RU2295654C1 - Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions) - Google Patents

Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2295654C1
RU2295654C1 RU2005122632/06A RU2005122632A RU2295654C1 RU 2295654 C1 RU2295654 C1 RU 2295654C1 RU 2005122632/06 A RU2005122632/06 A RU 2005122632/06A RU 2005122632 A RU2005122632 A RU 2005122632A RU 2295654 C1 RU2295654 C1 RU 2295654C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
output
engine
surge
loss
Prior art date
Application number
RU2005122632/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Георгиевич Близнюков (RU)
Леонид Георгиевич Близнюков
Михаил Михайлович Жигунов (RU)
Михаил Михайлович Жигунов
Михаил Григорьевич Кессельман (RU)
Михаил Григорьевич Кессельман
Юрий Петрович Дудкин (RU)
Юрий Петрович Дудкин
Геннадий Викторович Фомин (RU)
Геннадий Викторович Фомин
Александр Валерьевич Черемных (RU)
Александр Валерьевич Черемных
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"
Priority to RU2005122632/06A priority Critical patent/RU2295654C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2295654C1 publication Critical patent/RU2295654C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine engines.
SUBSTANCE: according to proposed method, pressure is measured after last stage of compressor of gas-turbine engine and analogue signal is converted in real time into electronic signal corresponding to value of ratio of amplitude of fluctuations of current pressure to its mean value. Said electric signal is sequentially compared with preset criterion for type of stability loss in form of frequency range of controlled parameter and threshold operation value in form of limit value of ratio of pressure fluctuations amplitude to mean value and stall signals obtained by results of comparison are supplied to engine actuating mechanisms according to type of stability loss for counteracting to bring engine out of stalling. Surging and rotary stalling and combustion of surging and rotary stalling are used as types of stability losses. At surging, signal are sent to compressor, members, at stalling signals are sent to engine fuel system and compressor members and at combined surging- rotary stalling, first to compressor member and then to engine fuel system.
EFFECT: improved efficiency of protection of turbojet engine in case of loss of gas-dynamic stability owing to selective control of engine actuating mechanisms depending on type of loss of gas-dynamic stability.
7 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, а точнее касается защиты газотурбинного, преимущественно авиационного, двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости.The invention relates to the field of gas turbine engines, and more specifically relates to the protection of a gas turbine, mainly aircraft, engine containing a compressor in case of loss of gas-dynamic stability.

Известен сигнализатор помпажа, содержащий датчик давления с логарифмической выходной характеристикой, две RC-цепочки с различными постоянными времени для регистрации разности сигналов датчика до и после помпажа (авт.св. СССР №522344, МКИ F 04 D 27/02, опубл. 1976 г.).Known surge signaling device containing a pressure sensor with a logarithmic output characteristic, two RC-chains with different time constants for recording the difference of the sensor signals before and after surge (ed. St. USSR No. 5222344, MKI F 04 D 27/02, publ. 1976 .).

Известен способ сигнализации о возникновении помпажного режима компрессора, например, турбореактивного двигателя, путем измерения давления воздуха за компрессором, при котором определяют отношение между изменением давления воздуха при срыве к давлению воздуха за компрессором до срыва и подают этот импульс на указатель помпажа, только с частотой, соответствующей началу срыва (авт.св. СССР 229883, МКИ F 04 D 27/02, опубл. 1986 г.).A known method of signaling the occurrence of surge operation of a compressor, for example, a turbojet engine, by measuring the air pressure behind the compressor, in which the relationship between the change in air pressure during the breakdown to the air pressure behind the compressor before the breakdown is determined and this pulse is applied to the surge indicator, only with a frequency corresponding to the beginning of the breakdown (ed. St. USSR 229883, MKI F 04 D 27/02, publ. 1986).

Для реализации способа сигнал с датчика давления, пропорциональный текущей величине давления, поступает на устройство выработки относительной величины изменения давления при срыве, выходной сигнал которого поступает на вход фильтра, усилитель и реле. На установившихся режимах сигнал на выходе фильтра отсутствует. При срыве скорость изменения давления лежит в полосе пропускания фильтра и на вход в усилитель проходит сигнал, который затем поступает на реле. При превышении сигналом на выходе усилителя порогового значения реле срабатывает и выдает сигнал в систему аварийной сигнализации или аварийной защиты двигателя при срыве.To implement the method, the signal from the pressure sensor, proportional to the current pressure value, is fed to the device for generating the relative magnitude of the pressure change during failure, the output signal of which goes to the input of the filter, amplifier and relay. In steady state, there is no signal at the filter output. In the event of a breakdown, the rate of change in pressure lies in the passband of the filter and a signal passes to the input of the amplifier, which then goes to the relay. When the signal at the amplifier output exceeds the threshold value, the relay is activated and gives a signal to the alarm system or emergency engine protection in case of failure.

Известен способ защиты компрессора от неустойчивых режимов работы (авт.св. СССР №1783170, МКИ F 04 D 27/02, опубл. 1992 г.). Известный способ может быть использован для регулирования режима работы газотурбинного двигателя. Согласно известному способу измеряют разность давления газа в двух точках лопатки компрессора, сравнивают с первой пороговой величиной и, при превышении измеренной разности первой пороговой величины, формируют сигнал наличия предсрывного режима, а также определяют значение производной по времени от измеренной разности давления газа, сравнивают значение производной со второй пороговой величиной и, при превышении значением производной второй пороговой величины, формируют сигнал наличия предсрывного режима. Точки замера разности давления газа устанавливают на спинке и корытце лопатки.A known method of protecting the compressor from unstable operating modes (ed. St. USSR No. 1783170, MKI F 04 D 27/02, publ. 1992). The known method can be used to control the operating mode of a gas turbine engine. According to the known method, the gas pressure difference is measured at two points of the compressor blade, compared with the first threshold value and, when the measured difference of the first threshold value is exceeded, the presence of the pre-disruption mode is generated, and the value of the time derivative of the measured gas pressure difference is determined, and the value of the derivative is compared with a second threshold value and, when the value of the derivative exceeds the second threshold value, a signal for the presence of a pre-failure mode is generated. The measurement points of the gas pressure difference are set on the back and trough of the scapula.

Схема реализации предлагаемого способа содержит дифференциальный датчик давления, преобразующий величину разности давления в электрический сигнал, блок сравнения с первой пороговой величиной, на вход которого поступает электрический сигнал с выхода датчика давления, блок формирования производной по времени, на вход которого поступает электрический сигнал с выхода датчика давления, блок сравнения со второй пороговой величиной, на вход которого поступает сигнал с выхода блока формирования производной по времени, блок ИЛИ, на один вход которого поступает сигнал наличия предсрывного режима с выхода блока сравнения с первой пороговой величиной, а на другой вход которого поступает с выхода блок сравнения со второй пороговой величиной, а с выхода выводят сигнал наличия предсрывного режима на привод исполнительного механизма.The implementation scheme of the proposed method contains a differential pressure sensor that converts the pressure difference into an electrical signal, a comparison unit with a first threshold value, the input of which receives an electrical signal from the output of the pressure sensor, a time derivative formation unit, the input of which receives an electrical signal from the sensor output pressure, a comparison unit with a second threshold value, the input of which receives a signal from the output of the time derivative formation unit, an OR block, at one input which receives the signal of the presence of the pre-failure mode from the output of the comparison unit with the first threshold value, and to the other input of which the output comes from the output of the comparison unit with the second threshold value, and the output signal of the presence of the pre-failure mode to the actuator drive.

Известны также различные сигнализаторы, реагирующие на изменение различных контролируемых параметров.Various alarms are also known that respond to changes in various monitored parameters.

