JPH04121425A - Active controller inhibiting instability resulting from combustion - Google Patents
Active controller inhibiting instability resulting from combustionInfo
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Abstract
Description
[0001] [0001]
この発明は、エンジン、燃焼器およびアフターバーナに
おける燃焼に起因する低周波不安定を抑制する能動制御
システムに関する。
[0002]The present invention relates to an active control system that suppresses low frequency instability caused by combustion in an engine, combustor, and afterburner. [0002]
はとんどの航空機エンジン、アフターバーナおよび据置
式のガスおよび液体燃焼用燃焼器は、運転条件によって
は、ある種の燃焼に起因する不安定を呈する。
航空機主エンジンおよび据置式燃焼器における不安定は
、通常、低周波領域のもので、バウル/グラクル(ho
wl /growl )と呼ばれるのに対して、アフタ
ーバーナで見られる不安定は、低周波振動(バウル/グ
ラクル)とスフリーチ(screech)と呼ばれる高
周波振動の両方からなる。従来、高周波スフリーチには
、音響ライナーその他の同様の手段によるパッシブ(受
動的)処理で対処している。しかし、これらの装置は低
周波振動を抑制するのに十分効率のよいものではない。
[0003]
航空機主エンジンの燃焼器およびアフターバーナおよび
タービン燃焼器は、条件によっては、不安定な放熱振動
と音圧変動とが組み合わさる結果として、不安定な燃焼
に起因する振動(オシレーション)を生じる。このよう
な振動は、これを抑制しないと、極端な場合には、極め
て大きくなり、機材の物理的な崩壊の原因となる。少な
く見積もっても、このような振動は、不都合な金属疲労
をもたらすので、望ましくない。実際の装置でこのよう
な振動を抑制する従来の手段は、音響ライナーやヘルム
ホルツ共鳴器のような受動装置に限られている。この種
の装置のほとんどが、低周波(500Hz以下)の振動
を抑制するのにあまり効果的でない。現在の装置は、そ
の有効作動領域(エンベロープ)が限られており、損傷
を与える恐れのある振動を回避するのに最適な性能を示
すわけではない。
[0004]
燃焼器における音響境界条件を変えるアクチュエータと
してラウドスピーカを用いるアクティブ(能動)制御の
試みが、実験室での研究として行われている。
ラウドスピーカ(拡声器)に基づく能動制御法は、研究
対象としては極めて魅ヵ的であるが、ラウドスピーカの
出力が比較的低エネルギーであり、その物理的寸法が大
きいので、実用的なスフリーチ制御手段とはならない。
[0005]
保炎器のすぐ近くの気体燃料流の割合を調節することに
より能動制御を実現する研究が行われている。実験室ス
ケールの燃焼器について、オンーオフ形アクチュエータ
をフィードバックモードで使用してガス流を調節するこ
とにより、10dBまでの音圧レベルの低下が報告され
ている。しかし、気体燃料の使用はガスタービン燃焼器
に限られ、液体燃料を用いる航空機燃焼器およびアフタ
ーバーナなどのほとんどの実用装置については、能動制
御方法を適用して、燃料流れの調節により燃焼に起因す
る振動を抑制しようとする研究は、なにも知られていな
い。
この発明は、航空機エンジンの主燃焼器およびアフター
バーナにも、液体燃料を用いる据置式主燃焼器にも適用
できる。一般に、このような装置すべてにおいて、燃料
を保炎器または火炎安定器のすぐ上流で液体スプレー形
態で噴射し、ある種の空気旋回に基づく霧化を行う。保
炎器またはスワール安定器の下流の再循環伴流またはう
すで火炎を安定化する。
[0006]Most aircraft engines, afterburners, and stationary gas and liquid combustion combustors exhibit some combustion-induced instability, depending on operating conditions. Instabilities in aircraft main engines and stationary combustors are usually in the low frequency range and are characterized by burls/grackles.
