СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАННЫМ ЗАПАСОМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Советский патент 1995 года по МПК F04D27/02 

Изобретение относится к области автоматического управления воздушно-реактивных двигателей и может быть использовано в системах управления направляющего аппарата компрессора, входного устройства двигателя.

Цель изобретения - повышение надежности предотвращения помпажа и увеличение ресурса работы устройства.

На фиг.1 показана функциональная схема САУ и ВНА ГТД; на фиг. 2 - устройство для фиксации параметров потока воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса компрессора ГТД; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.

Устройство содержит газотурбинный двигатель 1, направляющий аппарата (НА)2 компрессора, рабочее колесо 3 с лопатками и силовой привод 4 направляющего аппарата 2. Силовой привод 4 и НА 2 связаны исполнительным механизмом 5 и датчиком 6 положения. Кроме того, САУ содержит регулятор 7, связанный с исполнительным механизмом 5 и датчиком 6, устройство 8 фиксации потока воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса 3 компрессора, датчик 9 частоты вращения и исполнительный механизм 10, соединенные с регулятором 7, дозирующее устройство 11, соединенное с механизмом 11, с одной стороны и форсунками ГДТ с другой стороны. Регулятор 7 включает в себя преобразователь 12, соединенный с датчиком 9 частот вращения, импульсный источник 13 света, например лазер, задающее устройство 14, соединенные с преобразователем 12, волоконно-оптический кабель 15, соединяющий источник 13 света с устройством 8, источник 16 энергии, связанный с источником 13 света, фильтрующее устройство 17, сравнивающее устройство 18, связанное, соответственно, с задающим устройством 14 и фильтрующим устройством 17, усилитель 19, связанный, соответственно, с датчиком 6, механизм 5, механизм 10 и сравнивающим устройством 18.

Устройство 8 (фиг. 2) включает в себя фокусирующую линзу 20, связанную с кабелем 15, градуированный фильтр 21, связанный с линзой 20 и зеркалом 22, установленным в межлопаточном канале рабочего колеса 3, проецирующую линзу 23, связанную также с фильтром 21, преобразователь 24, связанный с фильтрующим устройством 17 регулятора 7.

САУ заданного запаса газодинамической устойчивости компрессора ГТД работает следующим образом. В процессе запуска, разгона, сброса и поддержания установившегося режима ГТД 1 с датчика 9 частоты вращения ротора турбокомпрессора поступает сигнал в преобразователь 12 регулятора 7, в который пропорционально частоте вращения, выдает управляющие сигналы в импульсный источник 13 световой энергии, и в задающее устройство 14, которые по этому управляющему сигналу выдают соответственно световые импульсы через кабель 15 в устройство 8 и информацию в сравнивающее устройство 18 о параметрах требуемого течения воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса 3 компрессора.

Сравнивающее устройство 18 обрабатывает информацию о параметрах требуемого течения воздуха и текущую информацию, получаемую в устройстве 8, где по волоконно-оптическому кабелю 15 импульсы света поступают к фокусирующей линзе 20, проходя через которую световой поток поступает на градуированный фильтр 21. Затем световой импульс с непараллельными пучками пронизывает межлопаточный канал от венца лопатки рабочего колеса 3 до корневого сечения и, отражаясь от зеркала 22, поступает снова к фильтру 21. При отрыве потока воздуха происходит его возмущение, плотность возмущенного потока отличается от невозмущенного, в результате коэффициент преломления света изменяется, и происходит смещение световых пучков, световой поток, проходя через фильтр 21 и линзу 23, попадает в преобразователь 24 изображения возмущающего потока. В преобразователе 24 происходит переработка изображения, например, в электрический сигнал, который поступает в фильтрующее устройство 17, где по определенным алгоритмам происходит отделение полезного сигнала от помех, и затем выдача этого полезного сигнала (информации) в сравнивающее устройство 18. В устройстве 18 текущая информация сравнивается с заданной и по рассогласованию с заданными условиями выдается управляющий сигнал в усилитель 19, где в зависимости от скорости изменения отклонения и величины происходит управление исполнительными механизмами 10 и 5, соответственно, воздействуя на расход топлива через дозирующее устройство 11 при помпаже, или на силовой привод направляющего аппарата 2 компрессора, для улучшения динамических характеристик управления направляющего аппарата 2, датчик 6 положения его связан с усилителем 19. Таким образом, непосредственно фиксируя течение воздушного потока в межлопаточном канале и сравнивания с необходимой картиной течения, можно оптимально управлять геометрией компрессора, обеспечивая заданный запас газодинамической устойчивости ГТД на переходных и установившихся режимах ГТД, а также эффективно предотвращать помпаж. Тем самым повышается надежность предотвращения помпажа, а также ресурс устройства за счет безпомпажной работы ГДТ.

Использование: автоматическое управление воздушно-реактивных двигателей. Сущность изобретения: система содержит импульсный источник 13 света, например лазер. Источник 13 света связан с преобразователем 12. Система также содержит устройство 8 фиксации потока воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса компрессора, соединенного с импульсным источником света. С устройством 8 фиксации потока воздуха и сравнивающим устройством 18 связано фильтрующее устройство 17. 3 ил.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАННЫМ ЗАПАСОМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая исполнительный механизм, связанный с силовым приводом и направляющим аппаратом компрессора двигателя, датчик положения направляющего аппарата, исполнительный механизм дозирующего устройства, датчик частоты вращения, соединенный с преобразователем, связанным с задающим устройством, соединенным с сравнивающим устройством и усилитель, связанный с исполнительными механизмами силового привода и дозирующего устройства, датчиком положения направляющего аппарата и сравнивающим устройством, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности предотвращения помпажа, она дополнительно содержит импульсный источник света, связанный с преобразователем, устройство фиксации потока воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса компрессора, соединенного с импульсным источником света, и фильтрующее устройство, связанное устройством фиксации потока воздуха и сравнивающим устройством.