JP2002130183A - 航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法 - Google Patents
航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法Info
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- JP2002130183A JP2002130183A JP2000325142A JP2000325142A JP2002130183A JP 2002130183 A JP2002130183 A JP 2002130183A JP 2000325142 A JP2000325142 A JP 2000325142A JP 2000325142 A JP2000325142 A JP 2000325142A JP 2002130183 A JP2002130183 A JP 2002130183A
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インレットディストーションが部分的に発生
した場合でも、これによる動翼列の失速を抑えることが
でき、これにより、圧縮機の性能を最大限に発揮させる
ことができる航空エンジン用入口案内翼装置とその制御
方法を提供する。 【解決手段】 航空エンジンの圧縮機を構成する動翼列
の前方に設置された複数の入口案内翼１２と、各入口案
内翼毎に設けられその設置角度を個々に修正する複数の
アクチュエータ１４と、入口案内翼より前方の空気流入
口の周方向に配置された複数の圧力センサ１６と、圧力
センサの出力から各入口案内翼の最適設置角度を演算し
て各アクチュエータを制御する案内翼制御装置１８とを
備える。案内翼制御装置により、ディストーションの発
生を圧縮機上流に周方向に配した圧力センサで検知し、
発生した周位置での入口案内翼の設置角度を制御して、
圧縮機動翼への流入角度を最適に保つ。
した場合でも、これによる動翼列の失速を抑えることが
でき、これにより、圧縮機の性能を最大限に発揮させる
ことができる航空エンジン用入口案内翼装置とその制御
方法を提供する。 【解決手段】 航空エンジンの圧縮機を構成する動翼列
の前方に設置された複数の入口案内翼１２と、各入口案
内翼毎に設けられその設置角度を個々に修正する複数の
アクチュエータ１４と、入口案内翼より前方の空気流入
口の周方向に配置された複数の圧力センサ１６と、圧力
センサの出力から各入口案内翼の最適設置角度を演算し
て各アクチュエータを制御する案内翼制御装置１８とを
備える。案内翼制御装置により、ディストーションの発
生を圧縮機上流に周方向に配した圧力センサで検知し、
発生した周位置での入口案内翼の設置角度を制御して、
圧縮機動翼への流入角度を最適に保つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インレットディス
トーションに対応した航空エンジン用入口案内翼装置と
その制御方法に関する。
トーションに対応した航空エンジン用入口案内翼装置と
その制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インレットディストーションとは、航空
機の姿勢（例えば離陸時）や横風により、航空エンジン
に流入する空気流の軸流速が周方向で不均一になる現象
をいう。図３（Ａ）は、インレットディストーションが
生じている航空エンジンの流入口の模式図であり、例え
ば、離陸時にエンジンの下側にインレットディストーシ
ョンが発生する。
機の姿勢（例えば離陸時）や横風により、航空エンジン
に流入する空気流の軸流速が周方向で不均一になる現象
をいう。図３（Ａ）は、インレットディストーションが
生じている航空エンジンの流入口の模式図であり、例え
ば、離陸時にエンジンの下側にインレットディストーシ
ョンが発生する。
【０００３】図３（Ｂ）はインレットディストーション
が発生した場合のエンジン流入口での軸流速と圧力の分
布を示している。この図に示すように、インレットディ
ストーションの発生部分では、軸流速が健全な流入部に
比較して遅くなると共に、圧力のこの部分は健全部分よ
りも低くなる。
が発生した場合のエンジン流入口での軸流速と圧力の分
布を示している。この図に示すように、インレットディ
ストーションの発生部分では、軸流速が健全な流入部に
比較して遅くなると共に、圧力のこの部分は健全部分よ
りも低くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにインレ
ットディストーションの領域内では流入空気の圧力と軸
流速が低下し、その結果、ジェットエンジンを構成する
圧縮機（コンプレッサ）の動翼列への流入角度（迎え
角）が過大となり、動翼列の一部が失速状態となる場合
がある。この対策として、従来、経験的に余裕低下を見
積り、その低下分を勘案した設計が行われていたが、そ
の分、動翼列への流入角度を小さく設定するため、圧縮
機の性能を最大限に発揮できない問題点があった。
ットディストーションの領域内では流入空気の圧力と軸
流速が低下し、その結果、ジェットエンジンを構成する
圧縮機（コンプレッサ）の動翼列への流入角度（迎え
角）が過大となり、動翼列の一部が失速状態となる場合