The instability seen in afterburners consists of both low frequency oscillations (baul/grackle) and high frequency oscillations called screech. Traditionally, high frequency speech leaks have been addressed by passive treatment with acoustic liners and other similar means. However, these devices are not efficient enough to suppress low frequency vibrations. [0003] Depending on the conditions, the combustor, afterburner, and turbine combustor of an aircraft main engine may experience vibrations (oscillations) caused by unstable combustion as a result of a combination of unstable heat dissipation vibrations and sound pressure fluctuations. occurs. If such vibrations are not suppressed, in extreme cases they can become extremely large and cause physical collapse of the equipment. At a minimum, such vibrations are undesirable because they lead to undesirable metal fatigue. Conventional means of suppressing such vibrations in practical devices are limited to passive devices such as acoustic liners and Helmholtz resonators. Most devices of this type are not very effective at suppressing low frequency (below 500 Hz) vibrations. Current devices have a limited effective operating envelope and do not exhibit optimal performance in avoiding potentially damaging vibrations. [0004] Active control efforts using loudspeakers as actuators to change the acoustic boundary conditions in the combustor have been conducted in laboratory studies. Active control methods based on loudspeakers are extremely attractive as research subjects, but the relatively low energy output of loudspeakers and their large physical dimensions make practical speech-reach control difficult. It is not a means. [0005] Research has been conducted to achieve active control by adjusting the rate of gaseous fuel flow in the immediate vicinity of a flame holder. Sound pressure level reductions of up to 10 dB have been reported for laboratory scale combustors by using on-off actuators in feedback mode to adjust gas flow. However, the use of gaseous fuels is limited to gas turbine combustors, and for most practical devices such as aircraft combustors and afterburners using liquid fuels, active control methods are applied to control the combustion by adjusting the fuel flow. There is no known research on suppressing the vibrations that occur. The invention is applicable to main combustors and afterburners of aircraft engines as well as stationary main combustors using liquid fuel. Generally, in all such devices, the fuel is injected in the form of a liquid spray just upstream of the flame holder or stabilizer, with some type of air swirl-based atomization. Stabilize the flame with a recirculating wake or thin stream downstream of a flame holder or swirl stabilizer. [0006]
この発明の目的は、エンジン、燃焼器およびアフターバ
ーナにおける低周波の燃焼に起因する不安定を、性能を
下げることなく、抑制する能動制御システムを提供する
ことにある。
[0007]An object of the present invention is to provide an active control system that suppresses instability caused by low-frequency combustion in an engine, combustor, and afterburner without reducing performance. [0007]
