляторной СУ, заключающийся в том, что измеряют положение рычага управления двигателем (РУД) и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива и механизацией вентилятора («Сравнение двигателя Д-90А с двигателями PW 4000 и V 2500», технический отчет ЦИАМ №4559, 1986 г., с.43 - 44).

Недостатком известного способа является его низкая относительная экономичность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления турбовинтовой СУ, заключающийся в том, что измеряют положение РУД и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива, в зависимости от положения РУД формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ формируют управляющее воздействие и осуществляют управление положением лопастей ВВ, (Шульгин В.А., Гайсинский О.Я. «Двухконтурные ТРД малошумных самолетов», М., Машиностроение, 1984 г., 141-143).

Недостатком этого способа является следующее.

На режиме прерванного взлета, когда безопасность самолета зависит в первую очередь от работоспособности СУ, при переводе РУД с режима «Взлет» на режим «Полный реверс» происходит следующее. В связи с тем, что газогенератор двигателя является объектом более инерционным, чем привод лопастей ВВ, в процессе перекладки лопастей ВВ с упора «Взлет» на упор «Полный реверс» при переходе ВВ через нулевой угол установки лопастей (положение, при котором минимальна загрузка ВВ) происходит заброс частоты вращения свободной турбины. Так, например, для двигателя ТВ 7-117, входящего в состав СУ самолета Ил-114, этот заброс достигает величины 130%. Это может привести либо к повреждению узла свободной турбины либо к срабатыванию автомата защиты турбины от раскрутки и выключению двигателя. Это снижает надежность работы СУ и безопасность самолета.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы СУ и безопасности самолета.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления турбовинтовой СУ, заключающемся в том, что измеряют положение РУД и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива, в зависимости от положения РУД формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ формируют управляющее воздействие и осуществляют управление положением лопастей ВВ, дополнительно при переводе РУД в сектор реверса ВВ фиксируют частоты вращения турбокомпрессора двигателя и свободной турбины и крутящий момент на выходном валу свободной турбины, определяют расчетную мощность на выходном валу двигателя как произведение крутящего момента и частоты вращения свободной турбины, сравнивают частоту вращения турбокомпрессора и расчетную мощность с первой и второй наперед заданными величинами, определяемыми для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, при превышении частотой вращения и расчетной мощностью двигателя первой и второй наперед заданных величин блокируют перевод лопастей ВВ в положение «Реверс» до тех пор, пока частота вращения турбокомпрессора не станет меньше первой наперед заданной величины или расчетная мощность двигателя не станет меньше второй наперед заданной величины.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), блок 3 электрогидропреобразователей (ЭГП), дозатор 4, гидроцилиндр 5 привода лопастей ВВ (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

ЭР 2 (представляющий собой бортовую цифровую вычислительную машину с устройствами ввода/вывода, вычислителем - процессор, ОЗУ и ПЗУ, и перезаписываемым запоминающим устройством) по сигналам датчиков из БД 1 (положения РУД, частоты вращения турбокомпрессора, частоты вращения свободной турбины, температуры и давления воздуха на входе в двигатель, температуры газов за турбиной турбокомпрессора, положения дозатора 4, положения лопастей ВВ), по известным зависимостям (см., например, Шляхтенко С.М. «Теория авиационных ВРД», М., Машиностроение, 1975 г., с.411-414, Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М., Машиностроение, 1976 г., с.46-56, 237, 318) формирует управляющее воздействие на блок ЭГП 3, который с помощью дозатора 4 осуществляет требуемые изменения расхода топлива в КС двигателя.

Одновременно в зависимости от положения РУД (из БД 1) в ЭР 2 формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют (с помощью БД 1) фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ на выходе ЭР 2 формируют управляющее воздействие и с помощью блока 3 и гидроцилиндра 5 осуществляют управление положением лопастей ВВ.

Кроме этого, при переводе РУД в сектор реверса ВВ в ЭР 2 фиксируют полученные из БД 1 частоты вращения турбокомпрессора двигателя и свободной турбины и крутящий момент на выходном валу свободной турбины, определяют расчетную мощность на выходном валу двигателя как произведение крутящего момента и частоты вращения свободной турбины, сравнивают частоту вращения турбокомпрессора и расчетную мощность с первой и второй наперед заданными величинами, определяемыми для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем (для двигателя ТВ7-117, например, эти величины составляют 90% и 1650 л.с.). При превышении частотой вращения и расчетной мощностью двигателя первой и второй наперед заданных величин блокируют с помощью блока 3 и гидроцилиндра 5 перевод лопастей ВВ в положение «Реверс» до тех пор, пока частота вращения турбокомпрессора не станет меньше первой наперед заданной величины (для двигателя ТВ7-117, например 90%) или расчетная мощность двигателя не станет меньше второй наперед заданной величины (для двигателя ТВ7-117, например 1650 л.с.).

