CS204359B1

CS204359B1 - Facility for the emergency control of the bucket engines with the combustion turbine

Info

Publication number: CS204359B1
Application number: CS712778A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Zasadil; Vaclav Holecek
Original assignee: Vladimir Zasadil; Vaclav Holecek
Priority date: 1978-11-01
Filing date: 1978-11-01
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká lopatkových motorů se spalovací turbinou, vybavených regulační soustavou, v níž alespoň některé základní prvky, zajišťující dodávku paliva do motoru a regulaci jeho množství, jsou hydraulického typu. Vynález řeší možnost nouzového ovládání těchto motorů v případech, kdy dojde k poruše, jejímž následkem je samovolný růst nebo pokles průtočného množství paliva, dodávaného do spalovací komory motoru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to turbine turbine engines equipped with a control system in which at least some of the essential elements for providing fuel to the engine and controlling its amount are of the hydraulic type. The invention addresses the possibility of emergency control of these engines in the event of a failure resulting in the spontaneous increase or decrease of the flow rate of fuel delivered to the engine combustion chamber.

U dosud známých lopatkových motorů, a zejména leteckých lopatkových motorů, se jejich vysazení v důsledku poruchy regulační soustavy zabraňuje zpravidla všestranně dokonalou konstrukcí prvků regulační soustavy, -která zajišťuje vysokou spolehlivost její funkce, uplatněním přísných provozních norem, preventivním charakterem systému provozní údržby, několikanásobným jištěním funkce těch prvků regulační soustavy, jejichž porucha může způsobit vysazení motoru, případně i zajištěním nouzového způsobu dodávky paliva a ovládání motoru v případech, kdy již došlo k poruše některého prvku regulační soustavy, ohrožující bezpečný chod motoru. V posledním případě se jedná o použití buď zcela autonomních systémů, jejichž činnost je zcela nezávislá na regulační soustavě motoru, nebo systémů, které v případě poruchy zasahují do činnosti regulační soustavy takovým způsobem, že vyřazují z činnosti její určité části, obsahující ty prvky, jejichž správná funkce pro zajištění nouzových režimů práce motoru není bezpodmínečně nutná, ale jejichž nesprávná funkce ohrožuje chod motoru — nouzová dodávka paliva a ovládání motoru jsou tedy zajištěny využitím těch prvků re» gulační soustavy, které jsou nezbytné pro tuto činnost, zatímco ostatní prvky regulační soustavy se odpojují mechanickým přerušením komunikací, kterými jsou za normálního stavu funkčně vřazeny do regulační soustavy.In the prior art vane engines, and in particular aircraft vane engines, their failure due to a control system failure is generally prevented by a versatile design of the control system elements, which ensures high reliability of its function, applying strict operating standards, the function of those elements of the control system whose failure may cause engine failure, possibly by providing an emergency means of fuel supply and engine control in the event of a failure of a control system element that jeopardizes the safe operation of the engine. The latter concerns the use of either fully autonomous systems whose operation is wholly independent of the engine control system or of systems which, in the event of a failure, interfere with the operation of the control system in such a way as to disable certain parts containing those the correct function to ensure the emergency operating modes of the engine is not absolutely necessary, but whose malfunction jeopardizes engine operation - the emergency fuel supply and engine control are thus ensured by using those elements of the control system that are necessary for this operation, they are disconnected by mechanical interruption of communications, which are normally incorporated into the control system.

