JP2002070585A - Surge avoiding system - Google Patents
Surge avoiding systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はサージ回避システム
に係り、特にジェットエンジンの連続サージングを未然
に防止するサージ回避システムに関する。The present invention relates to a surge avoidance system, and more particularly to a surge avoidance system for preventing continuous surging of a jet engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】ジェットエンジンは、コンプレッサによ
り圧縮された吸入空気中に燃料を噴射燃焼させて圧縮高
温ガスとし、圧縮高温ガスを膨張させてコンプレッサを
駆動するタービンを回転させるとともに後方に噴出する
ことにより推力を得ている。従って、安定な運転を継続
する上でコンプレッサのサージングを回避することが重
要となるが、従来のジェットエンジンの制御装置にあっ
ては、コンプレッサ出口圧力の急減が検出されたときに
噴射燃料量を減少することにより連続サージの発生を防
止している。2. Description of the Related Art A jet engine injects and burns fuel into intake air compressed by a compressor to produce a compressed high-temperature gas, expands the compressed high-temperature gas, rotates a turbine that drives the compressor, and ejects the gas backward. The thrust is obtained. Therefore, it is important to avoid compressor surging in order to maintain stable operation.However, in a conventional jet engine control device, when a sudden decrease in compressor outlet pressure is detected, the amount of injected fuel is reduced. By reducing the number, the occurrence of continuous surge is prevented.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンプ
レッサ出口圧力の急減が検出されたときにはコンプレッ
サ翼の一部にすでに旋回失速が発生しているため、噴射
燃料量を減少しても連続サージが発生してしまうおそれ
がある。本発明は上記課題に鑑みなされたものであっ
て、ジェットエンジンの連続サージングを未然に防止す
ることのできるサージ回避システムを提供することを目
的とする。However, when a sudden decrease in the compressor outlet pressure is detected, since a rotating stall has already occurred in a part of the compressor blades, a continuous surge occurs even if the amount of injected fuel is reduced. There is a risk that it will. The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a surge avoidance system that can prevent continuous surging of a jet engine.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明に係るサージ回避
システムは、ジェットエンジンの操作量及びジェットエ
ンジンの検出可能な状態変数に基づいて少なくともジェ
ットエンジンの検出不可能な状態変数を推定するオブザ
ーバと、オブザーバにより推定された状態変数に基づい
てジェットエンジンのコンプレッサの運転点がサージ領
域に接近しているかを判定する運転状況判定手段と、運
転状況判定手段でコンプレッサの運転点がサージ領域に
接近していると判定されたときはジェットエンジンに供
給する燃料量を低減する燃料低減手段を具備する。A surge avoidance system according to the present invention includes an observer for estimating at least an undetectable state variable of a jet engine based on an operation amount of the jet engine and a detectable variable of the jet engine. Operating condition determining means for determining whether the operating point of the compressor of the jet engine is approaching the surge region based on the state variable estimated by the observer; and operating condition determining means for determining whether the operating point of the compressor is approaching the surge region. A fuel reducing means for reducing the amount of fuel to be supplied to the jet engine when it is determined that the fuel injection is performed.
【0005】本発明にあっては、検出不可能な状態変数
を含む状態変数がオブザーバによって推定され、推定さ
れた状態変数に基づいてコンプレッサの運転状況が判定
され、サージ領域に接近したときは燃料が低減されサー
ジ領域に入ることが防止される。According to the present invention, a state variable including an undetectable state variable is estimated by an observer, and an operating condition of the compressor is determined based on the estimated state variable. Is reduced, and it is prevented from entering the surge region.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るサージ回避シ
ステムの構成図であって、ジェットエンジン10の運転
状態は回転数センサ、圧力センサ等で構成されるセンサ
システム11によって検出され、検出結果はディジタル
コンピュータで構成されるサージ回避システム12に伝
送される。FIG. 1 is a block diagram of a surge avoidance system according to the present invention. The operating state of a jet engine 10 is detected by a sensor system 11 including a rotational speed sensor, a pressure sensor, and the like. The result is transmitted to a surge avoidance system 12 composed of a digital computer.
【0007】サージ回避システム12は、ジェットエン
ジン10のコンプレッサ101の現在の運転状態を判断
し、コンプレッサ101がサージ領域に入ることを防止
するためにスロットル弁13の開度を制御する。ジェッ
トエンジン10は、吸気口100から吸入された空気は
コンプレッサ101で圧縮されてコンバスタ102に供
給される。[0007] The surge avoidance system 12 determines the current operating state of the compressor 101 of the jet engine 10 and controls the opening of the throttle valve 13 to prevent the compressor 101 from entering the surge region. In the jet engine 10, air sucked from the intake port 100 is compressed by the compressor 101 and supplied to the combustor 102.
