JPH04311634A - ガスタービンエンジン制御装置 - Google Patents

ガスタービンエンジン制御装置

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Publication number
JPH04311634A
JPH04311634A JP7907791A JP7907791A JPH04311634A JP H04311634 A JPH04311634 A JP H04311634A JP 7907791 A JP7907791 A JP 7907791A JP 7907791 A JP7907791 A JP 7907791A JP H04311634 A JPH04311634 A JP H04311634A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
inlet guide
variable inlet
air
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP7907791A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Yasuda
正治 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7907791A priority Critical patent/JPH04311634A/ja
Publication of JPH04311634A publication Critical patent/JPH04311634A/ja
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は航空機等に用いられるガ
スタービンエンジンの制御装置、詳しくはその燃料制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来のガスタービンエンジン(以
降、単にエンジンという)の縦断面図を示す。図におい
て、空気吸込口1から流入した空気は可変入口案内翼9
によって流入量及び流入角を制御され、遠心圧縮機3に
よって圧縮されて燃焼器4に至り、図示しない燃料を燃
焼して高温高圧のガスを発生し、それによって高圧ター
ビン5、出力タービン6を回転する。ここに可変入口案
内翼9はエンジンコントローラ8によって制御されるV
IGV用アクチュエータ12によってその軸まわりに回
転し、空気流入角を変える。高圧タービン5の翼の先端
とタービンケース内側、即ちタービン翼先端隙間調整用
タービンケース冷却装置10との隙間(以降、タービン
翼先端隙間という)はエンジン性能、特に燃料消費率に
重要な関係を持ち、隙間を通るガスは高圧タービン5自
身の出力には寄与しないこと、高圧タービン5の上流圧
を低くめること等から、その隙間が大きくなれば、出力
や回転条件にもよるが、概ね燃料消費率が悪化する。従
って、遠心圧縮機3によって圧縮された空気の一部を抽
気してそれを冷却空気としてタービン翼先端隙間調整用
タービンケース冷却装置10へ送り、同装置10を冷却
してその冷却収縮を利用し、タービン翼先端隙間を最適
になるよう調整している。
【0003】具体的にはエンジンコントローラ8からア
クチュエータ13に出力してアクチュエータ13により
バルブ11の開度を変え、冷却空気の流量を変えて行な
う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のガスタービ
ンエンジンには解決すべき次の課題があった。
【0005】即ち、圧縮機の可変入口案内翼制御は低速
時の圧縮機ストール防止および空気流量の制御による出
力の急速応答を、タービン翼先端隙間の調整は巡行時の
燃料消費率の改善をそれぞれ行うのが主たる目的である
。ところが従来のエンジンではこれらの制御を各々独立
したアクチュエータまたはバルブで行うため別に独立し
た制御系を必要とし、システムが大型、複雑となる欠点
があった。また、このため、小型のガスタービンエンジ
ンではタービン翼隙間制御装置が採用されず、高効率、
低燃費のガスタービンが得られないという問題もあった
【0006】本発明はこれらの課題を解決した空気流量
制御とタービン翼先端隙間制御とを一元的に行なうガス
タービンエンジン制御装置を提供することを目的とする
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、遠心圧縮機の上流に可変入口案内翼を配置
して流入空気量および空気流入角度を制御すると共にタ
ービンケース冷却空気によってタービンケースを冷却し
タービンケースの冷却収縮を利用してタービン翼先端隙
間を制御するガスタービンエンジン制御装置において、
エンジン制御手段によって空気流入角度を制御される可
変入口案内翼と、同可変入口案内翼の空気流入角度と所
定の関係を保って連動するタービンケース冷却空気量制
御手段とを具備してなることを特徴とするガスタービン
エンジン制御装置を提供しようとするものである。
【0008】
【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
【0009】即ち、空気流入角度をエンジン制御手段に
よって制御される可変入口案内翼に連動させてタービン
ケース冷却空気量制御手段を設けたので空気流入量の制