この発明によれば、内部に燃料噴射手段を有する燃焼室
での燃焼に起因する不安定を抑制する能動(アクテ不ブ
)制御装置が提供される。この能動制御装置は燃焼室に
おける圧力変動を測定する圧力トランスデューサ手段と
、上記燃料噴射手段への燃料の供給量を調節するサーボ
弁手段とを備える。移相手段が、圧力トランスデューサ
手段をサーボ弁手段に接続する。移相手段は、圧力ピー
ク時に燃焼用に供給する燃料の供給量を減少させて、燃
焼室における圧力変動を少なくするように調節する。
[0008]According to the present invention, an active control device is provided that suppresses instability caused by combustion in a combustion chamber having a fuel injection means therein. The active control device includes pressure transducer means for measuring pressure fluctuations in the combustion chamber and servo valve means for regulating the amount of fuel supplied to the fuel injection means. Phase shifting means connect the pressure transducer means to the servo valve means. The phase shift means adjusts the amount of fuel supplied for combustion at peak pressure times to reduce pressure fluctuations in the combustion chamber. [0008]
この発明の目的および効果をさらに明確にするために、
以下に図面を参照しながら、この発明の好適な実施例を
説明する。図面中、同一の符号は同一の要素を示す。
[0009]
図1に、燃焼器燃料ノズル5の1つに供給する燃料流を
調節する能動制御装置3を設けたターボジェット・エン
ジン1を示す。エンジン1は両端の開口した大体円筒形
のハウジング7を備える。圧縮機11のロータはタービ
ン13のロータと共通のシャフトに設けられている。圧
縮機11およびタービン13はハウジング7内に配置さ
れている。空気を、ハウジングの一端に配置された入口
ディフュザ兼ダクト15を通して、圧縮機入口に導入す
る。つぎに、空気をダイナミック圧縮機11で圧縮し、
環状燃焼室17に導入する。スワールカップ21の中心
にそれぞれ配置された複数の燃料ノズル5により、空気
と混合し、燃焼させる燃料を導入する。燃焼室17の下
流で、加熱空気はタービンを通過しながら膨張し、圧縮
機を駆動するパワーを生成する。アフターバーナと称す
る燃焼室23で追加の燃料とさらに燃焼させることによ
り、空気をさらに加熱することができる。アフターバー
ナ23は、ハウジング7の他端付近に位置し、デイフユ
ーザコーン25と、ハウジングを貫通し半径方向内向き
に延在する複数の燃料スプレーパー27とを備える。第
1組のスプレーバ−はデイフユーザコーン25を包囲し
、第2組のスプレーバ−はそれより下流で半径方向内向
きに延在する。スプレーバー27それぞれに設けたオリ
フィスは空気流に直角に向いており、燃料がスプレーバ
−から出てくると、燃料が空気流により霧化され蒸発す
る。第1組のスプレーバ−から噴射される燃料の下流す
ぐ近くに、■ガターとも呼ばれるV字形断面の第1環状
保炎器(フレームホルダ)31が配置されている。■の
頂点は上流を向いている。矢印33は空気流の方向を示
す。V字断面の第2の環状保炎器35が第1保炎器31
の下流に配置され、第2組のスプレーバ−から噴射され
る燃料の下流すぐ近くに位置する。第2保炎器35はハ
ウジング7がら支持部材37により支持されている。第
1保炎器31は第2保炎器35がら支持部材41により
支持されている。
[0010]
能動制御装置を構成するダイナミック圧力トランスデュ
ーサ43を、スプレーノズル5の下流の燃焼室内に配置
して、圧力変動を測定する。圧力トランスデューサ43
が生成する電気信号をブロック45で示すフィルタ兼プ
リアンプに送る。フィルタは信号から、高周波雑音およ
びDC成分を除去する。ろ波され、増幅された信号をブ
ロック47で示す移相器(フェイズシフタ)に送る。移
相器47は、燃料ノズルに対するセンサの位置により導
入される時間遅れ、サーボ弁により導入される時間遅れ
および燃料が蒸発し燃焼する時間遅れについて調節する
。
移相器の調節は、実際の作動時に必要な移相の量を調節
することにより行うことができ、あるいは、周波数が異
なっても適切な移相を行う適合型(アダプティブ)制御
装置を用いることもできる。移相した信号をブロック5
1で示す増幅器を通して、サーボ弁53に送る。サーボ
弁53は燃料ノズル5の1つに燃料を供給する燃料ライ
ン55に挿入されている。サーボ弁53はラインを通し
て送られる燃料流の一部を調節する。フィードバック制
御の応答は、主としてサーボ弁53の応答により限定さ
れる。応答周波数150Hzのサーボ弁が、たとえば、
ムーブ社(^’Ioog Inc、 アメリカ合衆国
、ニューヨーク州イーストオーロラ所在)製造の73シ
リーズとして入手できる。
[0011]
本発明者らの考えによれば、スフリーチの原因となる主
な機構は、不安定な放熱振動と音圧変動との相互作用で
あり、そのようにして生じる相互作用は装置へのエネル
ギー人力と装置が失うエネルギーとの極めて微妙なバラ
ンスを表している。燃焼の不安定が持続するためには、
不安定な放熱と不安定な圧力とが平均して1サイクルに
つき同相(in phase)である必要があることを
、最初に指摘したのはロード・レイリー(Lord R
ayleigh )である。はとんどの実用燃焼器は減
衰がきわめて僅かで、不安定な放熱と圧力が同相である
結果としての装置へのエネルギー人力と、音響損失その
他の粘性損失により装置が失うエネルギーとのバランス
は極めて微妙である。したがって、音圧振動に対する不
安定な放熱を適切な方向に少しでも移相すれば、この微
妙なバランスを崩し、このような振動を抑制するのに十
分である。能動制御装置は、燃料流れを、したがって不
安定な放熱をフィードバック・モードで数パーセントだ
け調節し、その結果、不安定な放熱と不安定な圧力変動
との間に、これらを効果的に切り離し、したがって振動
を抑制するのに十分な移相を起こす。サーボ弁による燃
料流の調節により、圧力ピーク時に燃焼に供される燃料
流を減らす。
[0012]
