JPH05187269A - 圧縮機失速回復方法および装置 - Google Patents
圧縮機失速回復方法および装置Info
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- JPH05187269A JPH05187269A JP4189797A JP18979792A JPH05187269A JP H05187269 A JPH05187269 A JP H05187269A JP 4189797 A JP4189797 A JP 4189797A JP 18979792 A JP18979792 A JP 18979792A JP H05187269 A JPH05187269 A JP H05187269A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/10—Purpose of the control system to cope with, or avoid, compressor flow instabilities
- F05D2270/101—Compressor surge or stall
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料流の減少に依存しない圧縮機失速回復をす
る。 【構成】 圧縮機失速回復装置および方法は圧縮機失速
状態を感知し、失速状態が消滅するまで、燃焼器のノズ
ル３０のうち選ばれたものへの燃料の供給を遮断する。
る。 【構成】 圧縮機失速回復装置および方法は圧縮機失速
状態を感知し、失速状態が消滅するまで、燃焼器のノズ
ル３０のうち選ばれたものへの燃料の供給を遮断する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にガスタービン
エンジンに関し、特に、圧縮機失速回復能力を有する航
空機ガスタービンエンジンに関する。
エンジンに関し、特に、圧縮機失速回復能力を有する航
空機ガスタービンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】代表的な航空機ジェットエンジンは、圧
縮機、燃焼器およびタービンを含む。圧縮機の定格はそ
の圧力比と質量空気流によって決められる。あらゆるエ
アーホイル装置と同様に、有効性は最適点まで次第に増
加し、その後、失速（ストール）またはサージと称され
る急速な降下がつづく。高性能エンジンの設計では、最
適性能と失速との境界線は通常微妙である。
縮機、燃焼器およびタービンを含む。圧縮機の定格はそ
の圧力比と質量空気流によって決められる。あらゆるエ
アーホイル装置と同様に、有効性は最適点まで次第に増
加し、その後、失速（ストール）またはサージと称され
る急速な降下がつづく。高性能エンジンの設計では、最
適性能と失速との境界線は通常微妙である。
【０００３】圧縮機の各段は、空気が圧縮機から出ると
きの圧力が圧縮機に入ったときの圧力よりいちじるしく
高くなるまで、圧力を増加する。もしも圧縮機の回転数
が一定で、圧縮機空気流が減少すると、空気流ベクトル
が短くなり、迎え角が増加する。もしも空気流が一定
で、回転数が増加すると、迎え角が増加する。設計上の
最大迎え角を越えると、エアーホイルが失速し、揚力が
失われる。このような条件下では、１つまたはそれ以上
の圧縮機ブレード、そしておそらくは圧縮機全体が失速
する。
きの圧力が圧縮機に入ったときの圧力よりいちじるしく
高くなるまで、圧力を増加する。もしも圧縮機の回転数
が一定で、圧縮機空気流が減少すると、空気流ベクトル
が短くなり、迎え角が増加する。もしも空気流が一定
で、回転数が増加すると、迎え角が増加する。設計上の
最大迎え角を越えると、エアーホイルが失速し、揚力が
失われる。このような条件下では、１つまたはそれ以上
の圧縮機ブレード、そしておそらくは圧縮機全体が失速
する。
【０００４】圧縮機設計速度以外の条件で作動している
ときの失速余裕を増加するために、入口案内ベーンおよ
び多段のステータベーンを可変とする。角度位置および
その結果としての空気偏向は、圧縮機入口温度（ＣＩ
Ｔ）およびエンジン速度の関数である。ベーン角度位置
は、主燃料制御またはエンジン制御系統を介して自動的
に制御する。
ときの失速余裕を増加するために、入口案内ベーンおよ
び多段のステータベーンを可変とする。角度位置および
その結果としての空気偏向は、圧縮機入口温度（ＣＩ
Ｔ）およびエンジン速度の関数である。ベーン角度位置
は、主燃料制御またはエンジン制御系統を介して自動的
に制御する。
【０００５】一般に、もしも圧縮機内の空気が不安定な
状態に達すると、失速が起こる。失速状態をエンジン制
御系統により感知し、表示することができ、あるいは失