御と、タービン翼先端隙間の制御とをエンジン制御手段
によって一元的に行なうことができる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例を図1、図2により説明す
る。図1は本実施例に係る航空機用ガスタービンエンジ
ンの要部縦断面図で、ガスタービンの出力軸の軸中心に
対し、片側のみを示してある。図2は図1の可変入口案
内翼1から右方の抽気バルブ6に至る近傍の拡大斜視図
である。
【0011】理解を容易にするため、先ず本実施例の機
能を概述すると、図1の左から入って可変入口案内翼1
を通過した空気を遠心圧縮機10で圧縮し、それによっ
て燃焼器14で燃料を燃焼させ、その発生ガスでタービ
ン動翼11を駆動した後、大気に排出される。一方、タ
ービン翼隙間制御用冷却空気は遠心圧縮機10の途中の
抽気ポート7より取り出され、抽気バルブ6を介してタ
ービン動翼11の廻りに微小な隙間をもって円周状に配
置されたタービンシュラウド13とタービンケース12
との間に設けられた冷却空間15に導入され、タービン
シュラウド13およびタービンケース12を冷却した空
気はタービンシュラウド13に設けられた小穴より主流
に排出される。ここで、圧縮機の可変入口案内翼1を駆
動するロータリアクチュエータ3の駆動軸はタービン翼
先端隙間制御用冷却空気の抽気バルブ6の駆動軸と図2
に示すように直結されており、後述のとおり可変入口案
内翼1が20度から40度の角度に於て抽気バルブ6が
開となり、タービンケース12が冷却されてタービン翼
先端隙間が縮小し、燃料消費量が改善される。
【0012】なお、図1中、2は可変入口案内翼1に連
動して図示しない他の可変入口案内翼1を駆動するため
の連接歯車である。
【0013】次に本実施例の詳細について説明する。図
1、図2において、エンジンコントローラ4から油圧1
4の印加を介して制御指令が発せられると、ロータリア
クチュエータ3が作動して可変入口案内翼1及び抽気バ
ルブ6(ボールバルブ)を所要角度だけ回転させる。こ
の結果、図1の左から入る空気流量及びその流入角が可
変入口案内翼1によって制御されると同時に可変入口案
内翼1の角度に相応して開度を変える抽気バルブ6によ
って抽気ポート7から抽気される抽気空気8の量が制御
される。抽気空気8、即ち、タービンケース冷却空気9
の量が制御されることによって冷却空間15に接するタ
ービンケース12の収縮量が制御され、タービン動翼1
1とタービンケース12に内接するタービンシュラウド
13との隙間(タービン翼先端隙間)が制御される。
【0014】次に上記実施例の作用を本実施例に係る、
可変入口案内翼の特性の説明図である図3によって定性
的に説明する。図3において、出力を変化させるには次
の(1)〜(3)の方法がある。 (1)可変入口案内翼を0度のままでエンジン回転速度
をA点からB点に進めることで出力を0%から100%
に変化させる。 (2)エンジン回転速度を100%のままで可変入口案
内翼の角度をC点からB点に変化させることで出力を1
0%から100%に変化させる。 (3)エンジン回転速度と可変入口案内翼角度の両方を
変化させてD点からB点に進めることで出力を0%から
100%に変化させる。
【0015】ここで(1)の方法は圧縮機のストール領
域をさけるためE,B間のみ使用可能である。(2)の
方法はエンジン回転速度の加速を必要としないため急速
な出力応答が可能である。(3)の方法は概ね最良燃費
の作動ラインに相当し、急速出力応答が必要な場合を除
いて通常使用される方法である。一方、タービンケース
を冷却してタービン翼先端隙間を縮小し、タービン効率
の向上を計って燃料消費率を改善するのはタービン翼先
端が接触し易い最大出力または加速時の低馬力領域を避
けて巡行時(出力約50〜70%)の安定状態で行われ
る。上記(3)の作動ラインにおける50〜70%出力
に対応する可変入口案内翼角度の範囲(図3のF−G点
)において、タービン翼隙間制御用冷却空気バルブが開
となるよう可変入口案内翼のアクチュエータと連動させ
ることで巡行時の燃料消費率改善が可能となる。
【0016】これを上記実施例に対応させるとエンジン
の始動時において可変入口案内翼1は角度40度に設定
され、ロータリアクチュエータ3に連動した抽気バルブ
6は閉の状態でタービンケース12が冷却されることが
ないため、タービンシュラウド13とタービン翼先端隙
間は広く保たれる。巡行出力では可変入口案内翼1が角
度25〜10度(図3のF−G点)に設定され、同時に
抽気バルブ6も開となりタービンケース12が冷却され
てタービン翼先端隙間が縮小し、燃料消費率が改善する
。巡行領域を過ぎた最大出力付近(図3のG−B点)に
おいて可変入口案内翼1は角度0度に戻され、抽気バル
ブ6は閉となってタービン翼先端隙間は広く保たれる。 又、可変入口案内翼1による出力の急速応答操作(図3
のC−B点)において抽気バルブ6は一時的(図3のH
−I点)に開となるが、タービンケース12の温度変化
は緩慢であるため、急速な出力応答によるタービン翼先
端隙間の変化にも充分な翼隙間を維持することが出来る
。この結果、可変入口案内翼1のロータリアクチュエー
タ3のみを制御することで望ましいタービン翼先端隙間
の制御が自動的に行われ、エンジンの燃料消費率が改善
する。
【0017】以上の通り、本実施例によれば、エンジン