Характерным параметром для помпажных явлений служит резкое падение давления воздуха за компрессором и по тракту двигателя вначале помпажа, повторяющееся при каждом импульсе помпажных колебаний, что может служить признаком помпажных процессов.A characteristic parameter for surging phenomena is a sharp drop in air pressure behind the compressor and along the engine path at the beginning of surging, which repeats with every surge surge, which can serve as a sign of surging processes.

Известны сигнализаторы, реагирующие на изменение давления за компрессором.Known alarms that respond to pressure changes behind the compressor.

Известна система для газотурбинных двигателей сверхзвуковых самолетов (патент США, №3852958), которая измеряет давление на выходе компрессора, дифференцирует полученный сигнал и сравнивает текущую скорость изменения давления с максимально допустимой скоростью. Когда текущее значение скорости уменьшения давления превосходит заданный уровень, то текущее значение интегрируется и сигнал на выходе интергатора сравнивается с заданным значением изменения давления. Если это задание превзойдено, то система уменьшает подачу топлива (И.Л.Письменный. Многочастотные нелинейные колебания в газотурбинном двигателе. М.: Машиностроение, 1987 г., стр.91).A known system for gas turbine engines of supersonic aircraft (US patent, No. 3852958), which measures the pressure at the compressor outlet, differentiates the received signal and compares the current rate of change of pressure with the maximum allowable speed. When the current value of the pressure reduction rate exceeds a predetermined level, the current value is integrated and the signal at the output of the integrator is compared with the preset value of the pressure change. If this task is surpassed, then the system reduces the fuel supply (I.L. Pismenny. Multi-frequency nonlinear oscillations in a gas turbine engine. M: Mashinostroenie, 1987, p. 91).

Известна система защиты авиационного газотурбинного двигателя от помпажа (Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов, под ред. д-ра техн. наук, проф. А.А.Шевякова, Москва: Машиностроение, 1976 г., стр.102-104).A known system for protecting an aircraft gas turbine engine from surging (Theory of automatic control of aircraft power plants, under the editorship of Dr. of Technical Sciences, Professor A.A.Shevyakova, Moscow: Engineering, 1976, pp. 102-104).

Система содержит датчик, на вход которого поступает контролируемый параметр, сигнализатор срыва компрессора, на вход которого поступает сигнал с выхода датчика, блок формирования командных сигналов, на один вход которого поступает сигнал с выхода сигнализатора срыва компрессора, а на два других - сигнал принудительного включения системы с целью кратковременного увеличения запасов устойчивости и сигналы, характеризующие условия работы двигателя (высота и скорость полета), и систему регулирования двигателя, на вход которой поступают: команда на изменение подачи топлива, команда на изменение положения органов механизации двигателя, команда на включение системы зажигания, которые поступают с выхода блока формирования командных сигналов.The system contains a sensor, to the input of which a controlled parameter is received, a compressor breakdown indicator, to the input of which a signal is output from the sensor, a command signal generation unit, one input of which receives a signal from the compressor breakdown signaling output, and the other two signals the system forced on with the aim of a short-term increase in stability reserves and signals characterizing the engine operating conditions (altitude and speed of flight), and the engine control system, at the input of which: anda fuel supply change command to change the position of the motor mechanization organs command for switching on the ignition system, which is output from the command signal forming unit.

Известная система осуществляет способ защиты двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, включающий автоматическое обнаружение возникшего срывного явления в компрессоре, формирование необходимых командных сигналов для исполнительных органов, осуществляющих парирование возмущения, ликвидацию срывного явления и восстановление режима работы двигателя.The known system implements a method of protecting an engine containing a compressor in the event of a loss of gas-dynamic stability, including the automatic detection of a stall phenomenon in the compressor, generating the necessary command signals for the executive bodies that parry the disturbance, eliminate the stall phenomenon and restore the engine operation mode.

Известные технические решения используют для защиты газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости независимо от ее вида одновременно максимальные воздействия, изменяя положения органов механизации компрессора и подачу топлива в камеру сгорания, что ведет к значительным потерям импульса тяги газотурбинного двигателя, существенному снижению частоты вращения роторов двигателя и достаточно длительному восстановлению исходного режима.Known technical solutions are used to protect a gas turbine engine in case of loss of gas-dynamic stability, regardless of its type, at the same time maximal impacts by changing the positions of the compressor mechanization bodies and the fuel supply to the combustion chamber, which leads to significant losses in the thrust impulse of the gas turbine engine, a significant decrease in the rotational speed of the engine rotors and enough long restoration of the initial mode.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение потери импульса тяги, связанное с работой системы защиты при потере газодинамической устойчивости и повышение надежности работы газотурбинного двигателя.The objective of the invention is to reduce the loss of traction impulse associated with the operation of the protection system in case of loss of gas-dynamic stability and increase the reliability of the gas turbine engine.

Технический результат - повышение эффективности системы защиты газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости, достигается за счет селективного (выборочного) управления исполнительными органами двигателя в зависимости от типа потери газодинамической устойчивости.The technical result is an increase in the efficiency of the gas turbine engine protection system in case of loss of gas-dynamic stability, achieved by selective (selective) control of the engine's executive bodies, depending on the type of gas-dynamic stability loss.

Важной составляющей для решения поставленной задачи является обеспечение надежного сигнала о потере газодинамической устойчивости в течение всего срывного процесса.An important component for solving this problem is to provide a reliable signal about the loss of gas-dynamic stability during the entire stall process.

Известно, что потеря газодинамической устойчивости может быть различных видов (Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов, под ред. д-ра техн. наук, проф. А.А.Шевякова, Москва: Машиностроение, 1976 г., стр.102-104).It is known that the loss of gas-dynamic stability can be of various types (Theory of automatic control of aircraft power plants, under the editorship of Dr. Sc., Professor A.A.Shevyakova, Moscow: Mechanical Engineering, 1976, pp. 102-104 )

На определенных режимах работы газотурбинных двигателей нарушается устойчивость течения и возникает продольная неустойчивость течения в целом во всей газодинамической системе. Она может проявляться в виде циклических низкочастотных колебаний потока по всему тракту двигателя, которые принято называть "помпажом", и в виде апериодического процесса, который сопровождается высокочастотными колебаниями, связанными с наличием вращающейся срывной зоны в проточной части компрессора, течение же на некотором расстоянии от компрессора является практически стационарным. Этот вид газодинамической неустойчивости принято называть "вращающимся срывом".At certain operating modes of gas turbine engines, flow stability is violated and longitudinal instability of the flow arises as a whole in the entire gas-dynamic system. It can manifest itself in the form of cyclic low-frequency oscillations of the flow throughout the engine path, which is commonly called “surging”, and in the form of an aperiodic process, which is accompanied by high-frequency oscillations associated with the presence of a rotating stall zone in the compressor flow path, while the flow is at some distance from the compressor is almost stationary. This type of gas-dynamic instability is commonly called "rotating stall."

Авторами установлено, что такие известные виды потери устойчивости как "помпаж" и "вращающийся срыв" имеют различные диапазоны частот колебаний и величины относительных колебаний контролируемого параметра (давления за компрессором), что позволяет осуществлять раздельную регистрацию этих видов потери газодинамической устойчивости и управление соответствующими исполнительными механизмами двигателя в зависимости от типа потери газодинамической устойчивости.The authors found that such well-known types of stability loss as "surge" and "rotating stall" have different ranges of vibration frequencies and the relative fluctuations of the controlled parameter (pressure behind the compressor), which allows for separate registration of these types of loss of gas-dynamic stability and control of relevant actuators engine depending on the type of loss of gas-dynamic stability.

Под величиной относительных колебаний давления за компрессором понимается отношение амплитуды ΔР колебаний давления за компрессором к среднему значению давления Р (что далее поясняется фиг.1б).The value of the relative pressure fluctuations behind the compressor refers to the ratio of the amplitude ΔP of the pressure fluctuations behind the compressor to the average pressure P (which is explained below in figb).