速状態の具体的な現れ、たとえば急速な排ガス温度（Ｅ
ＧＴ＝ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ
ｅ）上昇ゆらぎ、ｒｐｍゆらぎ、エンジン圧力比（ＥＰ
Ｒ＝ｅｎｇｉｎｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒａｔｉｏ）減
少またはゆらぎ、圧縮機脈動による振動およびスロット
ルの動きに対する鈍いエンジン応答を観察することがで
きる。もっとひどい圧縮機失速では非常にうるさい騒音
を生じ、エンジン排気および／または入口に火炎、蒸気
または煙を伴う。
状態に達すると、失速が起こる。失速状態をエンジン制
御系統により感知し、表示することができ、あるいは失
速状態の具体的な現れ、たとえば急速な排ガス温度（Ｅ
ＧＴ＝ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ
ｅ）上昇ゆらぎ、ｒｐｍゆらぎ、エンジン圧力比（ＥＰ
Ｒ＝ｅｎｇｉｎｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒａｔｉｏ）減
少またはゆらぎ、圧縮機脈動による振動およびスロット
ルの動きに対する鈍いエンジン応答を観察することがで
きる。もっとひどい圧縮機失速では非常にうるさい騒音
を生じ、エンジン排気および／または入口に火炎、蒸気
または煙を伴う。
【０００６】圧縮機失速の結果一般に、排ガス温度（Ｅ
ＧＴ）が損傷を与える可能性のあるほど上昇する。過剰
な温度はエンジン部品の寿命を短くするので、検出後で
きるだけ早く失速回復を達成するのが望ましい。１つの
回復技術では、圧縮機抽気弁を用いて圧縮機から空気を
抜き出す。圧縮機の抽気は、後段の空気流を減少し、前
段の空気流を増加する。これは後段のチョーキングと前
段の失速を妨げる。
ＧＴ）が損傷を与える可能性のあるほど上昇する。過剰
な温度はエンジン部品の寿命を短くするので、検出後で
きるだけ早く失速回復を達成するのが望ましい。１つの
回復技術では、圧縮機抽気弁を用いて圧縮機から空気を
抜き出す。圧縮機の抽気は、後段の空気流を減少し、前
段の空気流を増加する。これは後段のチョーキングと前
段の失速を妨げる。
【０００７】圧縮機抽気は失速を回避するが、そうする
ことの見返りとして、弁が開いている時間圧縮機の有効
圧力比が低下するという意味でスラストが失われる。米
国特許第４，１８６，５５６号に、圧縮機から抽出した
空気の量をモニタし、ついで加速スケジュールを抽出空
気の量にしたがってバイアスすることにより、失速余裕
を増加する技術が記載されている。
ことの見返りとして、弁が開いている時間圧縮機の有効
圧力比が低下するという意味でスラストが失われる。米
国特許第４，１８６，５５６号に、圧縮機から抽出した
空気の量をモニタし、ついで加速スケジュールを抽出空
気の量にしたがってバイアスすることにより、失速余裕
を増加する技術が記載されている。
【０００８】代表的な燃焼器では、複数の燃料ノズルを
環状燃焼器のまわりに等間隔に配置する。これらのノズ
ルを１つのマニホールドに相互連結し、マニホールドに
燃料ポンプに接続した燃料ラインから燃料を供給する。
失速回復を実現する別の技術では、スロットルを用いる
か、スロットルとは独立に流れ制御装置を挿入すること
により、燃焼器部分への燃料の供給を削減する。たとえ
ば、米国特許第４，７６８，３３８号に開示されたサー
ジ状態回復技術では、サージを検出すると、燃焼器への
燃料を削減する。燃料消費が少なくなる結果として背圧
がなくなり、その結果失速回復する。背圧は環形状の燃
焼器のまわりに均一に分布する。代表的には、燃焼器に
は、複数の燃料ノズルを環状燃焼器のまわりに等間隔に
配置する。これらのノズルをマニホールドに相互連結
し、マニホールドに燃料ポンプに接続した燃料ラインか
ら燃料を供給する。
環状燃焼器のまわりに等間隔に配置する。これらのノズ
ルを１つのマニホールドに相互連結し、マニホールドに
燃料ポンプに接続した燃料ラインから燃料を供給する。
失速回復を実現する別の技術では、スロットルを用いる
か、スロットルとは独立に流れ制御装置を挿入すること
により、燃焼器部分への燃料の供給を削減する。たとえ
ば、米国特許第４，７６８，３３８号に開示されたサー
ジ状態回復技術では、サージを検出すると、燃焼器への
燃料を削減する。燃料消費が少なくなる結果として背圧
がなくなり、その結果失速回復する。背圧は環形状の燃
焼器のまわりに均一に分布する。代表的には、燃焼器に
は、複数の燃料ノズルを環状燃焼器のまわりに等間隔に
配置する。これらのノズルをマニホールドに相互連結
し、マニホールドに燃料ポンプに接続した燃料ラインか
ら燃料を供給する。
【０００９】燃料流量制御の別の例が米国特許第４，７