つぎに図2を参照すると、図1に示した形式のターボジ
ェット1と能動制御装置3とが示されている。ダイナミ
ック圧力トランスデューサ43を、前例のように燃焼室
17内に配置するのではなく、アフターバーナ23内に
配置する。サーボ弁53は、燃料ノズル5へのではなく
、スプレーバー27への燃料流を調節する。作動時には
、液体燃料を、保炎器31および35(本例では■ガタ
ー)のすぐ上流の燃料スプレーバ−の小さなオリフィス
口を通して、そこに流れる高熱空気流中に噴射する。こ
うして燃料を一緒に流れる高熱空気と混合し、下流に進
むにつれて霧化し蒸発させる。部分的に混合済みの燃料
−空気混合物が保炎器のリップに流れる際に、スパン方
向うずができる。スパン方向うずの回転軸線は流れ方向
に直角である。これらのうすは下流へ移行し、高熱の再
循環生成物を巻き込み、−緒になって成長し、そしであ
る時間遅れ(燃料速度などに依存する)の後燃焼し、熱
を放出し、こうしてこの熱でアフターバーナ23内のダ
イナミック圧力場が変わる。この結果生じるVガターの
リップでの圧力変動が、今度は、別の1組のうすを引き
起こし、こうしてこの過程が繰り返される。この過程が
起こる頻度が(幾何形状に依存する)アフターバーナの
音響共鳴モードと合致するとカップリングが起こり、ス
フリーチが発生する。うすは、比較的低温の反応物質を
高熱の再循環生成物と混合する作用をなし、したがって
火炎の維持に極めて重要である。しかし、燃料を保炎器
の上流で定常状態にて噴射するにもがかわらず、その同
じうすが、不安定な燃焼に起因する振動を持続すること
にもなる。
[0013]
能動制御装置3は、保炎器の上流で噴射される燃料を少
量だけ適当な移相をともなって調節するので、圧力振動
と同相で燃焼するうすが、位相はずれのうすより僅かに
少ない燃料を含有する(したがって僅かに少ないエネル
ギーを放出する)。この解決法をとる結果として、放熱
が「平均して」圧力振動と十分に「位相はずれ」になり
、振動が抑制されることになる。しかし、時間遅れがわ
からないので、必要とされる適当な移相量を前もって計
算することができない。したがって制御装置はフィード
バック・モードで作動する。
[0014]
3×3インチのスフリーチ燃焼器を用いてアフターバー
ナの作用をシミュレートした。保炎器はVガター型(3
3%閉塞)で、慣例のスワール噴霧ノズルを用いて燃料
を保炎器の上流6インチで噴射した。空気を電気プレヒ
ータで約600Fに予熱し、液体燃料(ケロセン)の霧
化を助けな。能動制御なしでは、燃焼器は主周波数13
0Hzで四分の一縦波の不安定モードを示した。図3は
、保炎器の上流24インチに配置したダイナミック圧力
トランスデューサにより測定したパワースペクトルであ
る。
[0015]
能動制御フィードバック・ループは、センサとして用い
た、保炎器の上流24インチに配置した圧力トランスデ
ューサ、クロンハイド(Krohnhite )型高次
帯域フィルタ、テクトロニクス(Tektronix
)増幅器、移相器としてのPARロックイン増幅器、お
よびアクチュエータとしての電子制御ムーブサーボ弁と
から構成した。サーボ弁は、処理した入力信号に応答し
て燃料流を調節した。フィードバック・ループでの適当
な増幅と適切な量の移相を行なうと、燃焼器のダイナミ
ック活動度の大きな減少が見られた。図4は、能動制御
装置を「ON」にした、燃焼器の同じ位置で測定したパ
ワースペクトルを示す。図かられかるように、振動の主
周波数でダイナミック活動度の顕著な低下がある。能動
制御システムを「ONJにすると、燃焼器における総合
音圧レベルが約4dB低下することを確かめた。装置へ
のエネルギー人力の追加は最小で、燃料流を平均燃料流
量の5%だけ調節したにすぎないと見積もられた。それ
より高次のモードも、アクチュエータの帯域幅外である
にもかかわらず、有意に低減されたようである。
[0016]
図1および図2に示したフィードバック制御装置は、デ
ジタルまたはアナログ回路として実現することができる
。燃料供給を調節する燃料ノズルを1本しか示さなかっ
たが、数本の燃料ノズルに供給する燃料を調節すること
ができる。また数本のスプレーバ−に供給する燃料も同
様に調節することができる。
[0017]In order to further clarify the purpose and effect of this invention,
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same elements. [0009] FIG. 1 shows a turbojet engine 1 provided with an active control device 3 for regulating the fuel flow supplied to one of the combustor fuel nozzles 5. The engine 1 includes a generally cylindrical housing 7 that is open at both ends. The rotor of the compressor 11 and the rotor of the turbine 13 are provided on a common shaft. Compressor 11 and turbine 13 are arranged within housing 7 . Air is introduced into the compressor inlet through an inlet diffuser and duct 15 located at one end of the housing. Next, the air is compressed by a dynamic compressor 11,
into the annular combustion chamber 17. A plurality of fuel nozzles 5 arranged at the center of the swirl cup 21 introduce fuel to be mixed with air and combusted. Downstream of the combustion chamber 17, the heated air expands as it passes through a turbine, producing power to drive the compressor. The air can be further heated by further combustion with additional fuel in the combustion chamber 23, called an afterburner. The afterburner 23 is located near the other end of the