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, при котором измеряют параметр, реагирующий на потерю газодинамической устойчивости работы двигателя, сравнивают с пороговой величиной и, по результату сравнения, формируют сигнал наличия срывного режима, который подают на исполнительные механизмы двигателя, в качестве параметра, реагирующего на потерю газодинамической устойчивости работы двигателя, измеряют давление за последней ступенью компрессора, преобразуют полученный аналоговый сигнал в реальном времени в электрический сигнал, соответствующий величине отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению, и используют полученный сигнал в качестве контролируемого параметра для контроля газодинамической устойчивости двигателя соответственно типу потери газодинамической устойчивостью с образованием самостоятельного канала для контроля каждого типа потери устойчивости, при этом параллельно в каждом канале текущий электрический сигнал последовательно сравнивают с предварительно заданными собственным критерием для типа потери устойчивости в виде диапазона частот контролируемого параметра и пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению, а, полученные по результату сравнения, сигналы наличия срывного режима, подают на исполнительные механизмы двигателя в соответствии с типом потери устойчивости для парирования до выхода двигателя из срывного режима.The problem is solved in that in the method of protecting a gas turbine engine containing a compressor in the event of a loss of gas-dynamic stability, in which a parameter is measured that responds to a loss of gas-dynamic stability of the engine, it is compared with a threshold value and, by the result of the comparison, a signal of the presence of a stall mode is generated, which served on the actuators of the engine, as a parameter that responds to the loss of gas-dynamic stability of the engine, measure the pressure for the last stage compressor, convert the received analog signal in real time into an electrical signal corresponding to the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value, and use the received signal as a controlled parameter to control the gas-dynamic stability of the engine according to the type of gas-dynamic stability loss with the formation of an independent channel for monitoring each type of buckling, while in parallel in each channel the current electrical signal is they are satisfactorily compared with predefined own criteria for the type of stability loss in the form of the frequency range of the controlled parameter and the threshold value in the form of a limit value for the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value, and the signals of the stall mode obtained from the comparison result are fed to the actuators in accordance with the type of buckling for parrying until the engine exits stall mode.

Целесообразно, чтобы в качестве типов потери устойчивости использовали бы "помпаж", "вращающийся срыв" и совокупность "помпаж - вращающийся срыв" и подавали сигналы при "помпаже" на органы механизации компрессора, при "вращающемся срыве" одновременно на систему регулирования расхода топлива двигателя и органы механизации компрессора, при совокупности "помпаж - вращающийся срыв" вначале подавали сигнал на органы механизации компрессора, а затем - на систему регулирования расхода топлива.It is advisable that the types of buckling would use "surge", "rotating stall" and the combination "surging - rotating stall" and give signals when "surging" to the compressor mechanization organs, while "rotating stall" simultaneously to the engine fuel consumption control system and compressor mechanization bodies, with the combination “surge - rotating stall”, at first they sent a signal to the compressor mechanization bodies, and then to the fuel consumption control system.

Также целесообразно, чтобы интервал частот критерия потери устойчивости типа "помпаж" составлял бы от 8 до 30 Гц, а интервал частот критерия потери устойчивости типа "вращающийся срыв" составлял бы от 8 до 120 Гц.It is also advisable that the frequency interval of the criterion of loss of stability of the type "surge" would be from 8 to 30 Hz, and the frequency range of the criterion of loss of stability of the type of "rotating stall" would be from 8 to 120 Hz.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, содержащем систему регулирования работы двигателя, вход которой подсоединен к выходу датчика давления, а выход связан с исполнительными механизмами двигателя, система регулирования работы двигателя содержит блок формирования электрического сигнала величины отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению в реальном времени, вход которого подсоединен к выходу датчика давления и является входом в систему регулирования, схему выделения сигнала "помпаж" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "помпаж", схему выделения сигнала "вращающейся срыв" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "вращающейся срыв", при этом входы обеих схем выделения параллельно соединены с выходом блока формирования, схему сравнения сигнала "помпаж" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "помпаже", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "помпаж", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "помпаж", схему сравнения сигнала "вращающийся срыв" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "вращающемся срыве", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "вращающийся срыв", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "вращающийся срыв", схему соединения, входы которой связаны с соответствующими выходами обеих схем сравнения, а выходы связаны с исполнительными механизмами для формирования сигнала воздействия для защиты двигателя соответственно типу потери устойчивости, при этом в схеме соединения выход схемы сравнения сигнала "вращающийся срыв" соединен с исполнительным механизмом системы подачи топлива и с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через диодную развязку, обеспечивающую срабатывание исполнительных механизмов одновременно, а выход схемы сравнения сигнала "помпаж" соединен с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через другую диодную развязку, обеспечивающую его собственное срабатывание.The problem is also solved by the fact that in the protection device of a gas turbine engine containing a compressor, in case of loss of gas-dynamic stability, comprising a system for regulating the operation of the engine, the input of which is connected to the output of the pressure sensor, and the output is connected to the actuators of the engine, the engine control system contains a forming unit electrical signal of the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value in real time, the input of which is connected to the pressure sensor and is the input to the control system, the surge signal extraction circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined frequency range of the buckling frequency, the rotating surge signal allocation circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined buckling frequency range type of "rotating stall", while the inputs of both allocation circuits are connected in parallel with the output of the formation unit, the signal comparison circuit "surge" with the threshold value in the form of a limiting value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with "surge", the input of which is connected to the output of the "surge" signal isolation circuit, and the output signal contains the presence of the stall mode "surge", a comparison circuit of the "rotating stall" signal with a threshold the response value in the form of a limit value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with a “rotating stall”, the input of which is connected to the output of the “stall stall” signal isolation circuit, and the output signal indicates the presence of a stall a rotating stall bench, a connection circuit whose inputs are connected to the corresponding outputs of both comparison circuits, and the outputs are connected to actuators to generate an action signal to protect the motor according to the type of stability loss, while in the connection circuit the output of the rotating stall signal comparison circuit connected to the actuator of the fuel supply system and to the actuator of the compressor mechanization through a diode isolation, which actuates the actuator s simultaneously, and the output of the signal comparison circuit "surge" is connected to the actuator of the compressor mechanization through another diode isolation, providing its own operation.