２２，１８０号に見られ、ここではマニホールドとポン
プの間の燃料ラインに配置した弁により燃料流量を制御
する。燃焼器への燃料供給の減少または圧縮機から抽出
する空気の量の増加いずれかに依拠するシステムでは、
それにともなってスラストの減少も生じる。したがっ
て、圧縮機失速回復を行うのに、燃料流れの全面的また
は部分的減少に依拠しない、圧縮機失速回復方法および
装置が求められている。
２２，１８０号に見られ、ここではマニホールドとポン
プの間の燃料ラインに配置した弁により燃料流量を制御
する。燃焼器への燃料供給の減少または圧縮機から抽出
する空気の量の増加いずれかに依拠するシステムでは、
それにともなってスラストの減少も生じる。したがっ
て、圧縮機失速回復を行うのに、燃料流れの全面的また
は部分的減少に依拠しない、圧縮機失速回復方法および
装置が求められている。
【００１０】
【発明の目的】この発明の目的は、燃料流れの全面的ま
たは部分的減少に依拠しない、圧縮機失速回復方法およ
び装置を提供することにある。この発明の別の目的は、
圧縮機からの抽出空気の量を増加する必要のない、圧縮
機失速回復方法および装置を提供することにある。
たは部分的減少に依拠しない、圧縮機失速回復方法およ
び装置を提供することにある。この発明の別の目的は、
圧縮機からの抽出空気の量を増加する必要のない、圧縮
機失速回復方法および装置を提供することにある。
【００１１】この発明の他の目的は、加速スケジュール
や燃料／空気比を変更するのに必要となるような、プロ
グラミングや制御などの増加を必要としない、比較的実
現の容易な圧縮機失速回復方法および装置を提供するこ
とにある。
や燃料／空気比を変更するのに必要となるような、プロ
グラミングや制御などの増加を必要としない、比較的実
現の容易な圧縮機失速回復方法および装置を提供するこ
とにある。
【００１２】
【発明の概要】この発明のこれらの目的および他の目的
を達成するため、この発明によれば、圧縮機の下流に燃
焼器を有するガスタービンエンジンであって、燃焼器は
エンジンの軸線のまわりに環状配列として配置された複
数の燃料ノズルを有し、これらのノズルは燃料を供給さ
れる、ガスタービンエンジンに用いる圧縮機失速回復装
置は、圧縮機失速状態を検出する手段と、上記複数の燃
料ノズルのうち選ばれたものへの燃料流れを制御する弁
手段と、上記弁手段に接続された制御手段とを備え、こ
の制御手段は、上記検出手段が圧縮機失速状態を検出し
たとき弁手段を作動して、上記検出手段が圧縮機失速状
態が消滅したことを検出するまで、上記複数の燃料ノズ
ルのうち選ばれたものへの燃料流れを遮断する。
を達成するため、この発明によれば、圧縮機の下流に燃
焼器を有するガスタービンエンジンであって、燃焼器は
エンジンの軸線のまわりに環状配列として配置された複
数の燃料ノズルを有し、これらのノズルは燃料を供給さ
れる、ガスタービンエンジンに用いる圧縮機失速回復装
置は、圧縮機失速状態を検出する手段と、上記複数の燃
料ノズルのうち選ばれたものへの燃料流れを制御する弁
手段と、上記弁手段に接続された制御手段とを備え、こ
の制御手段は、上記検出手段が圧縮機失速状態を検出し
たとき弁手段を作動して、上記検出手段が圧縮機失速状
態が消滅したことを検出するまで、上記複数の燃料ノズ
ルのうち選ばれたものへの燃料流れを遮断する。
【００１３】この発明の圧縮機失速回復方法は、圧縮機
失速状態を検出し、複数の燃料ノズルのうち選ばれたも
のへの燃料の供給を遮断し、失速回復がなされるまでノ
ズルをステージングする。燃焼器燃料ノズルのステージ
ング（切換え）により、圧縮機の失速回復を可能にする
のに十分なだけ圧縮機吐出し圧力を降下させる。
失速状態を検出し、複数の燃料ノズルのうち選ばれたも
のへの燃料の供給を遮断し、失速回復がなされるまでノ
ズルをステージングする。燃焼器燃料ノズルのステージ
ング（切換え）により、圧縮機の失速回復を可能にする
のに十分なだけ圧縮機吐出し圧力を降下させる。
【００１４】圧縮機失速回復装置および方法の上記およ
び他の特徴および効果をさらに明瞭にするために、以下
にこの発明を図面を参照しながら説明する。
び他の特徴および効果をさらに明瞭にするために、以下
にこの発明を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
【具体的な構成】図１および図２において、１０で総称
するガスタービンエンジンは、低圧圧縮機部分１２、シ
ャフト１５を介して低圧圧縮機部分１２に連結された低
圧タービン部分１４、高圧圧縮機部分１６および第２の
同軸シャフト１７を介して高圧圧縮機部分１６に相互連
結された高圧タービン部分１６を含む。燃焼器部分２０
が、高圧圧縮機部分１６の一番後段と高圧タービン部分
１８の第１段との間に介在している。燃焼器２０への圧
