Система автоматического управления газотурбинного двигателя Российский патент 2021 года по МПК F02C9/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности - к системам автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей (ГТД).

Известна система автоматического управления газотурбинного двигателя [1], состоящая из электронного цифрового регулятора, блока управления электроприводом шестеренного насоса и электроприводного шестеренного насоса. Блок управления электроприводом регулирует частоту вращения электроприводного шестеренного насоса по сигналам электронного цифрового регулятора.

Известен электроприводной насос [2], который содержит насос подачи рабочей среды и электропривод. Электропривод включает в себя электродвигатель и блок управления частотой вращения, связанный с электродвигателем, датчиками и системой управления высшего уровня.

Недостатком САУ [1] и САУ с использованием электроприводного насоса [2] является то, что агрегаты, входящие в их состав, имеют собственный корпус и соединены с другими агрегатами системы электрическими соединениями. Это приводит к снижению показателей надежности, увеличению общей массы и стоимости САУ в целом.

Задача настоящего изобретения - повышение надежности системы автоматического управления в целом за счет сокращения количества электрических соединений, а также уменьшение ее масса-габаритных характеристик и стоимости.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемая САУ ГТД (см. фиг. 1) объединяет в едином корпусе устройство (1) управления ГТД, электронное устройство (2) управления электродвигателем, электродвигатель (3), топливный насос (4), и может объединять в упомянутом корпусе также датчик (5) давления топлива, датчик (6) температуры топлива, обратный клапан (7), топливный фильтр (8).

Принцип работы САУ ГТД:

В устройстве (1) управления ГТД происходит обработка сигналов, поступающих от систем летательного аппарата (или наземного объекта) и датчиков ГТД, и в соответствии с заданными режимами управления ГТД и фактическими значениями параметров двигателя формируется значение требуемого расхода топлива, которое передается в устройство (2) управления электродвигателем. Также устройство (1) управления ГТД передает в системы летательного аппарата (или наземного объекта) информацию (например, расход топлива, давление топлива, температура топлива) о состоянии ГТД.

Устройство (2) управления электродвигателем на основании полученного значения требуемого расхода топлива от устройства (1) управления ГТД и электрических сигналов, полученных из электродвигателя (3), формирует электрические сигналы в электродвигатель (3) для обеспечения требуемой частоты вращения электродвигателя (3) и, соответственно, частоты вращения топливного насоса (4), а также передает в устройство (1) управления ГТД значение расхода топлива, выдаваемого в ГТД.

Датчик (5) давления топлива в САУ ГТД преобразует физическое значение давления топлива в электрический сигнал, по которому устройство (2) управления электродвигателем корректирует частоту вращения электродвигателя (3) топливного насоса (4). Устройство (2) управления электродвигателем передает значение давления топлива в устройство (1) управления ГТД для контроля и индикации.

Датчик (6) температуры топлива в САУ ГТД преобразует физическое значение температуры топлива в электрический сигнал, по которому устройство (2) управления электродвигателем корректирует частоту вращения электродвигателя (3) топливного насоса (4). Устройство (2) управления электродвигателем передает значение температуры топлива в устройство (1) управления ГТД для контроля и индикации.

Обратный клапан (7) в САУ ГТД настроен на давление более высокое, чем давление топлива, подаваемого из топливного бака летательного аппарата или наземного объекта, и предотвращает утечку топлива через САУ ГТД при неработающем топливном насосе (4).

Топливный фильтр (8) в САУ ГТД фильтрует проходящее через САУ ГТД топливо.

Эффективность технических решений, предложенных в изобретении, подтверждена результатами испытаний САУ в составе ГТД.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Демонстрационная система управления и топливопитания ГТД на базе электрических приводов О.С. Гуревич, Ю.С. Белкин, А.С. Трофимов, В.И. Чернышов // Системы автоматического управления авиационными газотурбинными двигателями / Под ред. О.С. Гуревича. - М. :ТОРУС ПРЕСС, 2010 г.

2. Патент России RU 2540204, опубл. 27.11.2014 г., кл. F02C 9/26 (2006/01).

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам автоматического управления ГТД. Система автоматического управления газотурбинного двигателя, которая объединяет в едином корпусе электронное устройство (1) управления ГТД, устройство (2) управления электродвигателем и топливный насос (4) с регулируемым электродвигателем (3), также может объединять в упомянутом корпусе датчик (5) давления топлива, датчик (6) температуры топлива, обратный клапан (7), топливный фильтр (8). Такое исполнение САУ ГТД значительно уменьшает стоимость и массу, повышает надежность за счет сокращения количества электрических соединений. Изобретение позволяет повысить надежность системы автоматического управления в целом за счет сокращения количества электрических соединений, а также позволяет уменьшить масса-габаритные характеристики и стоимость системы автоматического управления. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система автоматического управления газотурбинного двигателя (САУ ГТД), отличающаяся тем, что она объединяет в едином корпусе электронное устройство (1) управления ГТД, устройство (2) управления электродвигателем, электродвигатель (3), топливный насос (4), приводимый в движение электродвигателем (3).

2. САУ ГТД по п. 1, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также датчик (5) давления топлива, который преобразует физическое значение давления топлива, поступающего в ГТД, в электрический сигнал, который в свою очередь может передаваться в устройство (2) управления электродвигателем для использования в алгоритмах управления, контроля и индикации.

3. САУ ГТД по п. 1, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также датчик (6) температуры топлива, который преобразует физическое значение температуры топлива, поступающего к двигателю, в электрический сигнал, который в свою очередь может передаваться в устройство (2) управления электродвигателем для использования в алгоритмах управления, контроля и индикации, при этом датчик (6) температуры топлива может устанавливаться как на входе, так и на выходе САУ ГТД.

4. САУ ГТД по п. 1, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также датчик (5) давления и датчик (6) температуры топлива, выполняющие функции по пп. 2 и 3 соответственно.

5. САУ ГТД по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также обратный клапан (7), установленный после топливного насоса, который предотвращает утечку топлива через САУ ГТД при неработающем топливном насосе (4).

6. САУ ГТД по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также топливный фильтр (8), который фильтрует проходящее через САУ ГТД топливо.