Целесообразно, чтобы вход системы регулирования работы двигателя был бы подсоединен к датчику давления, который был бы установлен за последней ступенью компрессора.It is advisable that the input of the engine control system be connected to a pressure sensor that would be installed behind the last stage of the compressor.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, содержащем систему регулирования работы двигателя, вход которой подсоединен к выходу датчика давления, а выход связан с исполнительными механизмами двигателя, система регулирования работы двигателя содержит блок формирования электрического сигнала величины отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению в реальном времени, вход которого подсоединен к выходу датчика давления и является входом в систему регулирования, схему выделения сигнала "помпаж" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "помпаж", схему выделения сигнала "вращающейся срыв" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "вращающейся срыв", при этом входы обеих схем выделения параллельно соединены с выходом блока формирования, схему сравнения сигнала "помпаж" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "помпаже", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "помпаж", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "помпаж", схему сравнения сигнала "вращающийся срыв" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "вращающемся срыве", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "вращающийся срыв", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "вращающийся срыв", схему соединения, входы которой связаны с соответствующими выходами обеих схем сравнения, а выходы связаны с исполнительными механизмами для формирования сигнала воздействия для защиты двигателя соответственно типу потери устойчивости, при этом в схеме соединения выход схемы сравнения сигнала "вращающийся срыв" соединен с исполнительным механизмом системы подачи топлива и с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через диодную развязку, обеспечивающую срабатывание исполнительных механизмов одновременно, а выход схемы сравнения сигнала "помпаж" соединен с исполнительным механизмом системы механизации компрессора через другую диодную развязку, обеспечивающую его собственное срабатывание, при этом схема соединения дополнительно содержит элемент НЕ, который подключен к выходу схемы сравнения сигнала "помпаж", и элемент И, который одним входом подключен к выходу элемента НЕ, другим входом - к выходу схемы сравнения сигнала "вращающийся срыв", а выходом одновременно связан с исполнительными механизмами системы подачи топлива и органов механизации компрессора.The problem is also solved by the fact that in the protection device of a gas turbine engine containing a compressor, in case of loss of gas-dynamic stability, comprising a system for regulating the operation of the engine, the input of which is connected to the output of the pressure sensor, and the output is connected to the actuators of the engine, the engine control system contains a forming unit electrical signal of the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value in real time, the input of which is connected to the pressure sensor and is the input to the control system, the surge signal extraction circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined frequency range of the buckling frequency, the rotating surge signal allocation circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined buckling frequency range type of "rotating stall", while the inputs of both allocation circuits are connected in parallel with the output of the formation unit, the signal comparison circuit "surge" with the threshold value in the form of a limiting value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with "surge", the input of which is connected to the output of the "surge" signal isolation circuit, and the output signal contains the presence of the stall mode "surge", a comparison circuit of the "rotating stall" signal with a threshold the response value in the form of a limit value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with a “rotating stall”, the input of which is connected to the output of the “stall stall” signal isolation circuit, and the output signal indicates the presence of a stall a rotating stall bench, a connection circuit whose inputs are connected to the corresponding outputs of both comparison circuits, and the outputs are connected to actuators to generate an action signal to protect the motor according to the type of stability loss, while in the connection circuit the output of the rotating stall signal comparison circuit connected to the actuator of the fuel supply system and to the actuator of the compressor mechanization through a diode isolation, which actuates the actuator at the same time, and the output of the surge signal comparison circuit is connected to the actuator of the compressor mechanization system through another diode isolation providing its own operation, while the connection circuit additionally contains a NOT element that is connected to the output of the surge signal comparison circuit, and the element And, which is connected to the output of the element NOT by one input, by the other input to the output of the “rotational stall” signal comparison circuit, and the output is simultaneously connected to the actuators of the fuel supply system and compressor mechanization bodies.

Целесообразно, чтобы вход системы регулирования работы двигателя был бы подсоединен к датчику давления, который был бы установлен за последней ступенью компрессора.It is advisable that the input of the engine control system be connected to a pressure sensor that would be installed behind the last stage of the compressor.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется описанием и чертежами.In the future, the invention is illustrated by the description and drawings.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг.1а представлен вид колебаний давления за последней ступенью компрессора и воздействий на исполнительный механизм газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости типа "помпаж", согласно изобретению.On figa presents a view of the pressure fluctuations behind the last stage of the compressor and the impact on the actuator of a gas turbine engine with the loss of gas-dynamic stability of the type "surge", according to the invention.

Фиг.1б иллюстрирует колебания давления за компрессором Рк, амплитуду ΔР колебаний и среднее значение давления Р.Fig.1b illustrates the pressure fluctuations behind the compressor P to the amplitude ΔP fluctuations and the average value of pressure R.

На фиг.2 представлен вид колебаний давления за последней ступенью компрессора и воздействий на исполнительные механизмы газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости типа "вращающийся срыв", согласно изобретению.Figure 2 presents a view of the pressure fluctuations behind the last stage of the compressor and the impact on the actuators of the gas turbine engine when the loss of gas-dynamic stability of the type of "rotating stall", according to the invention.

На фиг.3 представлен вид колебаний давления за последней ступенью компрессора и воздействий на исполнительные механизмы газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости типа "помпаж-вращающийся срыв", согласно изобретению.Figure 3 presents a view of the pressure fluctuations behind the last stage of the compressor and the impact on the actuators of the gas turbine engine when the loss of gas-dynamic stability of the type "surge-rotating stall", according to the invention.

На фиг.4 представлен вид критерия потери газодинамической устойчивости типа "помпаж", реализуемый согласно изобретению.Figure 4 presents a view of the criterion for the loss of gas-dynamic stability of the type "surge", implemented according to the invention.

На фиг.5 представлен вид критерия потери газодинамической устойчивости типа "вращающийся срыв", реализуемый согласно изобретению.Figure 5 presents a view of the criterion for the loss of gas-dynamic stability of the type of "rotating stall", implemented according to the invention.

На фиг.6 представлена принципиальная схема устройства для защиты газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости.Figure 6 presents a schematic diagram of a device for protecting a gas turbine engine in case of loss of gas-dynamic stability.

На фиг.7 представлена принципиальная схема устройства для защиты газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости (вариант).Figure 7 presents a schematic diagram of a device for protecting a gas turbine engine in case of loss of gas-dynamic stability (option).

В качестве типов потери устойчивости используют основные, базовые типы потери устойчивости: "помпаж", "вращающийся срыв".As the types of buckling use the basic, basic types of buckling: "surge", "rotating stall".

Способ защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, осуществляют следующим образом.A method of protecting a gas turbine engine containing a compressor in case of loss of gas-dynamic stability is carried out as follows.

Измеряют давление Рк за последней ступенью компрессора газотурбинного двигателя. Давление Рк может быть измерено статическое или полное.Measure the pressure P to the last stage of the compressor of the gas turbine engine. Pressure P k can be measured static or total.

При потере газодинамической устойчивости двигателя возникают колебания Рк (фиг.1...3)With the loss of gas-dynamic stability of the engine, fluctuations P k arise (Fig. 1 ... 3)

Вид колебаний Рк при потере газодинамической устойчивости типа "помпаж" и "вращающийся срыв" приведены на фиг.1а и фиг.2 соответственно. Вид колебаний Рк при совокупности "помпаж-вращающийся срыв" приведен на фиг.3. Имеет место потеря газодинамической устойчивости типа "помпаж", в момент времени t1-t2 (фиг.1a), "вращающийся срыв" (фиг.2) в момент времени t3-t4 или совокупность "помпаж-вращающийся срыв" (фиг.3), при которой потеря устойчивости типа "помпаж" в момент времени (t2t3) перешла в потерю устойчивости типа "вращающийся срыв". Как видно, потери устойчивости "помпаж" и "вращающийся срыв" имеют колебания Рк различного характера по амплитуде и частоте колебаний, что позволяет использовать Рк в качестве параметра, реагирующего на потерю газодинамической устойчивости работы двигателя.The type of fluctuations P to when the loss of gas-dynamic stability of the type "surge" and "rotating stall" are shown in figa and 2, respectively. The type of vibrations R to when the combination of "surge-rotating stall" is shown in Fig.3. There is a loss of gas-dynamic stability of the "surge" type at time t 1 -t 2 (Fig. 1a), "rotating stall" (Fig. 2) at time t 3 -t 4 or the combination "surge-rotating stall" ( figure 3), in which the loss of stability of the type "surge" at the time (t 2 t 3 ) passed into the loss of stability of the type of "rotating stall". As you can see, the stability loss "surge" and "rotating stall" have fluctuations P k of a different nature in amplitude and frequency, which allows you to use P k as a parameter that responds to the loss of gas-dynamic stability of the engine.

Полученный аналоговый сигнал Рк в реальном времени преобразуют в электрический сигнал, соответствующий величине отношения ΔР/Р, где ΔР - амплитуда колебаний текущего измеренного давления Рк, Р - среднее значение давления в колебательном процессе при потере газодинамической устойчивости (фиг.1б).The obtained analog signal P k in real time is converted into an electric signal corresponding to the value of the ratio ΔP / P, where ΔP is the amplitude of the fluctuations of the current measured pressure P k , P is the average value of the pressure in the oscillatory process with a loss of gas-dynamic stability (Fig.1b).