縮空気のだいたいの流れを図２に、方向矢印で示す。
するガスタービンエンジンは、低圧圧縮機部分１２、シ
ャフト１５を介して低圧圧縮機部分１２に連結された低
圧タービン部分１４、高圧圧縮機部分１６および第２の
同軸シャフト１７を介して高圧圧縮機部分１６に相互連
結された高圧タービン部分１６を含む。燃焼器部分２０
が、高圧圧縮機部分１６の一番後段と高圧タービン部分
１８の第１段との間に介在している。燃焼器２０への圧
縮空気のだいたいの流れを図２に、方向矢印で示す。
【００１６】複数のエンジン作動パラメータをエンジン
制御系統２２に信号として送り、エンジン制御系統２２
は制御信号を出力し、燃焼器２２への燃料流れを調整し
て、エンジン速度を支配し、加速および減速率を制御
し、高度、圧縮機入口温度、圧縮機吐出し圧力変動など
を補償する。エンジン制御系統２２は、オペレータが飛
行コントロールステーション２７で飛行制御情報（スロ
ットル位置など）を入力した後、燃料コントローラ２３
および点火装置プラグ２５のような種々の作動ユニット
を制御する機能を果たす。圧縮機入口温度、コアエンジ
ン速度、圧縮機吐出し圧力、パワー要求入力などの種々
の作動条件を表わす、複数の作動信号２４、２６および
２８に応じて制御信号を決定する。追加の入力信号をエ
ンジン制御系統２２に与えるか、別の信号を使用しても
よい。たとえば、タービンガス温度を表わす信号を与え
て、燃料流れを限定し、タービンの過剰温度を防止する
のが普通である。また、コアエンジン速度を感知する代
替策として、ファン速度を代わりに感知してもよく、ま
たそれを表わす信号を燃料制御系統に与えてもよい。
制御系統２２に信号として送り、エンジン制御系統２２
は制御信号を出力し、燃焼器２２への燃料流れを調整し
て、エンジン速度を支配し、加速および減速率を制御
し、高度、圧縮機入口温度、圧縮機吐出し圧力変動など
を補償する。エンジン制御系統２２は、オペレータが飛
行コントロールステーション２７で飛行制御情報（スロ
ットル位置など）を入力した後、燃料コントローラ２３
および点火装置プラグ２５のような種々の作動ユニット
を制御する機能を果たす。圧縮機入口温度、コアエンジ
ン速度、圧縮機吐出し圧力、パワー要求入力などの種々
の作動条件を表わす、複数の作動信号２４、２６および
２８に応じて制御信号を決定する。追加の入力信号をエ
ンジン制御系統２２に与えるか、別の信号を使用しても
よい。たとえば、タービンガス温度を表わす信号を与え
て、燃料流れを限定し、タービンの過剰温度を防止する
のが普通である。また、コアエンジン速度を感知する代
替策として、ファン速度を代わりに感知してもよく、ま
たそれを表わす信号を燃料制御系統に与えてもよい。
【００１７】これらの信号のうち１つ以上を用いて失速
状態を表示することができる。したがって、エンジン制
御系統２２には、失速状態を検出し、表示するために、
種々の入力信号を所定の値と比較するコントローラを設
けるのがよい。この発明は、失速状態が存在することが
決定された後、圧縮機失速回復を実現するための方法と
構造を包含する。この発明は、燃料ノズルのステージン
グ（切換え）により失速回復を行う。図１および図３を
参照すると、複数のノズル３０ａ−３０ｔがエンジンの
中心軸線３２のまわりに環状配列として配設されてい
る。第１マニホールド３６から燃料をノズルのうち選択
されたものに、対応する燃料ライン３４ａ，３４ｃ，３
４ｅ，３４ｇ，３４ｉ，３４ｋ，３４ｍ，３４ｏ，３４
ｑ，３４ｓを通して供給する。残りのノズルは第２マニ
ホールド３７に、燃料ライン３４ｂ，３４ｄ，３４ｆ，
３４ｈ，３４ｊ，３４ｌ，３４ｎ，３４ｐ，３４ｒ，３
４ｔを通して相互連結されている。
状態を表示することができる。したがって、エンジン制
御系統２２には、失速状態を検出し、表示するために、
種々の入力信号を所定の値と比較するコントローラを設
けるのがよい。この発明は、失速状態が存在することが
決定された後、圧縮機失速回復を実現するための方法と
構造を包含する。この発明は、燃料ノズルのステージン
グ（切換え）により失速回復を行う。図１および図３を
参照すると、複数のノズル３０ａ−３０ｔがエンジンの
中心軸線３２のまわりに環状配列として配設されてい
る。第１マニホールド３６から燃料をノズルのうち選択
されたものに、対応する燃料ライン３４ａ，３４ｃ，３
４ｅ，３４ｇ，３４ｉ，３４ｋ，３４ｍ，３４ｏ，３４
ｑ，３４ｓを通して供給する。残りのノズルは第２マニ
ホールド３７に、燃料ライン３４ｂ，３４ｄ，３４ｆ，
３４ｈ，３４ｊ，３４ｌ，３４ｎ，３４ｐ，３４ｒ，３
４ｔを通して相互連結されている。
【００１８】２つのマニホールドには通常、燃料コント
ローラ２３の燃料ライン２１から燃料を供給する。弁２