がある。この対策として、従来、経験的に余裕低下を見
積り、その低下分を勘案した設計が行われていたが、そ
の分、動翼列への流入角度を小さく設定するため、圧縮
機の性能を最大限に発揮できない問題点があった。
【０００５】一方、圧縮機の動翼列への空気の流入角度
を最適化するために、入口案内翼（インレットガイドベ
ーン）と呼ばれる可変翼を動翼列の前に設ける場合があ
る。しかし、この入口案内翼は、エンジンの低速回転時
における失速を抑えるための可変静翼機構であり、周方
向に一様に決められ、かつ所定の運転スケジュールに従
って制御されるため、インレットディストーションの発
生により動翼の作動機構が周方向の一部で悪化しても、
最適な状態に戻すことができない問題点があった。
を最適化するために、入口案内翼（インレットガイドベ
ーン）と呼ばれる可変翼を動翼列の前に設ける場合があ
る。しかし、この入口案内翼は、エンジンの低速回転時
における失速を抑えるための可変静翼機構であり、周方
向に一様に決められ、かつ所定の運転スケジュールに従
って制御されるため、インレットディストーションの発
生により動翼の作動機構が周方向の一部で悪化しても、
最適な状態に戻すことができない問題点があった。
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、イ
ンレットディストーションが部分的に発生した場合で
も、これによる動翼列の失速を抑えることができ、これ
により、圧縮機の性能を最大限に発揮させることができ
る航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法を提供
することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、イ
ンレットディストーションが部分的に発生した場合で
も、これによる動翼列の失速を抑えることができ、これ
により、圧縮機の性能を最大限に発揮させることができ
る航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、航空エ
ンジンの圧縮機を構成する動翼列の前方に設置された複
数の入口案内翼（１２）と、各入口案内翼毎に設けられ
その設置角度を個々に修正する複数のアクチュエータ
（１４）と、入口案内翼より前方の空気流入口の周方向
に配置された複数の圧力センサ（１６）と、該圧力セン
サの出力から各入口案内翼の最適設置角度を演算して各
アクチュエータを制御する案内翼制御装置（１８）とを
備え、該案内翼制御装置は、複数の圧力センサの出力か
ら周方向の圧力分布を演算し、これによりインレットデ
ィストーションの発生の有無と、発生した周方向位置を
検知し、予め定めた圧力−流速欠損の関係から、ディス
トーション発生位置での最適な入口案内翼の設置角度を
演算する、ことを特徴とする航空エンジン用入口案内翼
装置が提供される。
ンジンの圧縮機を構成する動翼列の前方に設置された複
数の入口案内翼（１２）と、各入口案内翼毎に設けられ
その設置角度を個々に修正する複数のアクチュエータ
（１４）と、入口案内翼より前方の空気流入口の周方向
に配置された複数の圧力センサ（１６）と、該圧力セン
サの出力から各入口案内翼の最適設置角度を演算して各
アクチュエータを制御する案内翼制御装置（１８）とを
備え、該案内翼制御装置は、複数の圧力センサの出力か
ら周方向の圧力分布を演算し、これによりインレットデ
ィストーションの発生の有無と、発生した周方向位置を
検知し、予め定めた圧力−流速欠損の関係から、ディス
トーション発生位置での最適な入口案内翼の設置角度を
演算する、ことを特徴とする航空エンジン用入口案内翼
装置が提供される。
【０００８】また、本発明によれば、ディストーション
の発生を圧縮機上流に周方向に配した圧力センサで検知
し、発生した周位置での入口案内翼の設置角度を制御し
て、圧縮機動翼への流入角度を最適に保つ、ことを特徴
とする航空エンジン用入口案内翼制御方法が提供され
る。
の発生を圧縮機上流に周方向に配した圧力センサで検知
し、発生した周位置での入口案内翼の設置角度を制御し
て、圧縮機動翼への流入角度を最適に保つ、ことを特徴
とする航空エンジン用入口案内翼制御方法が提供され
る。
【０００９】上述した本発明の装置及び方法によれば、
周方向の圧力分布からインレットディストーションの発
生の位置を検知し、その位置での最適な設置角度に各ア
クチュエータを作動させて入口案内翼を変更する。従っ
て、インレットディストーションの発生を検知し、発生
した周方向位置でのローカルな軸流速に対応した最適角
度に入口案内翼を設置できるので、その箇所での動翼流
入角度も最適化され、圧縮機の失速を防止することがで
き、失速に対して、よりロバストな圧縮機を構成するこ
とが可能となる。
周方向の圧力分布からインレットディストーションの発
生の位置を検知し、その位置での最適な設置角度に各ア
クチュエータを作動させて入口案内翼を変更する。従っ
て、インレットディストーションの発生を検知し、発生
した周方向位置でのローカルな軸流速に対応した最適角
度に入口案内翼を設置できるので、その箇所での動翼流
入角度も最適化され、圧縮機の失速を防止することがで
き、失速に対して、よりロバストな圧縮機を構成するこ