Кроме того, установлено, что электрический сигнал, соответствующий ΔР/Р, при потере газодинамической устойчивости типа "помпаж" лежит в полосе частот так, как это изображено на фиг.4, при потере газодинамической устойчивости типа "вращающийся срыв" так, как это изображено на фиг.5.In addition, it was found that the electric signal corresponding to ΔP / P, in case of loss of gas-dynamic stability of the "surge" type, lies in the frequency band as shown in Fig. 4, in case of loss of gas-dynamic stability of the type "rotating stall" as shown figure 5.

Как видно из фиг.1...5, величина ΔР/Р при потере устойчивости типа "помпаж" и типа "вращающийся срыв" имеет различные значения и различные собственные частотные характеристики колебаний. Поэтому текущий электрический сигнал, соответствующий ΔР/Р в реальном времени, используют в качестве контролируемого параметра для контроля газодинамической устойчивости двигателя соответственно типу потери газодинамической устойчивости и сравнивают его в реальном времени параллельно с предварительно заданным критерием в виде интервала частот f1-f2 для потери устойчивости типа "помпаж" (фиг.4) и предварительно заданным критерием в виде интервала частот f3-f4 для потери устойчивости типа "вращающийся срыв" (фиг.5).As can be seen from FIGS. 1 ... 5, the ΔP / P value with the loss of stability of the "surge" and "rotational stall" type has different values and different natural frequency characteristics of the oscillations. Therefore, the current electrical signal corresponding to ΔP / P in real time is used as a controlled parameter to control the gasdynamic stability of the engine according to the type of loss of gasdynamic stability and compared in real time in parallel with a predetermined criterion in the form of a frequency interval f 1 -f 2 for loss stability type "surge" (figure 4) and a predefined criterion in the form of a frequency interval f 3 -f 4 for loss of stability type "rotating stall" (figure 5).

Выделенные сигналы "помпаж" и/или "вращающийся срыв" сравнивают с заданной пороговой величиной срабатывания в виде предельного отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению (ΔР/Р)п при "помпаже" и (ΔР/Р)вс при "вращающемся срыве" соответственно.The distinguished signals "surge" and / or "rotational stall" are compared with a predetermined threshold value of response in the form of a limiting ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value (ΔР / Р) p for "surge" and (ΔР / Р) all for "rotational stall" respectively.

Интервал частот критерия потери устойчивости типа "помпаж" составляет от 8 до 30 Гц.The frequency interval of the criterion for the loss of stability of the type "surge" is from 8 to 30 Hz.

Интервал частот критерия потери устойчивости типа "вращающийся срыв" составляет от 8 до 120 Гц.The frequency interval of the criterion for the loss of stability of the type of "rotating stall" is from 8 to 120 Hz.

Полученные по результату сравнения сигналы наличия срывного режима "помпаж" и/или "вращающийся срыв" подают на исполнительные механизмы двигателя в соответствии с типом потери устойчивости для парирования до выхода двигателя из срывного режима так, как показано на фиг.1а, 2, 3. Точки 1...4 на фиг.1а, 2, 3 соответствуют далее точкам ➀...➃ на схеме фиг.6 и фиг.7.The results of the comparison, the signals of the presence of the stall mode "surge" and / or "rotational stall" are fed to the actuators of the engine in accordance with the type of buckling to parry before the engine exits the stall mode, as shown in figa, 2, 3. Points 1 ... 4 in figa, 2, 3 correspond further to points ➀ ... ➃ in the diagram of Fig.6 and Fig.7.

Сигнал наличия срывного режима "помпаж" подают на органы механизации компрессора 1, например, поворота лопаток компрессора, с момента времени t1 до момента времени t2, (фиг.1a), сигнал наличия срывного режима "вращающийся срыв" подают одновременно на органы механизации компрессора 1 и на систему регулирования расхода топлива 2 с момента времени t3 до момента времени t4. (фиг.2), при получении совокупного сигнала "помпаж" - "вращающийся срыв" вначале подают сигналы на органы механизации компрессора 1 с момента времени t1 до момента времени t4, и затем, в момент времени (t2t3) до момента времени t4, на систему регулирования расхода топлива 3.The signal for the presence of the stall mode "surge" is supplied to the mechanization bodies of the compressor 1, for example, the rotation of the compressor blades, from time t 1 to time t 2 (Fig. 1a), the signal for the presence of the stall mode "rotating stall" is fed simultaneously to the mechanization bodies compressor 1 and the fuel consumption control system 2 from time t 3 to time t 4 . (figure 2), upon receipt of the total signal "surge" - "rotating stall" at first they give signals to the mechanization bodies of the compressor 1 from time t 1 to time t 4 , and then, at time (t 2 t 3 ) to time t 4 on the fuel consumption control system 3.

Способ защиты работы газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости реализуется с помощью устройств (варианты), согласно изобретению.A method of protecting the operation of a gas turbine engine in case of loss of gas-dynamic stability is implemented using devices (options) according to the invention.

Устройство для защиты газотурбинного двигателя при потере газодинамической устойчивости (фиг.6 и фиг.7) содержит датчик 1 давления, который установлен за последней ступенью компрессора, и систему 2 регулирования работы двигателя, входом подсоединенную к выходу датчика 1, с которого поступает аналоговый сигнал 3, а выходом связанную с исполнительными механизмами двигателя. Исполнительными механизмами двигателя могут быть органы механизации компрессора 4, например, для поворота лопаток компрессора, и органы системы регулирования расхода топлива 5. Могут быть и другие исполнительные механизмы (на чертеже не показаны).A device for protecting a gas turbine engine in case of loss of gas-dynamic stability (Fig.6 and Fig.7) contains a pressure sensor 1, which is installed behind the last stage of the compressor, and an engine control system 2 connected to the output of the sensor 1, from which the analog signal 3 , and the output associated with the actuators of the engine. The actuators of the engine can be the mechanization elements of the compressor 4, for example, for turning the compressor blades, and the organs of the fuel consumption control system 5. There can be other actuators (not shown).

Система 2 регулирования содержит блок 6 формирования электрического сигнала величины отношения амплитуды колебаний текущего давления к среднему значению в реальном времени, вход которого подсоединен к выходу датчика 1 и является входом в систему 2 регулирования, схему 9 выделения сигнала "помпаж" путем сравнения сформированного электрического сигнала 7 с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "помпаж", схему 10 выделения сигнала "вращающийся срыв" путем сравнения сформированного электрического сигнала 8 с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "вращающийся срыв", при этом входы обеих схем выделения 9 и 10 параллельно соединены с выходом блока 6 формирования, схему 11 сравнения сигнала "помпаж" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний текущего давления к среднему значению давления при "помпаже", вход 12 которой соединен с выходом схемы 9 выделения сигнала "помпаж", а с выхода выводят сигнал 13 наличия срывного режима "помпаж", схему 14 сравнения сигнала "вращающийся срыв" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний текущего давления к среднему значению давления при "вращающемся срыве", вход 15 которой соединен с выходом схемы 10 выделения сигнала "вращающийся срыв", а с выхода выводят сигнал 16 наличия срывного режима "вращающийся срыв".The regulation system 2 comprises a unit 6 for generating an electric signal of a ratio of the amplitude of the fluctuations of the current pressure to the average value in real time, the input of which is connected to the output of the sensor 1 and is an input to the regulation system 2, the surge signal extraction circuit 9 by comparing the generated electric signal 7 with a given frequency range of loss of stability such as "surge", the circuit 10 of the selection signal "rotating stall" by comparing the generated electrical signal 8 with a given range frequency stability loss of the type of "rotating stall", while the inputs of both allocation circuits 9 and 10 are connected in parallel with the output of the forming unit 6, the circuit 11 comparing the signal "surge" with a threshold value in the form of a limit value of the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to the average pressure when "surge", the input 12 of which is connected to the output of the circuit "signal surge" 9, and the output signal 13 of the disruptive mode "surge", the circuit 14 comparing the signal "rotating stall" with a threshold value is triggered I in the form of a limit value of the ratio of the amplitude of the current pressure oscillations to the average pressure at "rotating stall," input 15 coupled to an output of the signal selection circuit 10 "rotating stall," and the output signal 16 outputted availability shear mode "rotating stall".