housing 7 and includes a diffuser cone 25 and a plurality of fuel sprayers 27 extending radially inward through the housing. A first set of spray bars surrounds the diffuser cone 25 and a second set of spray bars extends radially inwardly downstream thereof. The orifices in each spray bar 27 are oriented perpendicular to the airflow, and as the fuel exits the spraybar, it is atomized and vaporized by the airflow. Immediately downstream of the fuel injected from the first set of spray bars, a first annular flame holder (frame holder) 31 with a V-shaped cross section, also called a gutter, is arranged. The apex of ■ is facing upstream. Arrow 33 indicates the direction of air flow. The second annular flame holder 35 with a V-shaped cross section is the first flame holder 31
and immediately downstream of the fuel injected from the second set of spray bars. The second flame stabilizer 35 is supported by a support member 37 in the housing 7 . The first flame holder 31 and the second flame holder 35 are supported by a support member 41 . [0010] A dynamic pressure transducer 43 constituting an active control device is placed in the combustion chamber downstream of the spray nozzle 5 to measure pressure fluctuations. pressure transducer 43
sends the electrical signal generated by the block 45 to a filter and preamplifier indicated by block 45. The filter removes high frequency noise and DC components from the signal. The filtered and amplified signal is sent to a phase shifter, indicated by block 47. Phase shifter 47 adjusts for the time delay introduced by the position of the sensor relative to the fuel nozzle, the time delay introduced by the servo valve, and the time delay in which the fuel evaporates and burns. Adjustment of the phase shifter can be done by adjusting the amount of phase shift required during actual operation, or by using an adaptive controller that provides the appropriate phase shift at different frequencies. You can also do it. Block the phase shifted signal 5
It is sent to a servo valve 53 through an amplifier indicated at 1. The servo valve 53 is inserted into a fuel line 55 that supplies one of the fuel nozzles 5 with fuel. Servo valve 53 regulates a portion of the fuel flow routed through the line. The feedback control response is mainly limited by the response of the servo valve 53. For example, a servo valve with a response frequency of 150Hz is
It is available as the 73 series manufactured by Ioog Inc., East Aurora, New York, USA. [0011] According to the present inventors' idea, the main mechanism that causes suffrage is the interaction between unstable heat dissipation vibration and sound pressure fluctuation, and the interaction that occurs in this way affects the equipment. It represents the extremely delicate balance between energy human power and the energy lost by equipment. In order for combustion instability to persist,
Lord Rayleigh was the first to point out that the unstable heat dissipation and the unstable pressure must, on average, be in phase per cycle.