とが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を具体的に説明する。なお、各図において共通する部分
には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
を具体的に説明する。なお、各図において共通する部分
には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１１】図１は、本発明の航空エンジン用入口案内
翼装置の構成図である。この図に示すように、本発明の
航空エンジン用入口案内翼装置１０は、複数の入口案内
翼１２、複数のアクチュエータ１４、複数の圧力センサ
１６、及び案内翼制御装置１８を備える。
翼装置の構成図である。この図に示すように、本発明の
航空エンジン用入口案内翼装置１０は、複数の入口案内
翼１２、複数のアクチュエータ１４、複数の圧力センサ
１６、及び案内翼制御装置１８を備える。
【００１２】複数の入口案内翼１２は、航空エンジン
（ジェットエンジン）の圧縮機を構成する第１段（最前
段）の動翼列１の前方に設置される。複数のアクチュエ
ータ１４は、各入口案内翼１２毎に設けられ、その設置
角度を個々に修正できるようになっている。このアクチ
ュエータ１４は、例えば、パルスシリンダと入口案内翼
１２に取付けられたレバーで構成することができる。な
お、本発明はこの構成に限定されず、入口案内翼１２の
設置角度を個々に修正できる、すなわち回転できる限り
で従来の周知の機構を用いてもよい。
（ジェットエンジン）の圧縮機を構成する第１段（最前
段）の動翼列１の前方に設置される。複数のアクチュエ
ータ１４は、各入口案内翼１２毎に設けられ、その設置
角度を個々に修正できるようになっている。このアクチ
ュエータ１４は、例えば、パルスシリンダと入口案内翼
１２に取付けられたレバーで構成することができる。な
お、本発明はこの構成に限定されず、入口案内翼１２の
設置角度を個々に修正できる、すなわち回転できる限り
で従来の周知の機構を用いてもよい。
【００１３】複数の圧力センサ１６は、入口案内翼１２
より前方の空気流入口２の周方向に配置される。この圧
力センサ１６は、例えばピエゾ型の圧力−電圧変換素子
であり、圧力に比例した電圧を出力する。この出力信号
は、案内翼制御装置１８に入力される。この圧力センサ
１６の数は、下流側に位置する入口案内翼１２と同数で
あるのが好ましい。
より前方の空気流入口２の周方向に配置される。この圧
力センサ１６は、例えばピエゾ型の圧力−電圧変換素子
であり、圧力に比例した電圧を出力する。この出力信号
は、案内翼制御装置１８に入力される。この圧力センサ
１６の数は、下流側に位置する入口案内翼１２と同数で
あるのが好ましい。
【００１４】案内翼制御装置１８は、小型のコンピュー
タ、例えばマイクロプロセッサである。この案内翼制御
装置１８は、複数の圧力センサ１６の出力から周方向の
圧力分布を演算し、これによりインレットディストーシ
ョンの発生の有無と、発生した周方向位置を検知する。
インレットディストーションが発生していない場合は、
各入口案内翼１２の最適設置角度を、従来の案内翼制御
と同様に、周方向に一様に定め、所定の運転スケジュー
ルに従ってこれを制御する。
タ、例えばマイクロプロセッサである。この案内翼制御
装置１８は、複数の圧力センサ１６の出力から周方向の
圧力分布を演算し、これによりインレットディストーシ
ョンの発生の有無と、発生した周方向位置を検知する。
インレットディストーションが発生していない場合は、
各入口案内翼１２の最適設置角度を、従来の案内翼制御
と同様に、周方向に一様に定め、所定の運転スケジュー
ルに従ってこれを制御する。
【００１５】また、インレットディストーションが発生
している場合には、予め定めた圧力−流速欠損の関係か
ら、ディストーション発生位置での最適な入口案内翼の
設置角度を演算し、ディストーション発生位置に対応す
るアクチュエータ１４のみを健全位置と異なって作動さ
せてこの部分の入口案内翼１２を演算した最適設置角度
に設定する。
している場合には、予め定めた圧力−流速欠損の関係か
ら、ディストーション発生位置での最適な入口案内翼の
設置角度を演算し、ディストーション発生位置に対応す
るアクチュエータ１４のみを健全位置と異なって作動さ
せてこの部分の入口案内翼１２を演算した最適設置角度
に設定する。
【００１６】図２は、本発明の入口案内翼の制御方法の
説明図である。この図において、（Ａ）は健全位置にお
ける入口案内翼１２と動翼１ａとの関係を示し、（Ｂ）
はインレットディストーション発生位置における同様の
関係を示している。なお、この動翼１ａは、圧縮機を構
成する第１段（最前段）の動翼列１の動翼であり、所定
の運転スケジュールに従って周速Ｖで回転している。
説明図である。この図において、（Ａ）は健全位置にお
ける入口案内翼１２と動翼１ａとの関係を示し、（Ｂ）
はインレットディストーション発生位置における同様の
関係を示している。なお、この動翼１ａは、圧縮機を構
成する第１段（最前段）の動翼列１の動翼であり、所定
の運転スケジュールに従って周速Ｖで回転している。
【００１７】本発明の方法では、ディストーションの発
生を圧縮機上流に周方向に配した圧力センサで検知し、
発生した周位置での入口案内翼の設置角度を制御して、
圧縮機動翼への流入角度を最適に保つ。
生を圧縮機上流に周方向に配した圧力センサで検知し、