７は、２つのマニホールド３６および３７の燃料ライン
２１へのＹカップリングを形成する。したがって、弁２
７は平常時には両方のマニホールド３６および３７への
燃料流れを維持する。エンジン制御系統または他の適当
な手段が失速状態を検出した場合、制御信号を弁アクチ
ュエータ２７ａに送り、弁２７を作動可能位置に移動
し、２つのマニホールド３６および３７のうち一方を燃
料ライン２１から遮断する。したがって、図３に示す実
施例では、一つおきのノズルを燃料供給から遮断する。
ローラ２３の燃料ライン２１から燃料を供給する。弁２
７は、２つのマニホールド３６および３７の燃料ライン
２１へのＹカップリングを形成する。したがって、弁２
７は平常時には両方のマニホールド３６および３７への
燃料流れを維持する。エンジン制御系統または他の適当
な手段が失速状態を検出した場合、制御信号を弁アクチ
ュエータ２７ａに送り、弁２７を作動可能位置に移動
し、２つのマニホールド３６および３７のうち一方を燃
料ライン２１から遮断する。したがって、図３に示す実
施例では、一つおきのノズルを燃料供給から遮断する。
【００１９】図４に示す別の実施例では、各ノズル３０
ａ−３０ｔに燃料ライン３４ａ−３４ｔを設け、これら
の燃料ライン３４ａ−３４ｔすべてを単一マニホールド
３６を介して相互連結する。マニホールド３６は、燃料
ポンプ（図示せず）により加圧下で送られた燃料をノズ
ル３０ａ−３０ｔのそれぞれに分配する。複数の弁３８
ａ，３８ｃ，３８ｅ，３８ｇ，３８ｉ，３８ｋ，３８
ｍ，３８ｏ，３８ｑ，３８ｓが、一つおきのノズルの燃
料ラインにマニホールド３６とそれぞれのノズルとの中
間位置で配置されている。弁は平常時には開位置にあ
り、失速状態が発生すると選択的に作動されて、閉位置
に移動する。図４で各弁上に線図的に示した適当な弁ア
クチュエータ、たとえば流体圧力またはソレノイドアク
チュエータを使用できる。弁すべての弁アクチュエータ
を共通ライン４０を通して相互接続し、エンジン制御系
統２２から制御信号を受け取ると、弁を同時に閉位置に
作動できるようにする。
ａ−３０ｔに燃料ライン３４ａ−３４ｔを設け、これら
の燃料ライン３４ａ−３４ｔすべてを単一マニホールド
３６を介して相互連結する。マニホールド３６は、燃料
ポンプ（図示せず）により加圧下で送られた燃料をノズ
ル３０ａ−３０ｔのそれぞれに分配する。複数の弁３８
ａ，３８ｃ，３８ｅ，３８ｇ，３８ｉ，３８ｋ，３８
ｍ，３８ｏ，３８ｑ，３８ｓが、一つおきのノズルの燃
料ラインにマニホールド３６とそれぞれのノズルとの中
間位置で配置されている。弁は平常時には開位置にあ
り、失速状態が発生すると選択的に作動されて、閉位置
に移動する。図４で各弁上に線図的に示した適当な弁ア
クチュエータ、たとえば流体圧力またはソレノイドアク
チュエータを使用できる。弁すべての弁アクチュエータ
を共通ライン４０を通して相互接続し、エンジン制御系
統２２から制御信号を受け取ると、弁を同時に閉位置に
作動できるようにする。
【００２０】いずれの実施例でも、エンジン制御系統２
２は、失速状態を検出すると、出力信号４２を出して、
１つまたは複数の弁を閉じさせる。弁が閉じたとき、燃
焼器の一つおきのノズルが遮断されるにもかかわらず、
燃焼器に送られる燃料の供給は影響を受けない。いずれ
の実施例でも、作動中のノズルへの燃料流れは増加す
る。したがって、燃料制御系統が失速状態を感知した
後、燃焼器燃料ノズルを、失速回復が達成され終るま
で、切換える（ステージングする）。燃焼器燃料ノズル
の切換えにより、圧縮機吐出し圧力を圧縮機の失速回復
を可能にするのに十分なだけ降下させる。
２は、失速状態を検出すると、出力信号４２を出して、
１つまたは複数の弁を閉じさせる。弁が閉じたとき、燃
焼器の一つおきのノズルが遮断されるにもかかわらず、
燃焼器に送られる燃料の供給は影響を受けない。いずれ
の実施例でも、作動中のノズルへの燃料流れは増加す
る。したがって、燃料制御系統が失速状態を感知した
後、燃焼器燃料ノズルを、失速回復が達成され終るま
で、切換える（ステージングする）。燃焼器燃料ノズル
の切換えにより、圧縮機吐出し圧力を圧縮機の失速回復
を可能にするのに十分なだけ降下させる。
【００２１】信号２４、２６、２８以外に、別の失速表
示信号４４を他の手段からエンジン制御系統２２に与え
てもよい。ほとんどあらゆる周知の種類の失速表示を使
用できる。失速表示信号がエンジン制御系統２２に与え
られると、そこから出力される制御信号４２で１つまた
は複数の弁の閉止を自動的に行うことができる。あるい
はまた、手動制御スイッチ４６を設けて、オペレータが
（たとえば、コックピットに表示灯として与えられれ
ば）失速表示信号４４を見るか、失速状態の他の具体的
な現われを認知することにより、コマンド信号４２を出
すことができる。