V současné době se v leteckém provozu používají i takové lopatkové motory se spalovací turbinou, které nemají žádný systém zajištění nouzové dodávky paliva a nouzového ovládání pro případ vysazení regulační soustavy motoru. Dodatečné zajištění možnosti nouzového ovládání těchto motorů v případech, kdy došlo k vysazení regulační soustavy, dosud známými způsoby vyžaduje buď překonstruování podstatných částí stávající regulační soustavy, a nebo, pokud by se jednalo o vytvoření autonomního nouzového systému, dojde ke zvýšení hmotnosti motoru a ke zvětšení prostoru, potřebného k zástavbě motoru do letounu. Z těchto důvodů jsou dosud známé principy a konstrukční provedení nouzových systémů ovládání motoru těžko použitelné na motorech, které byly zkonstruová204359 ny a dosud se .používají bez těchto systémů.At present, such turbine turbojet engines are used in air traffic that have no emergency fuel delivery and emergency control system in case of engine control system failure. The additional provision for the emergency control of these engines in cases where the control system has been interrupted requires, in known ways, either a redesign of the essential parts of the existing control system or, if an autonomous emergency system is created, the engine mass increases and increases the space needed to install the engine in the airplane. For these reasons, the prior art principles and design of emergency engine control systems are difficult to apply to engines that have been constructed and are still used without such systems.

Zařízení podle vynálezu, ve shodě s některými dosud známými zařízeními pro nouzové ovládání lopatkových motorů, nepředchází vzniku poruchy regulační soustavy, ale slouží k zajištění nouzového ovládání lopatkového motoru v případech, kdy k poruše regulační soustavy již došlo. Dále, ve shodě s některými dosud známými zařízeními, využívá zařízení podle vynálezu z původní regulační soustavy motoru čerpací část a škrticí ventil, spojený s pákou ovládání motoru. Na rozdíl od dosud známých zařízení však nevyřazuje zbytek regulační soustavy z činnosti jeho odpojením, ale ponechává jej v činnosti s tím, že výstupní signál z tohoto zby.tku regulační soustavy, za normálních okolností sloužící k regulaci dodávky paliva do motoru pro každou polohu páky ovládání motoru a po vzniku poruchy regulační soustavy neschopný této funkce, koriguje na takové hodnoty, které jsou potřebné pro zajištění nouzového chodu a nouzového ovládání lopatkového motoru.The device according to the invention, in accordance with some known devices for emergency control of vane motors, does not prevent the control system from failing, but serves to provide emergency control of the vane motor in cases where the control system failure has already occurred. Furthermore, in accordance with some prior art devices, the device according to the invention uses a pump part and a throttle valve connected to the engine control lever from the original engine control system. However, unlike known devices, it does not disable the rest of the control system by unplugging it, but keeps it running, with the output signal from the rest of the control system normally used to regulate the fuel supply to the engine for each position of the control lever. In the event of a malfunction of the control system and after the failure of the control system incapable of this function, it corrects to such values as are necessary to ensure emergency operation and emergency control of the vane motor.

Podstatou zařízení podle vynálezu je, že prostor pracovní komory na jedné straně regulačního prvku výkonnosti čerpací části je připojen pomocí kanálu zajištění dodávky paliva a jeho uzavíracího elementu k drenážnímu potrubí, zatímco prostor pracovní komory na druhé (opačné) straně regulačního prvku výkonnosti čerpací části je k drenážnímu potrubí připojen pomocí kanálu omezení dodávky paliva a jeho uzavíracího prvku.The essence of the device according to the invention is that the working chamber space on one side of the pumping part performance control element is connected via the fuel supply channel and its closing element to the drainage pipe, while the working chamber space on the other side the drain pipe connected via the fuel feed channel and its shut-off element.

Oproti dosud známým zařízením přináší zařízení podle vynálezu nové účinky a vlastnosti především v tom smyslu, že vhodným ovládáním uzavíracího elementu kanálu zajištění dodávky paliva a uzavíracího prvku kanálu omezení dodávky paliva je zajištěna potřebná korekce signálu, který je na regulační prvek výkonnosti čerpací části přiváděn od porušeného zbytku regulační soustavy, čímž je zajištěn takový režim práce čerpací části regulační soustavy, který zabezpečuje dodávku paliva do spalovacích komor lopatkového motoru, postačující pro jeho nouzový chod a jeho nouzové ovládání. Přitom, krom připojení kanálu zajištění dodávky paliva a kanálu omezení dodávky paliva zařízení podle vynálezu k pracovní komoře regulačního prvku výkonnosti čerpací části, není nutno dělat žádné konstrukční zásahy do původní regulační soustavy. Zařízení podle vynálezu je tedy vhodné zejména k aplikaci na lopatkových motorech, které byly zkonstruovány a zavedeny do provozu bez záložního systému pro nouzové ovládání motoru.Compared to the known devices, the device according to the invention brings new effects and features, in particular in that the appropriate control of the fuel supply channel closure element and the fuel supply restriction channel closure element provides the necessary signal correction to the pump thus providing a mode of operation of the pumping part of the control system that provides fuel supply to the combustion chambers of the vane engine sufficient for its emergency operation and its emergency operation. In addition to connecting the fuel supply channel and the fuel supply channel of the device according to the invention to the working chamber of the pumping part performance control element, there is no need for any design interventions in the original control system. The device according to the invention is therefore particularly suitable for application on turbine engines which have been designed and put into operation without a backup system for emergency motor control.