発生した周位置での入口案内翼の設置角度を制御して、
圧縮機動翼への流入角度を最適に保つ。
【００１８】すなわち、図２（Ａ）における入口案内翼
１２の設置角度（翼末端での軸線に対する角度）をθと
すると、図２（Ｂ）では、この設置角度をθ＋α（正）
とする。言い換えれば、インレットディストーションが
発生し、軸流速４が小さくなると、入口案内翼１２の設
置角度を健全位置と同じに保つと、流入速度のθ方向の
流れと動翼の周速Ｖのベクトル和５が動翼１ａに対して
無理な流入角度になり失速するおそれがある。そのた
め、（Ｂ）のように、設置角度をθ＋α（正）とし、流
入速度のθ＋α方向の流れと動翼の周速Ｖのベクトル和
５′を動翼１ａに対して適正な流入角にしてその失速を
防止する。
１２の設置角度（翼末端での軸線に対する角度）をθと
すると、図２（Ｂ）では、この設置角度をθ＋α（正）
とする。言い換えれば、インレットディストーションが
発生し、軸流速４が小さくなると、入口案内翼１２の設
置角度を健全位置と同じに保つと、流入速度のθ方向の
流れと動翼の周速Ｖのベクトル和５が動翼１ａに対して
無理な流入角度になり失速するおそれがある。そのた
め、（Ｂ）のように、設置角度をθ＋α（正）とし、流
入速度のθ＋α方向の流れと動翼の周速Ｖのベクトル和
５′を動翼１ａに対して適正な流入角にしてその失速を
防止する。
【００１９】上述したように本発明の装置及び方法によ
れば、圧力センサ１６で周方向の圧力分布からインレッ
トディストーションの発生の位置を検知し、その位置で
の最適な設置角度に各アクチュエータ１４を作動させて
入口案内翼１２の設置角度を変更する。従って、インレ
ットディストーションの発生を検知し、発生した周方向
位置でのローカルな軸流速に対応した最適角度に入口案
内翼１２を設置できるので、その箇所での動翼流入角度
も最適化され、圧縮機の失速を防止することができ、失
速に対して、よりロバストな圧縮機を構成することが可
能となる。
れば、圧力センサ１６で周方向の圧力分布からインレッ
トディストーションの発生の位置を検知し、その位置で
の最適な設置角度に各アクチュエータ１４を作動させて
入口案内翼１２の設置角度を変更する。従って、インレ
ットディストーションの発生を検知し、発生した周方向
位置でのローカルな軸流速に対応した最適角度に入口案
内翼１２を設置できるので、その箇所での動翼流入角度
も最適化され、圧縮機の失速を防止することができ、失
速に対して、よりロバストな圧縮機を構成することが可
能となる。
【００２０】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】上述したように、本発明の航空エンジン
用入口案内翼装置とその制御方法は、インレットディス
トーションが部分的に発生した場合でも、これによる動
翼列の失速を抑えることができ、これにより、圧縮機の
性能を最大限に発揮させることができる等の優れた効果
を有する。
用入口案内翼装置とその制御方法は、インレットディス
トーションが部分的に発生した場合でも、これによる動
翼列の失速を抑えることができ、これにより、圧縮機の
性能を最大限に発揮させることができる等の優れた効果
を有する。
【図１】本発明の航空エンジン用入口案内翼装置の構成
図である。
図である。
【図２】本発明の入口案内翼の制御方法の説明図であ
る。
る。
【図３】インレットディストーションの説明図である。
１ 動翼列、１ａ 動翼、２ 空気流入口、３ 静翼、
４ 軸流速、５，５′ 動翼に対する流入空気、１０
入口案内翼装置、１２ 入口案内翼、１４ アクチュエ
ータ、１６ 圧力センサ、１８ 案内翼制御装置
４ 軸流速、５，５′ 動翼に対する流入空気、１０
入口案内翼装置、１２ 入口案内翼、１４ アクチュエ
ータ、１６ 圧力センサ、１８ 案内翼制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 航空エンジンの圧縮機を構成する動翼列
の前方に設置された複数の入口案内翼（１２）と、各入
口案内翼毎に設けられその設置角度を個々に修正する複
数のアクチュエータ（１４）と、入口案内翼より前方の
空気流入口の周方向に配置された複数の圧力センサ（１
６）と、該圧力センサの出力から各入口案内翼の最適設
置角度を演算して各アクチュエータを制御する案内翼制
御装置（１８）とを備え、 該案内翼制御装置は、複数の圧力センサの出力から周方
向の圧力分布を演算し、これによりインレットディスト
ーションの発生の有無と、発生した周方向位置を検知
し、予め定めた圧力−流速欠損の関係から、ディストー
ション発生位置での最適な入口案内翼の設置角度を演算
する、ことを特徴とする航空エンジン用入口案内翼装
置。 - 【請求項２】 ディストーションの発生を圧縮機上流に
周方向に配した圧力センサで検知し、発生した周位置で
の入口案内翼の設置角度を制御して、圧縮機動翼への流
入角度を最適に保つ、ことを特徴とする航空エンジン用