【0008】コンバスタ102内で燃料噴射孔104か
ら噴射された燃料が燃焼して生成された高温ガスはター
ビン103に回転力を付与するとともに、ノズル105
から噴射されて推力を発生する。なお、スロットル弁1
3は燃料タンク14と燃料噴射孔104との間に設置さ
れ、燃料噴射孔104から噴射される燃料量を調節す
る。The high-temperature gas generated by the combustion of the fuel injected from the fuel injection holes 104 in the combustor 102 imparts a rotational force to the turbine 103 and the nozzle 105
To generate thrust. In addition, the throttle valve 1
Reference numeral 3 is provided between the fuel tank 14 and the fuel injection hole 104 to adjust the amount of fuel injected from the fuel injection hole 104.
【0009】タービン103で発生した回転力は直結軸
によってコンプレッサ101に伝達され、コンプレッサ
101を駆動する。上記構成を有するジェットエンジン
の回転体の運動方程式は[数1]で表される。The torque generated by the turbine 103 is transmitted to the compressor 101 by a directly connected shaft, and drives the compressor 101. The equation of motion of the rotating body of the jet engine having the above configuration is represented by [Equation 1].
【0010】[0010]
【数1】 (Equation 1)
【0011】ここでタービン出力動力LT は[数2]で
表される。Here, the turbine output power LT is represented by the following equation (2).
【0012】[0012]
【数2】 (Equation 2)
【0013】またコンプレッサ吸収動力LC は[数3]
で表される。[0013] The compressor absorption power LC is given by
It is represented by
【0014】[0014]
【数3】 (Equation 3)
【0015】コンンプレッサの動特性式は[数4]で表
される。The dynamic characteristic equation of the compressor is expressed by [Equation 4].
【0016】[0016]
【数4】 (Equation 4)
【0017】更にコンプレッサで圧縮された空気の状態
方程式は[数5]で与えられる。Further, the state equation of the air compressed by the compressor is given by [Equation 5].
【0018】[0018]
【数5】 (Equation 5)
【0019】以上の5式を定常状態値回りで線形化して
状態変数を[数6]で定義する。The above five equations are linearized around a steady state value, and a state variable is defined by [Equation 6].
【0020】[0020]
【数6】 (Equation 6)
【0021】すると、ジェットエンジンの動特性は[数
7]で表される。なお、図2はジェットエンジンの状態
変数線図である。Then, the dynamic characteristic of the jet engine is represented by [Equation 7]. FIG. 2 is a state variable diagram of the jet engine.
【0022】[0022]
【数7】 (Equation 7)
【0023】以上から判明するように、ジェットエンジ
ンの動特性を決定する状態変数のなかには実際に検出で
きない状態変数も含まれているが、これらの状態変数が
検出できればコンプレッサの一部に発生する旋回失速の
発生を早期に検出可能となる。そこで、検出可能な状態
できる状態変数と[数6]で表されるジェットエンジン
の動特性式に基づいて、オブザーバを使用して検出でき
ない状態変数を含めた全状態変数を推定する。As can be seen from the above, among the state variables that determine the dynamic characteristics of the jet engine, some state variables that cannot be actually detected are included, but if these state variables can be detected, the swirl generated in a part of the compressor The occurrence of stall can be detected early. Therefore, all state variables including state variables that cannot be detected using the observer are estimated based on the state variables that can be detected and the dynamic characteristic equation of the jet engine represented by [Equation 6].
【0024】例えばオブザーバの動特性式は[数8]で
表すことができる。For example, the dynamic characteristic equation of the observer can be expressed by [Equation 8].
【0025】[0025]
【数8】 (Equation 8)
【0026】そしてオブザーバで推定された全状態変数
をコンプレッサ運転状況判定部及び所定のゲインを介し
てフィードバックすることにより連続サージの発生を防
止することが可能となる。図3はジェットエンジン、オ
ブザーバ、コンプレッサ運転状況判定部及びゲインの状
態変数線図であって、ジェットエンジン30に対してオ
ブザーバ31、コンプレッサ運転状況判定部32及びゲ
イン33が付加される。By feeding back all the state variables estimated by the observer via the compressor operating condition determination unit and a predetermined gain, it is possible to prevent the occurrence of a continuous surge. FIG. 3 is a state variable diagram of the jet engine, the observer, the compressor operation status determination unit, and the gain. The observer 31, the compressor operation status determination unit 32, and the gain 33 are added to the jet engine 30.