示信号４４を他の手段からエンジン制御系統２２に与え
てもよい。ほとんどあらゆる周知の種類の失速表示を使
用できる。失速表示信号がエンジン制御系統２２に与え
られると、そこから出力される制御信号４２で１つまた
は複数の弁の閉止を自動的に行うことができる。あるい
はまた、手動制御スイッチ４６を設けて、オペレータが
（たとえば、コックピットに表示灯として与えられれ
ば）失速表示信号４４を見るか、失速状態の他の具体的
な現われを認知することにより、コマンド信号４２を出
すことができる。
【００２２】上述したようなノズルの切換え（ステージ
ング）は、エンジン制御系統２２の指示通りに燃料流れ
を減少させたり、圧縮機抽気を増加させたりする、他の
既知の回復技術と併用してもよい。単にエンジン制御系
統２２から制御信号を燃料コントローラ２３に出力し
て、燃料コントローラ２３からの燃料流れを減少させた
り、制御信号を抽気弁アクチュエータ２９に出力して、
抽出空気を増加したりすることができる。一般に、圧縮
機抽気の量はノズルの切換えのため少なくなる。切換え
は不均一な背圧を生じ、これが圧縮機が失速状態から回
復するのを可能にする。
ング）は、エンジン制御系統２２の指示通りに燃料流れ
を減少させたり、圧縮機抽気を増加させたりする、他の
既知の回復技術と併用してもよい。単にエンジン制御系
統２２から制御信号を燃料コントローラ２３に出力し
て、燃料コントローラ２３からの燃料流れを減少させた
り、制御信号を抽気弁アクチュエータ２９に出力して、
抽出空気を増加したりすることができる。一般に、圧縮
機抽気の量はノズルの切換えのため少なくなる。切換え
は不均一な背圧を生じ、これが圧縮機が失速状態から回
復するのを可能にする。
【００２３】弁の位置は重要ではない。燃料がノズルの
うち選ばれたものに送られるのを阻止できれば、どのよ
うな配置でも十分であるが、２マニホールド系統が簡単
なので好ましい。弁をノズル自体の中に配置することも
できる。さらに、ソレノイドアクチュエータのような種
々の形式の電気付勢弁に加えて、種々の形式の弁アクチ
ュエータ、たとえば空気圧または油圧アクチュエータを
使用できる。図４の概略図で、ライン４０は機械的加圧
流体作動弁用の流体圧力ラインを表示することもあり、
また、制御信号４２を、加圧空気または油圧流体などの
加圧流体のソースを制御するのに使用してもよい。
うち選ばれたものに送られるのを阻止できれば、どのよ
うな配置でも十分であるが、２マニホールド系統が簡単
なので好ましい。弁をノズル自体の中に配置することも
できる。さらに、ソレノイドアクチュエータのような種
々の形式の電気付勢弁に加えて、種々の形式の弁アクチ
ュエータ、たとえば空気圧または油圧アクチュエータを
使用できる。図４の概略図で、ライン４０は機械的加圧
流体作動弁用の流体圧力ラインを表示することもあり、
また、制御信号４２を、加圧空気または油圧流体などの
加圧流体のソースを制御するのに使用してもよい。
【００２４】ノズルを群ごとに切換え（ステージング）
てもよい。たとえば、３つのノズルの群を１つのマニホ
ールドに相互連結し、一つおきの３ノズル群を他のマニ
ホールドに相互連結することができる。さらに、５つお
きのノズルのように少数のノズルを燃料から遮断し、一
方、ノズルの２／３のように多くのノズルを燃料供給状
態にとどめることもでき、こうして失速回復を行うのに
十分な背圧の降下が生じる。
てもよい。たとえば、３つのノズルの群を１つのマニホ
ールドに相互連結し、一つおきの３ノズル群を他のマニ
ホールドに相互連結することができる。さらに、５つお
きのノズルのように少数のノズルを燃料から遮断し、一
方、ノズルの２／３のように多くのノズルを燃料供給状
態にとどめることもでき、こうして失速回復を行うのに
十分な背圧の降下が生じる。
【００２５】この発明の多数の変更や改変が当業者には
明らかであり、このような変更例や改変例もこの発明の
要旨の範囲内に入る。
明らかであり、このような変更例や改変例もこの発明の
要旨の範囲内に入る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法および装置を適用する航空機ガ
スタービンエンジンの概略図である。
スタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンの燃焼器部分を、
図１のＩＩ−ＩＩ線方向に見た部分的断面図である。
図１のＩＩ−ＩＩ線方向に見た部分的断面図である。
【図３】この発明の失速回復装置の概略端面図である。
【図４】この発明の失速回復装置の他の実施例の概略端
面図である。
面図である。