Na připojeném výkrese je schematicky znázorněn příklad použití zařízení 3 podle vynálezu na leteckém lopatkovém motoru 1, vybaveném regulační soustavou 2 s čerpací částí 7, s regulačním prvkem výkonnosti čerpací části 8, a se škrticím ventilem 6 ve výtlaku čerpací části 7, ovládaným pákou 5. Původní regulační soustava 2 neobsahuje žádné zařízení pro zajištění nouzového chodu lopatkového motoru 1. Při své normální funkci regulační soustava 2 zabezpečuje dodávku Q paliva do motoru takovou, aby splňovala jistou, předepsanou závislost na poloze páky 5. Tato závislost je v tomto příkladě realizována takovým způsobem, že zbytek regulační soustavy 9 snímá tlakový spád na škrticím ventilu 6, podle jeho velikosti upravuje tlaky v prostorech pracovní komory na obou funkčních stranách regulačního prvku výkonnosti čerpací části 8, ten se posouvá a při daných otáčkách N lopatkového motoru 1 reguluje výkonnost čerpací části 7 na hodnotu, odpovídající předepsané závislosti. Krom toho zbytek regulační soustavy 9 může zajišťovat i další regulační funkce — ty však s předmětem vynálezu nesouvisí. Zařízení 3 podle vynálezu nijak neovlivňuje činnost regulační soustavy 2, pokud kanál zajištění dodávky paliva 10 i kanál omezení dodávky paliva 13 jsou uzavřeny. Dojde-li k poruše regulační soustavy 2, ohrožující stabilitu chodu lopatkového motoru 1, pak lopatkový motor 1, aniž se změnila poloha páky 5, samovolně akceleruje nebo deceleruje. Akceleruj e-li lopatkový motor 1 samovolně a do- < sáhne-li přitom omezované hodnoty otáček N, .dá čidlo 4 signál k otevření uzavíracího prvku 14. Tím vstoupí do činnosti kanál omezení dodávky paliva 13 a vypouští palivo z prostoru pracovní komory na příslušné straně regulačního prvku výkonnosti čerpací části 8 tak, že jeho působením čerpací část 7 zmenší dodávku paliva Q do motoru a otáčky N klesnou pod omezovanou hodnotu. Čidlo 4 přeruší signál na otevření uzavíracího prvku 14, ten se uzavře, a tím přeruší činnost kanálu omezení dodávky paliva 13. Tak se opět obnoví původní režim práce regulační soustavy 2, lopatkový motor 1 opět začne samovolně akcelerovat, a popsaný proces omezování otáček N se bude periodicky opakovat. Vhodnou volbou průtočného průřezu škrticího prvku 15 lze dosáhnout přijatelných amplitud a frekvence parametrů lopatkového motoru 1 v tomto cyklickém procesu. Dojde-li k samovolné deceleraci lopatkového motoru 1, pak zásahem pilota, nebo automaticky, se otevře uzavírací element 11 a uvede do činnosti kanál zajištění dodávky paliva 10. Ten bude vypouštět palivo z prostoru pracovní komory na druhé (ve vztahu k předchozímu případu opačné) ze dvou funkčních stran regulačního prvku výkonnosti čerpací části 8, takže jeho působením čerpací část 7 zvětší dodávku Q paliva do motoru. Rychlost tohoto regulačního procesu lze ovlivnit volbou velikosti průtočného průřezu škrtícího elementu 12. Povede-li zvýšení dodávky Q paliva do motoru k dosažení omezované hodnoty otáček N, bude další růst otáček N zastaven stejným způsobem, jako v předchozím případě. V obou popsaných případech činnosti zařízení 3 podle vynálezu má pilot možnost ovládat lopatkový motor 1 změnou polohy páky 5, avšak je zřejmé, že závislost velikosti dodávky Q paliva do motoru na poloze páky 5 bude • obecně jiná, než při normální činnosti neporušené regulační soustavy 2. Ovládání uzavíracího elementu 11 a uzavíracího prvku 14 může být dálkové, automatické i neautomatické, samo o sobě není předmětem vynálezu.The attached drawing shows schematically an example of the use of the device 3 according to the invention on an aircraft turbine engine 1, equipped with a control system 2 with a pumping part 7, a performance regulating element of the pumping part 8 and a throttle 6 in the displacement of the pumping part 7 operated by a lever 5. The original control system 2 does not contain any device to