ayleigh). Most commercial combustors have very little damping, and the balance between the energy input to the device as a result of unstable heat dissipation and pressure being in phase and the energy lost to the device due to acoustic and other viscous losses is extremely poor. It's subtle. Therefore, even a slight phase shift in the unstable heat dissipation in response to sound pressure vibrations in an appropriate direction is sufficient to disrupt this delicate balance and suppress such vibrations. The active controller regulates the fuel flow and therefore the unstable heat dissipation by a few percentage points in a feedback mode, thus effectively decoupling the unstable heat dissipation from the unstable pressure fluctuations. Therefore, sufficient phase shift occurs to suppress vibrations. Regulation of fuel flow by servo valves reduces the fuel flow available for combustion during pressure peaks. [0012] Referring now to FIG. 2, a turbojet 1 and active control device 3 of the type shown in FIG. 1 is shown. The dynamic pressure transducer 43 is placed in the afterburner 23 rather than in the combustion chamber 17 as in the previous example. Servo valve 53 regulates fuel flow to spray bar 27 rather than to fuel nozzle 5 . In operation, liquid fuel is injected through small orifice ports in the fuel spray bar just upstream of the flame holders 31 and 35 (in this example, the gutter) into a stream of hot air flowing therethrough. The fuel is thus mixed with the hot air flowing with it, atomized and vaporized as it travels downstream. As the partially mixed fuel-air mixture flows to the lip of the flame holder, a spanwise vortex is created. The axis of rotation of the spanwise vortex is perpendicular to the flow direction. These sludge migrate downstream, entraining hot recycle products, grow together, and then after some time delay (depending on fuel velocity, etc.) burn, releasing heat and thus This heat changes the dynamic pressure field within the afterburner 23. The resulting pressure fluctuations at the lip of the V-gutter, in turn, cause another set of dips, thus repeating the process. When the frequency with which this process occurs matches the acoustic resonance mode of the afterburner (geometry dependent), coupling occurs and a spurfreach occurs. The thin film serves to mix the relatively cool reactants with the hot recycle products and is therefore critical to flame maintenance. However, even though the fuel is injected in a steady state upstream of the flame stabilizer, the same flame holder also continues to vibrate due to unstable combustion. [0013] The active control device 3 adjusts the fuel injected upstream of the flame stabilizer by a small amount with an appropriate phase shift, so that the combustion occurs in-phase with the pressure oscillations, but slightly out of phase. Contains less fuel (and therefore releases slightly less energy). The result of this solution is that the heat dissipation is "on average" sufficiently "out of phase" with the pressure oscillations, so that the oscillations are suppressed. However, since the time delay is not known, the appropriate amount of phase shift required cannot be calculated in advance. The controller therefore operates in feedback mode. [0014] Afterburner action was simulated using a 3 x 3 inch spur reach combustor. The flame holder is a V gutter type (3
(3% occlusion), the fuel was injected 6 inches upstream of the flame holder using a conventional swirl spray nozzle. Preheat the air to about 600F with an electric preheater to help atomize the liquid fuel (kerosene). Without active control, the combustor operates at a main frequency of 13
It showed an unstable mode of quarter longitudinal wave at 0 Hz. FIG. 3 is a power spectrum measured by a dynamic pressure transducer placed 24 inches upstream of the flame holder. [0015] The active control feedback loop consisted of a pressure transducer placed 24 inches upstream of the flame holder, a Krohnhite-type high-order bandpass filter, a Tektronix
) amplifier, a PAR lock-in amplifier as a phase shifter, and an electronically controlled move servo valve as an actuator. The servovalve regulated fuel flow in response to the processed input signal. With appropriate amplification in the feedback loop and an appropriate amount of phase shift, a significant reduction in combustor dynamic activity was observed. FIG. 4 shows the power spectrum measured at the same location on the combustor with the active controller turned "ON". As can be seen from the figure, there is a significant decrease in dynamic activity at the main frequency of vibration. We found that turning the active control system ONJ reduced the overall sound pressure level in the combustor by approximately 4 dB, with minimal energy input to the system and adjusting the fuel flow by 5% of the average fuel flow. Higher order modes also appear to have been significantly reduced, even though they are outside the actuator's bandwidth. [0016] Feedback control shown in FIGS. 1 and 2 The device can be implemented as a digital or analog circuit.Although only one fuel nozzle has been shown regulating the fuel supply, it is possible to regulate the fuel supplied to several fuel nozzles. The fuel supplied to the spray bar can be similarly adjusted. [0017]
以上、性能を落とすことなく、エンジン、燃焼器および
アフターバーナにおける低周波の燃焼誘起不安定を抑制
する能動制御装置を説明した。
[0018]
この発明をそのいくつかの実施例に関して説明した力へ
当業者であれば、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で
、その形態および細部を種々に変更できることが明らか
である。The above describes an active control device that suppresses low-frequency combustion-induced instability in the engine, combustor, and afterburner without degrading performance. [0018] Having described this invention with respect to several embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made therein in form and detail without departing from the spirit of the invention.
【図1】
この発明の1実施例による燃焼室内の低周波の燃焼誘起
不安定を抑制する能動制御装置を設置した、代表的なタ
ーボジェット・エンジンの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a typical turbojet engine equipped with an active control system for suppressing low frequency combustion-induced instability within the combustion chamber in accordance with one embodiment of the present invention.