コントローラ4からの一元操作により、可変入口案内翼
1と抽気バルブ6が同時に自動操作され、流入空気量等
に見合った最適隙間量にタービン翼先端隙間が制御され
、ガスタービンエンジンの効率が向上すると共に燃料消
費率が改善されるという利点がある。
【0018】また、空気流量制御とタービン翼先端隙間
制御を、従来のように別々に独立した構成によらず、一
元制御可能な構成としたのできわめて軽量、コンパクト
な装置が得られるという利点がある。また、この結果、
小型のガスタービンエンジンにも装備可能となり、小型
ガスタービンエンジンの効率が向上し、燃料消費が改善
されるという利点がある。
【0019】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の(1)〜(3)の効果を有する。 (1)従来必要とした二種の制御(圧縮機可変入口案内
翼の制御およびタービン翼隙間制御用冷却空気バルブの
制御)がエンジン制御手段による一元的な操作のみで制
御可能となり、システムが単純化できる。 (2)圧縮機の可変入口案内翼の最良燃費領域に於てタ
ービン翼先端隙間を最少にする制御を併用することで更
に燃費の改善を効果的にすることが出来る。 (3)小型ガスタービンに採用することによってその制
御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るガスタービンエンジン
の要部縦断面図(片側のみ示す)である。
【図2】図1の可変入口案内翼1、抽気バルブ6近傍の
拡大斜視図である。
【図3】上記実施例に係る可変入口案内翼の特性の説明
図である。
【図4】従来例の縦断面図である。
【符号の説明】
1    可変入口案内翼 2    連接歯車 3    ロータリアクチュエータ 4    エンジンコントローラ 6    抽気バルブ 7    抽気ポート 9    タービンケース冷却空気 10  圧縮機インペラ(遠心圧縮機)11  タービ
ン動翼 12  タービンケース 13  タービンシュラウド 14  燃焼器 15  冷却空間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  遠心圧縮機の上流に可変入口案内翼を
    配置して流入空気量および空気流入角度を制御すると共
    にタービンケース冷却空気によってタービンケースを冷
    却しタービンケースの冷却収縮を利用してタービン翼先
    端隙間を制御するガスタービンエンジン制御装置におい
    て、エンジン制御手段によって空気流入角度を制御され
    る可変入口案内翼と、同可変入口案内翼の空気流入角度
    と所定の関係を保って連動するタービンケース冷却空気
    量制御手段とを具備してなることを特徴とするガスター
    ビンエンジン制御装置。
JP7907791A 1991-04-11 1991-04-11 ガスタービンエンジン制御装置 Pending JPH04311634A (ja)

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JP7907791A JPH04311634A (ja) 1991-04-11 1991-04-11 ガスタービンエンジン制御装置

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JP7907791A JPH04311634A (ja) 1991-04-11 1991-04-11 ガスタービンエンジン制御装置

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JPH04311634A true JPH04311634A (ja) 1992-11-04

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JP7907791A Pending JPH04311634A (ja) 1991-04-11 1991-04-11 ガスタービンエンジン制御装置

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JP (1) JPH04311634A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001295795A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遠心圧縮機
JP2012504210A (ja) * 2008-09-30 2012-02-16 スネクマ 特に、案内軌道接続部を備えるガスタービンエンジンの、特に案内軌道接続部を備える可変ジオメトリ装置を制御するシステム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61252838A (ja) * 1985-04-20 1986-11-10 エムテイ−ユ−・モトレン − ウント・タ−ビネン − ユニオン・ミユンヘン・ジ−エムビ−エツチ ガスタ−ビン
JPH02146229A (ja) * 1988-03-31 1990-06-05 General Electric Co <Ge> ガスタービンのクリアランス制御装置及び制御方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990126