１０ ガスタービンエンジン １２ 低圧圧縮機部分 １４ 低圧タービン部分 １６ 高圧圧縮機部分 １８ 高圧タービン部分 ２０ 燃焼器部分 ２２ エンジン制御系統 ２３ 燃料コントローラ ２４、２６、２８ 作動信号 ２５ 点火プラグ ２７ 飛行コントロールステーション ３０ ノズル ３４ 燃料ライン ３６ 第１マニホールド ３７ 第２マニホールド ３８ 弁 ４２ 出力信号 ４４ 失速表示信号 ４６ 手動制御スイッチ
Claims (15)
- 【請求項１】圧縮機の下流に燃焼器を有するガスタービ
ンエンジンであって、燃焼器は、エンジンの軸線のまわ
りに環状配列として配置された複数の燃料ノズルを有
し、これらのノズルはそれぞれの燃料ラインから燃料を
供給される、ガスタービンエンジンにおいて、 圧縮機失速状態を検出する手段と、 上記燃料ノズルのうちいくつかのものの燃料ラインに配
置され、それぞれ閉位置と開位置を有し、平常時には開
位置にある複数の弁と、 上記複数の弁に接続され、上記検出手段が圧縮機失速状
態を検出したとき弁を閉位置に動かし、圧縮機失速状態
が消滅したとき弁を開位置に戻すように弁を作動する制
御手段とを備える圧縮機失速回復装置。 - 【請求項２】上記複数のノズルがマニホールドを介して
相互連結され、上記複数の弁が上記燃料ノズルのうちい
くつかのものの燃料ラインにノズルとマニホールドの中
間で配置されている請求項１に記載の圧縮機失速回復装
置。 - 【請求項３】弁の数がノズルの数の半分で、弁が一つお
きのノズルの燃料ラインに配置されている請求項１に記
載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項４】上記制御手段が、圧縮機失速状態を検出す
ると制御信号を自動的に出力して複数の弁を作動する手
段を含む請求項１に記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項５】制御手段が手動スイッチを含む請求項１に
記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項６】さらに、制御手段に接続され、圧縮機失速
状態を検出すると圧縮機から抽出する空気の量を増加す
る抽気弁アクチュエータ手段を備える請求項１に記載の
圧縮機失速回復装置。 - 【請求項７】さらに、制御手段に接続され、圧縮機失速
状態を検出すると燃料供給量を削減する燃料制御手段を
含む請求項１に記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項８】圧縮機の下流に燃焼器を有するガスタービ
ンエンジンであって、燃焼器は、エンジンの軸線のまわ
りに環状配列として配置された複数の燃料ノズルを有
し、これらの燃料ノズルはそれぞれの燃料ラインから燃
料を供給される、ガスタービンエンジンにおいて、圧縮
機の失速を回復するにあたり、 圧縮機失速状態を検出し、 上記燃料ノズルのうちいくつかのものへの燃料の供給
を、圧縮機失速状態が消滅するまで、遮断する工程を含
む圧縮機失速回復方法。 - 【請求項９】圧縮機の下流に燃焼器を有するガスタービ
ンエンジンであって、燃焼器は、エンジンの軸線のまわ
りに環状配列として配置された複数のノズルを有する、
ガスタービンエンジンにおいて、 複数のノズルの一部を相互連結する第１マニホールド
と、 複数のノズルの残りの部分を相互連結する第２マニホー
ルドと、 第１および第２マニホールドへの燃料流れを調節する弁
手段と、 圧縮機失速状態を検出する手段と、 上記検出手段に応答して作動し、上記検出手段が圧縮機
失速状態を検出したとき、上記弁手段を制御して第１お
よび第２マニホールドの一方への燃料流れを阻止する制
御手段とを備える圧縮機失速回復装置。 - 【請求項１０】一つおきのノズルを第１マニホールドに
連結し、残りのノズルを第２マニホールドに連結した請
求項９に記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項１１】上記制御手段が、圧縮機失速状態を検出
すると制御信号を自動的に出力して上記弁手段を作動す
る手段を含む請求項９に記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項１２】制御手段が手動スイッチを含む請求項９
に記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項１３】さらに、制御手段に接続され、圧縮機失
速状態を検出すると圧縮機から抽出する空気の量を増加
する抽気弁アクチュエータ手段を備える請求項９に記載
の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項１４】さらに、制御手段に接続され、圧縮機失
速状態を検出すると燃料供給量を削減する燃料制御手段
を含む請求項９に記載の圧縮機失速回復装置。 - 【請求項１５】上記弁手段が燃料ラインに配置された弁