Система 2 регулирования содержит схему 17 соединения, входы которой связаны с соответствующими выходами обеих схем 11 и 14 сравнения, а выходы связаны с исполнительными механизмами 4 и 5 для формирования сигнала воздействия для защиты двигателя соответственно типу потери устойчивости.The control system 2 comprises a connection circuit 17, the inputs of which are connected to the respective outputs of both comparison circuits 11 and 14, and the outputs are connected to actuators 4 and 5 to generate an action signal to protect the motor, respectively, to the type of stability loss.

Схема 17 соединяет выход схемы 11 сравнения сигнала "помпаж" через диодную развязку 19 с органами механизации компрессора 4, а выход схемы 14 сравнения сигнала "вращающийся срыв" через диодную развязку 18 с органами механизации компрессора 4 и системы регулирования расхода топлива 5, соответственно.The circuit 17 connects the output of the circuit for comparing the signal "surge" through the diode isolation 19 with the mechanization bodies of the compressor 4, and the output of the circuit 14 for comparing the signal "rotating stall" through the diode isolation 18 with the mechanization of the compressor 4 and the fuel consumption control system 5, respectively.

В варианте выполнения устройства (фиг.7) схема 17 соединения дополнительно содержит элемент НЕ, который подключен к выходу схемы 11 сравнения сигнала "помпаж", и элемент И, который одним входом подключен к выходу элемента НЕ, другим входом - к выходу сравнения сигнала "вращающийся срыв", а выходом одновременно связан с исполнительными механизмами системы подачи топлива 5 и органов механизации компрессора 4.In the embodiment of the device (Fig. 7), the connection circuit 17 further comprises an element NOT, which is connected to the output of the surge signal comparison circuit 11, and an element And, which is connected to the output of the NOT element by one input, and the signal comparison output " rotating stall ", and the output is simultaneously connected to the actuators of the fuel supply system 5 and the mechanization bodies of the compressor 4.

Система 2 регулирования работы двигателя может быть изготовлена на известных схемных решениях. Схема 11 сравнения сигнала "помпаж" может быть выполнена на основе узкополосного частотного фильтра, а схема 14 сравнения сигнала "вращающийся срыв" на основе широкополосного частотного фильтра.The engine control system 2 can be made using known circuitry. The "surge" signal comparison circuit 11 may be performed based on a narrow-band frequency filter, and the rotational stall signal comparison circuit 14 based on a wide-band frequency filter.

При работе устройство реализует способ, согласно изобретению.During operation, the device implements the method according to the invention.

На вход блока 6 формирования непрерывно поступает аналоговый сигнал 3 с выхода датчика давления 1, преобразуется в реальном времени в электрический сигнал, соответствующий величине отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению, который поступает параллельно на вход схемы 9 выделения сигнала "помпаж" и на вход схемы 10 выделения сигнала "вращающийся срыв". При совпадении с заданным собственным диапазоном частот потери устойчивости типа "помпаж" или "вращающийся срыв" на выходе схем 9 и/или 10 появляется сигнал(ы), поступающие на входы соответствующих схем 11 и 14, где они сравниваются с соответствующей заданной пороговой величиной срабатывания. В случае превышения пороговой величины, на выходе формируется сигнал 13 наличия срывного режима типа "помпаж" и/или сигнал 16 наличия срывного режима типа "вращающийся срыв". Сигнал 13 подается в момент времени t1 через диодную развязку 19 на органы механизации компрессора 4 (фиг.6) и на вход элемента НЕ (фиг.7). В точке ➀ появляется сигнал постоянного тока, который сохраняется до выхода двигателя из срывного режима "помпаж" в течение времени t1-t2 (фиг.1a). Сигнал 16 в момент времени t3 подается одновременно через диодную развязку 18 (фиг.6) и элемент И (фиг.7) на систему регулирования расхода топлива 5 и на органы механизации компрессора 4. В точке ➂ появляется сигнал постоянного тока, который сохраняется до выхода двигателя из срывного режима "вращающийся срыв" в течение времени t3-t4 (фиг.2).An analog signal 3 from the output of the pressure sensor 1 is continuously supplied to the input of the forming unit 6, is converted in real time into an electrical signal corresponding to the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value, which is fed in parallel to the input of the surge signal 9 and the input of the circuit 10 selection signal "rotating stall". If it coincides with a given eigenfrequency range of loss of stability such as "surge" or "rotating stall" at the output of circuits 9 and / or 10, the signal (s) arrives at the inputs of the corresponding circuits 11 and 14, where they are compared with the corresponding predetermined threshold value . If the threshold value is exceeded, the output generates a signal 13 for the presence of a stall mode of the type "surge" and / or a signal 16 for the presence of a stall mode of the type "rotating stall". The signal 13 is supplied at time t 1 through a diode isolation 19 to the mechanization bodies of the compressor 4 (Fig.6) and to the input of the element NOT (Fig.7). At the point ➀, a direct current signal appears, which is stored until the motor exits the stall mode "surge" for a time t 1 -t 2 (Fig. 1a). The signal 16 at time t 3 is fed simultaneously through the diode isolation 18 (Fig.6) and the element And (Fig.7) to the fuel consumption control system 5 and to the compressor mechanization bodies 4. At a point ➂ a direct current signal appears, which remains until the output of the engine from the stall mode "rotating stall" during the time t 3 -t 4 (figure 2).

В случае совокупности "помпаж-вращающийся срыв", (фиг.3) формируется сигнал 13 и затем сигнал 16. Сигнал 13 подается в момент времени t1 через диодную развязку 19 на органы механизации компрессора 4 (фиг.6) и на вход элемента НЕ (фиг.7). Сигнал 16 в момент времени t3 подается через диодную развязку 18 (фиг.6) и элемент И (фиг.7) на систему регулирования расхода топлива 5 на время t3-t4 и на органы механизации компрессора 4. В точке ➀ сохраняется сигнал постоянного тока до выхода двигателя из срывного режима "помпаж-вращающийся срыв" в течение времени t1-t4 (фиг.3), в точке ➂ - в течении времени t3-t4.In the case of a combination of "surge-rotating stall" (Fig. 3), a signal 13 is generated and then a signal 16. The signal 13 is supplied at time t 1 through a diode isolation 19 to the compressor mechanization bodies 4 (Fig. 6) and to the input of the element NOT (Fig.7). The signal 16 at time t 3 is fed through a diode isolation 18 (Fig.6) and the element And (Fig.7) to the fuel consumption control system 5 for a time t 3 -t 4 and to the compressor mechanization bodies 4. At a point ➀, a signal is stored direct current until the motor exits from the surging-rotating stall mode during time t 1 -t 4 (Fig. 3), at point ➂ - during time t 3 -t 4 .

В первом случае (фиг.1а) при возникновении помпажных колебаний подключается только механизация компрессора.In the first case (figa) when surge occurs, only the mechanization of the compressor is connected.

Во втором случае (фиг.2), когда режим "вращающийся срыв" реализуется сразу, совместно одновременно используется механизация компрессора и сброс расхода топлива.In the second case (figure 2), when the "rotary stall" mode is implemented immediately, the mechanization of the compressor and the dumping of fuel consumption are simultaneously used together.