Таким образом, за счет повышения качества работы САУ, а именно согласования работы газогенератора и ВВ, исключается заброс частоты вращения свободной турбины при переводе лопастей ВВ из взлетного в реверсивное положение. Это обеспечивает повышение надежности работы СУ и безопасности самолета.

Похожие патенты RU2436979C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ САМОЛЕТА 2011
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
RU2493051C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ 2009
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
RU2449146C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ТУРБОВИНТОВУЮ СИЛОВУЮ УСТАНОВКУ 2006
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
  • Остапенко Сергей Владимирович
RU2334889C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2010
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
  • Остапенко Сергей Владимирович
  • Титов Юрий Константинович
RU2474712C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2011
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
RU2489592C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ ВЕРТОЛЕТА 2010
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
  • Остапенко Сергей Владимирович
  • Титов Юрий Константинович
  • Алексеев Петр Исаевич
  • Мельников Владимир Николаевич
  • Кононыхин Владимир Михайлович
RU2482024C2
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 2010
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
  • Титов Юрий Константинович
RU2474713C2
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 2011
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
RU2493392C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2012
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
  • Остапенко Сергей Владимирович
  • Попов Сергей Владимирович
RU2497001C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКОЙ 2009
  • Бурдин Валерий Владимирович
  • Гладких Виктор Александрович
RU2425996C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 436 979 C2

Реферат патента 2011 года СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления турбовинтовыми силовыми установками (СУ). Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно при переводе РУД в сектор реверса ВВ фиксируют частоты вращения турбокомпрессора двигателя и свободной турбины и крутящий момент на выходном валу свободной турбины, определяют расчетную мощность на выходном валу двигателя как произведение крутящего момента и частоты вращения свободной турбины, сравнивают частоту вращения турбокомпрессора и расчетную мощность с первой и второй наперед заданными величинами, определяемыми для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, при превышении частотой вращения и расчетной мощностью двигателя первой и второй наперед заданных величин блокируют перевод лопастей ВВ в положение «Реверс» до тех пор, пока частота вращения турбокомпрессора не станет меньше первой наперед заданной величины или расчетная мощность двигателя не станет меньше второй наперед заданной величины.Технический результат изобретения заключается в том, что счет повышения качества работы САУ, а именно согласования работы газогенератора и ВВ исключается заброс частоты вращения свободной турбины при переводе лопастей ВВ из взлетного в реверсивное положение. Это обеспечивает повышение надежности работы СУ и безопасности самолета. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 436 979 C2

Способ управления турбовинтовой силовой установкой, заключающийся в том, что измеряют положение рычага управления двигателем (РУД) и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива, в зависимости от положения РУД формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ формируют управляющее воздействие и осуществляют управление положением лопастей ВВ, отличающийся тем, что дополнительно при переводе РУД в сектор реверса ВВ фиксируют частоты вращения турбокомпрессора двигателя и свободной турбины и крутящий момент на выходном валу свободной турбины, определяют расчетную мощность на выходном валу двигателя как произведение крутящего момента и частоты вращения свободной турбины, сравнивают частоту вращения турбокомпрессора и расчетную мощность с первой и второй наперед заданными величинами, определяемыми для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, при превышении частотой вращения и расчетной мощностью двигателя первой и второй наперед заданных величин блокируют перевод лопастей ВВ в положение «Реверс» до тех пор, пока частота вращения турбокомпрессора не станет меньше первой наперед заданной величины или расчетная мощность двигателя не станет меньше второй наперед заданной величины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2436979C2

ШУЛЬГИН В.В
и др
Двухконтурные ТРД малошумных самолетов
- М.: Машиностроение, 1984, с.141-143
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ 1989
  • Куликов Г.Г.
  • Фатиков В.С.
  • Свитский О.Л.
  • Писаренко А.В.
  • Каримов И.А.
  • Хасанов В.А.
SU1759070A1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ТУРБОВИНТОВУЮ СИЛОВУЮ УСТАНОВКУ 2006
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
  • Остапенко Сергей Владимирович
RU2334889C2
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ СО СВОБОДНОЙ ТУРБИНОЙ 2004
  • Дудкин Юрий Петрович
  • Гладких Виктор Александрович
  • Фомин Геннадий Викторович
RU2282737C2
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ 1991
  • Свитский О.Л.
  • Куликов Г.Г.
  • Фатиков В.С.
  • Каримов И.А.
  • Писаренко А.В.
RU2006633C1
ТКАНЬ С ПЕРЕПЛЕТЕНИЕМ ШИЛОВА 2002
  • Шилов С.Б.
RU2228977C1
JP 3061623 А, 18.03.1991.

RU 2 436 979 C2

Авторы

Дудкин Юрий Петрович

Гладких Виктор Александрович

Фомин Геннадий Викторович

Даты

2011-12-20Публикация

2010-01-11Подача