ensure emergency operation of the vane motor 1. In its normal operation, the control system 2 ensures the supply of Q fuel to the engine to meet a certain prescribed dependence on the lever 5 position. that the rest of the control system 9 senses the pressure drop on the throttle valve 6, adjusts the pressures in the chamber of the working chamber on both functional sides of the performance control element of the pumping part 8 according to its size. performance of the pump part 7 to a value corresponding to the prescribed dependence. In addition, the rest of the control system 9 can also provide other control functions - but these are not related to the present invention. The device 3 according to the invention has no influence on the operation of the control system 2 when the fuel supply channel 10 and the fuel supply channel 13 are closed. If the control system 2 fails to compromise the stability of the operation of the vane motor 1, the vane motor 1 spontaneously accelerates or decelerates without changing the position of the lever 5. If the vane motor 1 accelerates spontaneously and when the speed limit N is reached, the sensor 4 gives a signal to open the shut-off element 14. This activates the fuel restriction channel 13 and discharges the fuel from the chamber to the respective chamber. on the side of the performance control element of the pumping part 8 such that the pumping part 7 reduces the fuel supply Q to the engine and the speed N falls below a limited value. The sensor 4 interrupts the signal to open the closure element 14, which closes, thereby interrupting the operation of the fuel supply restriction channel 13. This resumes the original mode of operation of the control system 2, the vane motor 1 starts to spontaneously accelerate again, will periodically repeat. By suitable selection of the flow cross-section of the throttle element 15, acceptable amplitudes and frequencies of the parameters of the vane motor 1 in this cyclic process can be achieved. In the event of spontaneous deceleration of the vane engine 1, the shut-off element 11 is opened or actuated by the pilot or automatically, actuating the fuel delivery channel 10. This will discharge fuel from the chamber to the other (opposite to the previous case) from the two functional sides of the performance control element of the pumping part 8, so that by acting on it the pumping part 7 increases the fuel supply Q to the engine. The speed of this control process can be influenced by the choice of the cross-sectional size of the throttle element 12. If the increase in the fuel supply Q to the engine results in a limited speed N, further growth of the speed N will be stopped in the same manner as in the previous case. In both described cases of operation of the device 3 according to the invention the pilot has the possibility to control the vane motor 1 by changing the position of the lever 5, but it is clear that the dependence of the amount of fuel The operation of the closure element 11 and the closure element 14 can be remote, automatic or non-automatic, and is not itself an object of the invention.

Claims

An emergency turbine turbine engine emergency control device, comprising a shut-off fuel feed channel and a shut-off fuel feed channel, characterized in that the fuel feed channel (10) is connected to the working chamber of the pumping part performance control element (10). 8) a control system (2) on one of the two functional sides of the pumping part performance control (8), and a fuel supply restriction channel (13) is connected to the working chamber of the pumping part performance control element (8) on the other of the two functional sides a performance element of the pumping part (8), wherein the fuel supply channel (10) and the fuel supply restriction channel (13) flow into the drainage pipe (16).