В третьем случае (фиг.3), когда после циклов помпажа происходит переход во вращающийся срыв, дополнительно к механизации компрессора задействуется сброс расхода топлива.In the third case (figure 3), when after a surge cycle there is a transition to a rotating stall, in addition to the mechanization of the compressor, the fuel flow is reset.

При использовании изобретения время ликвидации срывного режима "помпаж" сокращается на 20-30%, время ликвидации срывного режима "вращающийся срыв" сокращается на 30-50%, а совокупности "помпаж-вращающийся срыв" - на 15-20%. Потери импульса тяги коррелируются с временем нахождения двигателя в срывном режиме и снижаются в том же процентном отношении.When using the invention, the time to eliminate the stall mode "surge" is reduced by 20-30%, the time to eliminate the stall mode "rotating stall" is reduced by 30-50%, and the aggregate "surge-rotating stall" is reduced by 15-20%. Traction impulse losses correlate with the stall time of the engine and decrease in the same percentage.

Claims (7)

1. Способ защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, при котором измеряют параметр, реагирующий на потерю газодинамической устойчивости работы двигателя, сравнивают с пороговой величиной и по результату сравнения формируют сигнал наличия срывного режима, который подают на исполнительные механизмы двигателя, отличающийся тем, что в качестве параметра, реагирующего на потерю газодинамической устойчивости работы двигателя, измеряют давление за последней ступенью компрессора, преобразуют полученный аналоговый сигнал в реальном времени в электрический сигнал, соответствующий величине отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению, и используют полученный сигнал в качестве контролируемого параметра для контроля газодинамической устойчивости двигателя соответственно типу потери газодинамической устойчивости с образованием самостоятельного канала для контроля каждого типа потери устойчивости, при этом параллельно в каждом канале текущий электрический сигнал последовательно сравнивают с предварительно заданными собственным критерием для типа потери устойчивости в виде диапазона частот контролируемого параметра и пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению, а полученные по результату сравнения сигналы наличия срывного режима подают на исполнительные механизмы двигателя в соответствии с типом потери устойчивости для парирования до выхода двигателя из срывного режима.1. A method of protecting a gas turbine engine containing a compressor in the event of a loss of gas-dynamic stability, in which a parameter is measured that responds to a loss of gas-dynamic stability of the engine, is compared with a threshold value, and, as a result of the comparison, a breakdown signal is generated, which is supplied to the actuators of the engine, characterized the fact that as a parameter that responds to the loss of gas-dynamic stability of the engine, measure the pressure behind the last stage of the compressor, pre the obtained analog signal is real-time transformed into an electric signal corresponding to the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value, and the received signal is used as a controlled parameter to control the gas-dynamic stability of the engine according to the type of gas-dynamic stability loss with the formation of an independent channel to control each type of loss stability, while in parallel in each channel the current electrical signal is sequentially compare They come with predefined own criteria for the type of stability loss in the form of the frequency range of the parameter being monitored and the threshold value in the form of a limit value for the ratio of the amplitude of pressure fluctuations to the average value, and the signals of the presence of the stall mode obtained from the comparison result are sent to the actuators of the engine in accordance with the type loss of stability to parry until the engine exits stall mode. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве типов потери устойчивости используют "помпаж", "вращающийся срыв" и совокупность "помпаж - вращающийся срыв" и подают сигналы при "помпаже" на органы механизации компрессора, при "вращающемся срыве" одновременно на систему регулирования расхода топлива двигателя и органы механизации компрессора, при совокупности "помпаж - вращающийся срыв" вначале подают сигнал на органы механизации компрессора, а затем на систему регулирования расхода топлива.2. The method according to claim 1, characterized in that the types of buckling use "surge", "rotating stall" and the combination of "surging - rotating stall" and give signals when "surging" to the compressor mechanics, when "rotating stall "at the same time, on the engine fuel consumption control system and compressor mechanization bodies, with the combination" surging - rotating stall ", first a signal is sent to the compressor mechanization bodies, and then to the fuel consumption control system. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что интервал частот критерия потери устойчивости типа "помпаж" составляет от 8 до 30 Гц, а интервал частот критерия потери устойчивости типа "вращающийся срыв" составляет от 8 до 120 Гц.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency interval of the criterion for loss of stability of the type "surge" is from 8 to 30 Hz, and the frequency range of the criterion of loss of stability of the type "rotating stall" is from 8 to 120 Hz. 4. Устройство защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, содержащее систему регулирования работы двигателя, вход которой подсоединен к выходу датчика давления, а выход связан с исполнительными механизмами двигателя, отличающееся тем, что система регулирования работы двигателя содержит блок формирования электрического сигнала величины отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению в реальном времени, вход которого подсоединен к выходу датчика давления и является входом в систему регулирования, схему выделения сигнала "помпаж" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "помпаж", схему выделения сигнала "вращающийся срыв" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "вращающийся срыв", при этом входы обеих схем выделения параллельно соединены с выходом блока формирования, схему сравнения сигнала "помпаж" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "помпаже", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "помпаж", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "помпаж", схему сравнения сигнала "вращающийся срыв" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "вращающемся срыве", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "вращающийся срыв", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "вращающийся срыв схему соединения, входы которой связаны с соответствующими выходами обеих схем сравнения, а выходы связаны с исполнительными механизмами для формирования сигнала воздействия для защиты двигателя соответственно типу потери устойчивости, при этом в схеме соединения выход схемы сравнения сигнала "вращающийся срыв" соединен с исполнительным механизмом системы подачи топлива и с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через диодную развязку, обеспечивающую срабатывание исполнительных механизмов одновременно, а выход схемы сравнения сигнала "помпаж" соединен с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через другую диодную развязку, обеспечивающую его собственное срабатывание.4. A device for protecting a gas turbine engine containing a compressor in case of loss of gas-dynamic stability, comprising a system for controlling the operation of the engine, the input of which is connected to the output of the pressure sensor, and the output is connected to actuators of the engine, characterized in that the system for regulating the operation of the engine comprises an electric signal generating unit the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value in real time, the input of which is connected to the output of the pressure sensor and is the input to the control system, the surge signal extraction circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined frequency range of the buckling type, the rotating stall signal extraction circuit by comparing the generated electrical signal with the predetermined buckling frequency range of the rotational type stall ", while the inputs of both allocation circuits are connected in parallel with the output of the formation unit, the signal comparison circuit" surge "with a threshold value in the form of maximum the value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with "surge", the input of which is connected to the output of the surge signal isolation circuit, and the output signal contains the presence of the surge mode "surge", the signal comparison circuit "rotational stall" with a threshold value of operation in in the form of the limit value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with a "rotating stall", the input of which is connected to the output of the "rotating stall" signal isolation circuit, and the output signal of the stall mode "rotating stall" is output a connection circuit, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of both comparison circuits, and the outputs are connected to actuators for generating an action signal for protecting the engine according to the type of stability loss, while in the connection circuit the output of the rotating stall signal comparison circuit is connected to the actuator of the feed system fuel and with the executive mechanism of the compressor mechanization through a diode isolation, which ensures the actuation of the actuators at the same time, and the output signal comparison circuit "surging" is connected to the actuator of the compressor mechanization organs via another diode junction, which provides its own operation. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вход системы регулирования работы двигателя подсоединен к датчику давления, который установлен за последней ступенью компрессора.5. The device according to claim 4, characterized in that the input of the engine control system is connected to a pressure sensor, which is installed behind the last stage of the compressor. 6. Устройство защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, при потере газодинамической устойчивости, содержащее систему регулирования работы двигателя, вход которой подсоединен к выходу датчика давления, а выход связан с исполнительными механизмами двигателя, отличающееся тем, что система регулирования работы двигателя содержит блок формирования электрического сигнала величины отношения амплитуды колебаний текущего давления к его среднему значению в реальном времени, вход которого подсоединен к выходу датчика давления и является входом в систему регулирования, схему выделения сигнала "помпаж" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "помпаж", схему выделения сигнала "вращающейся срыв" путем сравнения сформированного электрического сигнала с заданным диапазоном частот потери устойчивости типа "вращающийся срыв", при этом входы обеих схем выделения параллельно соединены с выходом блока формирования, схему сравнения сигнала "помпаж" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "помпаже", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "помпаж", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "помпаж", схему сравнения сигнала "вращающийся срыв" с пороговой величиной срабатывания в виде предельного значения отношения амплитуды колебаний давления к среднему значению при "вращающемся срыве", вход которой соединен с выходом схемы выделения сигнала "вращающийся срыв", а с выхода выводят сигнал наличия срывного режима "вращающийся срыв", схему соединения, входы которой связаны с соответствующими выходами обеих схем сравнения, а выходы связаны с исполнительными механизмами для формирования сигнала воздействия для защиты двигателя соответственно типу потери устойчивости, при этом в схеме соединения выход схемы сравнения сигнала "вращающийся срыв" соединен с исполнительным механизмом системы подачи топлива и с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через диодную развязку, обеспечивающую срабатывание исполнительных механизмов одновременно, а выход схемы сравнения сигнала "помпаж" соединен с исполнительным механизмом органов механизации компрессора через другую диодную развязку, обеспечивающую его собственное срабатывание, при этом схема соединения дополнительно содержит элемент НЕ, который подключен к выходу схемы сравнения сигнала "помпаж", и элемент И, который одним входом подключен к выходу элемента НЕ, другим входом - к выходу схемы сравнения сигнала "вращающийся срыв", а выходом одновременно связан с исполнительными механизмами системы подачи топлива и органов механизации компрессора.6. A device for protecting a gas turbine engine containing a compressor in case of loss of gas-dynamic stability, comprising a system for controlling the operation of the engine, the input of which is connected to the output of the pressure sensor, and the output is connected to actuators of the engine, characterized in that the system for regulating the operation of the engine comprises an electric signal generating unit the ratio of the amplitude of the oscillations of the current pressure to its average value in real time, the input of which is connected to the output of the pressure sensor and is the input to the control system, the surge signal extraction circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined frequency range of the loss stability type, the surge surge signal extraction circuit by comparing the generated electrical signal with a predetermined stability loss frequency range of the rotating type stall ", while the inputs of both allocation circuits are connected in parallel with the output of the formation unit, the signal comparison circuit" surge "with a threshold value in the form of maximum the value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with "surge", the input of which is connected to the output of the surge signal isolation circuit, and the output signal contains the presence of the surge mode "surge", the signal comparison circuit "rotational stall" with a threshold value of operation in in the form of the limit value of the ratio of the amplitude of the pressure fluctuations to the average value with a "rotating stall", the input of which is connected to the output of the "rotating stall" signal isolation circuit, and the output signal of the stall mode "rotating stall" is output ", a connection diagram, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of both comparison circuits, and the outputs are connected to actuators for generating an action signal for protecting the engine according to the type of stability loss, while in the connection diagram the output of the rotating stall signal comparison circuit is connected to the actuator fuel supply systems and with the executive mechanism of the compressor mechanization bodies through a diode isolation, which ensures the actuation of the actuators simultaneously, and the output d signal comparison circuit "surge" is connected to the actuator of the compressor mechanization through another diode isolation, which ensures its own operation, while the connection circuit additionally contains an element NOT connected to the output of the signal comparison circuit "surge", and the element And, which one the input is connected to the output of the element NOT, the other input is to the output of the rotational stall signal comparison circuit, and the output is simultaneously connected to the actuators of the fuel supply system and mechanization organs compressor. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что вход системы регулирования работы двигателя подсоединен к датчику давления, который установлен за последней ступенью компрессора.7. The device according to claim 6, characterized in that the input of the engine control system is connected to a pressure sensor, which is installed behind the last stage of the compressor.
RU2005122632/06A 2005-07-19 2005-07-19 Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions) RU2295654C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122632/06A RU2295654C1 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122632/06A RU2295654C1 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2295654C1 true RU2295654C1 (en) 2007-03-20