【図2】
この発明の別の実施例による燃焼室内の低周波の燃焼誘
起不安定を抑制する能動制御装置を設置した、代表的な
ターボジェット・エンジンの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a representative turbojet engine incorporating an active control system for suppressing low frequency combustion-induced instability within the combustion chamber in accordance with another embodiment of the present invention.
【図3】
この発明の能動制御装置をオフにしたシミュレーション
・アフターバーナについて、ダイナミック圧力トランス
デューサにより測定したパワースペクトル(ボルトを対
数表示)を周波数の関数として示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the power spectrum (in logarithmic volts) measured by a dynamic pressure transducer as a function of frequency for a simulated afterburner with the active control device of the invention turned off;
【図4】
この発明の能動制御装置をオンにしたシミュレーション
・アフターバーナについて、ダイナミック圧力トランス
デューサにより測定したパワースペクトル(ボルトを対
数表示)を周波数の関数として示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the power spectrum (in logarithmic volts) measured by a dynamic pressure transducer as a function of frequency for a simulated afterburner with the active control device of the invention turned on;
1 ターボジェット・エンジン 3 制御システム 5 燃料ノズル 燃焼室 アフターバーナ スプレーバ− 圧力トランスデューサ フィルタ/プリアンプ 移相器 増幅器 サーボ弁 燃料ライン 1 Turbojet engine 3 Control system 5 Fuel nozzle combustion chamber afterburner spray bar pressure transducer Filter/Preamp phase shifter amplifier servo valve fuel line
【図1】 図面[Figure 1] drawing
【図2】[Figure 2]
【図3】[Figure 3]
【図4】[Figure 4]
Claims (6)
焼に起因する不安定を抑制する能動制御装置において、 燃焼室における圧力変動を測定する圧力トランスデュー
サ手段と、上記燃料噴射手段への燃料の供給量を調節す
るサーボ弁手段と、上記圧力トランスデューサ手段を上
記サーボ弁手段に接続する移相手段とを備え、該移相手
段は、圧力ピーク時に燃焼用に供給する燃料の供給量を
減少させて燃焼室における圧力変動を少なくするように
調節する能動制御装置。1. An active control device for suppressing instability caused by combustion in a combustion chamber having fuel injection means therein, comprising: pressure transducer means for measuring pressure fluctuations in the combustion chamber; and a pressure transducer means for measuring pressure fluctuations in the combustion chamber; and phase shifting means connecting said pressure transducer means to said servo valve means, said phase shifting means reducing the quantity of fuel supplied for combustion at pressure peaks. active control device that adjusts the combustion chamber to reduce pressure fluctuations in the combustion chamber.
料の約5%を調節する請求項1に記載の能動制御装置。2. The active control system of claim 1, wherein said servo valve means regulates approximately 5% of the total fuel delivered to the combustion chamber.
移相手段との間に挿入され、雑音および信号の直流成分
を除去するフィルタ手段を備える請求項1に記載の能動
制御装置。3. The active control device according to claim 1, further comprising filter means inserted between said pressure transducer means and said phase shift means for removing noise and DC components of the signal.
間に挿入され、上記サーボ弁手段を駆動する上記移相手
段からの信号の利得を増加する増幅手段を備える請求項
3に記載の能動制御装置。4. The apparatus of claim 3 further comprising amplifying means inserted between said phase shifting means and said servo valve means for increasing the gain of a signal from said phase shifting means driving said servo valve means. active control device.
サ手段と、上記燃料噴射手段に供給する燃料を調節する
サーボ弁手段と、上記圧力トランスデューサ手段を上記
サーボ弁手段に接続する移相手段とを備え、上記サーボ
弁手段は、圧力ピーク時に燃焼用に供給する燃料の供給
量を減少させて燃焼室における圧力変動を少なくするよ
うに調節する燃焼の不安定を抑制したジェットエンジン
。5. A combustion chamber, a fuel injection means disposed within the combustion chamber, a pressure transducer means for measuring pressure fluctuations in the combustion chamber, a servo valve means for regulating fuel supplied to the fuel injection means, and the above. phase shifting means connecting a pressure transducer means to said servo valve means, said servo valve means being configured to reduce the amount of fuel supplied for combustion at pressure peaks to reduce pressure fluctuations in the combustion chamber. A jet engine that suppresses combustion instability.
求項5に記載のジェットエンジン。6. The jet engine according to claim 5, wherein the combustion chamber constitutes an afterburner.
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