【0027】なお、オブザーバ31、コンプレッサ運転
状況判定部32及びゲイン33は、サージ回避システム
12の中にソフトウエア的に構築される。即ちコンプレ
ッサ運転状況判定部32は、例えば横軸に気体流量を、
縦軸に圧縮比をとったコンプレッサの特性曲線を記憶し
ており、オブザーバで推定された状態変数に基づき現在
の運転点を特性曲線で監視する。Note that the observer 31, the compressor operating condition determination unit 32, and the gain 33 are constructed in the surge avoidance system 12 by software. That is, the compressor operation status determination unit 32, for example, the gas flow rate on the horizontal axis,
The characteristic curve of the compressor with the compression ratio taken on the vertical axis is stored, and the current operating point is monitored by the characteristic curve based on the state variable estimated by the observer.
【0028】そして、サージラインに接近した場合は連
続サージが発生するおそれがあるものとして、ゲインを
介してフィードバックして燃料量を減少する。燃料量を
減少した結果、コンプレッサの運転点がサージラインか
ら離れた場合には燃料量を復帰させることによって、ジ
ェットエンジンの出力を維持することが可能となる。Then, when there is a possibility that a continuous surge may occur when approaching the surge line, feedback is provided via a gain to reduce the fuel amount. As a result of reducing the fuel amount, when the operating point of the compressor moves away from the surge line, the output of the jet engine can be maintained by restoring the fuel amount.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明に係るサージ回避システムによれ
ば、検出不可能な状態変数をオブザーバで推定すること
により、コンプレッサの運転状態を正確に把握すること
ができ、連続サージの発生を確実に防止することが可能
となる。According to the surge avoidance system according to the present invention, the operating state of the compressor can be accurately grasped by estimating the undetectable state variable by the observer, and the occurrence of the continuous surge can be reliably achieved. This can be prevented.
【図1】本発明に係るサージ回避システムの構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram of a surge avoidance system according to the present invention.
【図2】ジェットエンジンの動特性である。FIG. 2 shows dynamic characteristics of a jet engine.
【図3】ジェットエンジン、オブザーバ、コンプレッサ
運転状況判定部及びゲインの状態変数線図である。FIG. 3 is a state variable diagram of a jet engine, an observer, a compressor operation status determination unit, and a gain.
10…ジェットエンジン 100…吸気口 101…コンプレッサ 102…コンバスタ 103…タービン 104…燃料噴射孔 105…ノズル 11…センサシステム 12…サージ回避システム 13…スロットル弁 14…燃料タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Jet engine 100 ... Intake port 101 ... Compressor 102 ... Combustor 103 ... Turbine 104 ... Fuel injection hole 105 ... Nozzle 11 ... Sensor system 12 ... Surge avoidance system 13 ... Throttle valve 14 ... Fuel tank
Claims (1)
トエンジンの検出可能な状態変数に基づいて少なくとも
該ジェットエンジンの検出不可能な状態変数を推定する
オブザーバと、 前記オブザーバにより推定された状態変数に基づいて該
ジェットエンジンのコンプレッサの運転点がサージ領域
に接近しているかを判定する運転状況判定手段と、 前記運転状況判定手段でコンプレッサの運転点がサージ
領域に接近していると判定されたときは該ジェットエン
ジンに供給する燃料量を低減する燃料低減手段を具備す
るサージ回避システム。1. An observer for estimating at least an undetectable state variable of the jet engine based on an operation amount of the jet engine and a detectable state variable of the jet engine, and based on a state variable estimated by the observer. Operating condition determining means for determining whether the operating point of the compressor of the jet engine is approaching the surge region, and when the operating condition determining means determines that the operating point of the compressor is approaching the surge region. A surge avoidance system including a fuel reducing means for reducing an amount of fuel supplied to the jet engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000266021A JP2002070585A (en) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | Surge avoiding system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000266021A JP2002070585A (en) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | Surge avoiding system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002070585A true JP2002070585A (en) | 2002-03-08 |
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ID=18753192
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JP2000266021A Withdrawn JP2002070585A (en) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | Surge avoiding system |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2002070585A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2657457A2 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-30 | IHI Aerospace Co., Ltd. | Electricity generation system |
-
2000
- 2000-09-01 JP JP2000266021A patent/JP2002070585A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2657457A2 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-30 | IHI Aerospace Co., Ltd. | Electricity generation system |
JP2013231366A (en) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Ihi Aerospace Co Ltd | Electricity generation system |
US9260195B2 (en) | 2012-04-27 | 2016-02-16 | Ihi Aerospace Co., Ltd. | Electricity generation system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071106 |