Family

ID=37994116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005122632/06A RU2295654C1 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2295654C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009041851A1 (en) * 2007-09-24 2009-04-02 Central Institute Of Aviation Motors (Ciam) Method for monitoring the operating modes of a compressor and a device for carrying out said method
RU2592954C2 (en) * 2011-03-04 2016-07-27 Снекма Method for elimination of rotating failure in gas turbine engine
RU2678864C2 (en) * 2014-05-27 2019-02-04 Сафран Эркрафт Энджинз Method and device for control of thrust of turbojet engine
RU2810867C1 (en) * 2023-08-03 2023-12-28 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method for protecting gas turbine engine from compressor surge by electronic two-channel automatic control system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. Под ред. д-ра техн. наук проф. А.А.ШЕВЯКОВА. - М.: Машиностроение, 1976, с.102-104. US 3852958 A (GEN ELECTRIC), 10.12.1974. SU 229883A (ПИСЬМЕННЫЙ И.Л. и др.), 23.01.1986. SU 1783170 А (ХАИ), 23.12.1992. SU 522344A (п/я А-7626), 25.07.1976. DE 3805119 A1, (GUTEHOFFNUNGSHUETTE MAN), 31.08.1989. EP 0398436 A1 (ELLIOTT TURBO), 22.11.1990. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009041851A1 (en) * 2007-09-24 2009-04-02 Central Institute Of Aviation Motors (Ciam) Method for monitoring the operating modes of a compressor and a device for carrying out said method
RU2592954C2 (en) * 2011-03-04 2016-07-27 Снекма Method for elimination of rotating failure in gas turbine engine
RU2678864C2 (en) * 2014-05-27 2019-02-04 Сафран Эркрафт Энджинз Method and device for control of thrust of turbojet engine
RU2810867C1 (en) * 2023-08-03 2023-12-28 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method for protecting gas turbine engine from compressor surge by electronic two-channel automatic control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10962448B2 (en) Method for monitoring the engines of an aircraft
US3935558A (en) Surge detector for turbine engines
US4622808A (en) Surge/stall cessation detection system
JP4865276B2 (en) Method and apparatus for avoiding lean blowout of a gas turbine engine
US6059522A (en) Compressor stall diagnostics and avoidance
US10254199B2 (en) Method for monitoring the engines of an aircraft
US8818683B2 (en) Method and apparatus for operating a gas turbine engine
US5275528A (en) Flow control method and means
US6820429B2 (en) Adaptive acceleration schedules for gas turbine engine control systems
EP2520863A1 (en) Method for protecting a gas turbine engine against high dynamical process values and gas turbine engine for conducting said method
RU2295654C1 (en) Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions)
US4977395A (en) Vibration analyzer
US10071820B2 (en) Inclement weather detection for aircraft engines
EP1258617A2 (en) Methods and apparatus for detecting turbine engine flameout
US3245219A (en) Stall-surge sonic sensor and control apparatus for turbo-compressor type gas engines
Christensen et al. Development and demonstration of a stability management system for gas turbine engines
US7065973B2 (en) Stall detection and recovery system
RU2255247C1 (en) Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine
EP2458179A2 (en) Method of monitoring an electronic engine control (EEC) to detect fuel screen clogging
EP0777828B1 (en) Compressor stall avoidance
US10570828B2 (en) Gas turbine engine installed monitoring and control to prevent standing wave dynamic resonance
EP3546901A1 (en) Systems and methods for engine vibration monitoring
RU2305788C2 (en) Method of emergency protection of gas-turbine engine at failures and troubles
EP0670425B1 (en) Method of surge detection
RU2602644C1 (en) Method for protection of dual-frow turbojet engine against low pressure turbine spin-up

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200720