入口案内翼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325142A JP2002130183A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325142A JP2002130183A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002130183A true JP2002130183A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18802557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000325142A Pending JP2002130183A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 航空エンジン用入口案内翼装置とその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002130183A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2006495A1 (de) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | ABB Turbo Systems AG | Positionsregelung für Vordrall-Leitvorrichtung |
| CN108005794A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-08 | 中国航发北京航科发动机控制系统科技有限责任公司 | 一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置 |
| CN112665863A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-16 | 西安交通大学 | 径向旋转板式可调总压畸变发生器 |
| CN112983653A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-18 | 山东赛马力发电设备有限公司 | 一种基于三维轴流的燃气轮机气动控制系统 |
| CN113217471A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-06 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种温度畸变条件下发动机稳定裕度保持方法 |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000325142A patent/JP2002130183A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2006495A1 (de) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | ABB Turbo Systems AG | Positionsregelung für Vordrall-Leitvorrichtung |
| WO2008155402A1 (de) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Abb Turbo Systems Ag | Positionsregelung für vordrall-leitvorrichtung |
| CN108005794A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-08 | 中国航发北京航科发动机控制系统科技有限责任公司 | 一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置 |
| CN108005794B (zh) * | 2017-11-08 | 2021-07-06 | 中国航发北京航科发动机控制系统科技有限公司 | 一种步进电机控制的航空发动机压气机导叶调节装置 |
| CN112665863A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-16 | 西安交通大学 | 径向旋转板式可调总压畸变发生器 |
| CN112983653A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-18 | 山东赛马力发电设备有限公司 | 一种基于三维轴流的燃气轮机气动控制系统 |
| CN112983653B (zh) * | 2021-03-12 | 2022-11-01 | 山东赛马力发电设备有限公司 | 一种基于三维轴流的燃气轮机气动控制系统 |
| CN113217471A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-06 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种温度畸变条件下发动机稳定裕度保持方法 |
| CN113217471B (zh) * | 2021-06-21 | 2022-10-28 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种温度畸变条件下发动机稳定裕度保持方法 |
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