を含み、この弁が平常は第１および第２マニホールド両
方に燃料を供給する位置にあり、失速状態を検出すると
制御手段が発生する制御信号に応答して、第１および第
２マニホールドの一方への燃料の流れを阻止するノズル
切換え位置に移動することができる、請求項９に記載の
圧縮機失速回復装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/732,895 US5226287A (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Compressor stall recovery apparatus |
| US732895 | 1991-07-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187269A true JPH05187269A (ja) | 1993-07-27 |
| JPH0696993B2 JPH0696993B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=24945368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4189797A Expired - Fee Related JPH0696993B2 (ja) | 1991-07-19 | 1992-07-17 | 圧縮機失速回復方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5226287A (ja) |
| EP (1) | EP0523932A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0696993B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012522922A (ja) * | 2009-04-01 | 2012-09-27 | アルストム テクノロジー リミテッド | 改善された部分負荷エミッション特性を備えたガスタービン |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5782603A (en) * | 1997-01-03 | 1998-07-21 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Process and apparatus for recovery from rotating stall in axial flow fans and compressors |
| DE19825335A1 (de) * | 1998-06-05 | 1999-12-09 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine |
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| DE10160997A1 (de) * | 2001-12-12 | 2003-07-03 | Rolls Royce Deutschland | Magervormischbrenner für eine Gasturbine sowie Verfahren zum Betrieb eines Magervormischbrenners |
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| CN109342066B (zh) * | 2018-08-16 | 2020-09-04 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 重型燃气轮机故障燃烧筒定位的方法 |
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1991
- 1991-07-19 US US07/732,895 patent/US5226287A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-07-13 EP EP92306383A patent/EP0523932A1/en not_active Withdrawn
- 1992-07-17 JP JP4189797A patent/JPH0696993B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5226287A (en) | 1993-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19950606 |