JPH0580576B2 - - Google Patents
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- JPH0580576B2 JPH0580576B2 JP60242575A JP24257585A JPH0580576B2 JP H0580576 B2 JPH0580576 B2 JP H0580576B2 JP 60242575 A JP60242575 A JP 60242575A JP 24257585 A JP24257585 A JP 24257585A JP H0580576 B2 JPH0580576 B2 JP H0580576B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stall
- signal
- surging
- engine
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0284—Conjoint control of two or more different functions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Paper (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はガスタービンエンジン、一層詳細に
は、サージング又は失速の終了を検出するための
装置に係る。
は、サージング又は失速の終了を検出するための
装置に係る。
背景技術
周知のように、ガスタービンエンジンの軸流圧
縮機では失速及びサージングが、その緩和のため
の補正動作が行われないかぎり、生起しやすい。
サージングは、理論的に完全には解明されていな
いが、十分な数の圧縮機ブレードが、圧縮機内の
圧力を非常に急速に低下させて頻繁な圧力振動を
惹起する流れ分離の結果として失速する現象であ
る。往々、特定のブレード又はいくかのブレード
の失速は必然的には全体的なサージング条件を表
さないが、エンジンの下流に望ましくない圧力脈
動を伝播する。
縮機では失速及びサージングが、その緩和のため
の補正動作が行われないかぎり、生起しやすい。
サージングは、理論的に完全には解明されていな
いが、十分な数の圧縮機ブレードが、圧縮機内の
圧力を非常に急速に低下させて頻繁な圧力振動を
惹起する流れ分離の結果として失速する現象であ
る。往々、特定のブレード又はいくかのブレード
の失速は必然的には全体的なサージング条件を表
さないが、エンジンの下流に望ましくない圧力脈
動を伝播する。
失速又はサージングを緩和するため、又はその
生起を防止するため、エンジン制御システムは、
エンジン失速／サージング特性を考慮に入れ、失
速／サージングが生じ得る領域での作動を避ける
スケジユールを有するものとして設計されてい
る。例えば、燃料制御装置はエンジンの作動のサ
ージング線を避けるため特に所定の時間約変化率
を越える加速の間は供給燃料を減ずるべく所定の
制限を有するものとして設計されていてよい。エ
ンジンが低動力で作動している時に航空機減速モ
ードの間は圧縮機ブリード弁を自動的に開くこと
は、失速を避けるための他の良く知られている方
法である。
生起を防止するため、エンジン制御システムは、
エンジン失速／サージング特性を考慮に入れ、失
速／サージングが生じ得る領域での作動を避ける
スケジユールを有するものとして設計されてい
る。例えば、燃料制御装置はエンジンの作動のサ
ージング線を避けるため特に所定の時間約変化率
を越える加速の間は供給燃料を減ずるべく所定の
制限を有するものとして設計されていてよい。エ
ンジンが低動力で作動している時に航空機減速モ
ードの間は圧縮機ブリード弁を自動的に開くこと
は、失速を避けるための他の良く知られている方
法である。
いくつかのエンジン作動パラメータの測定によ
り失速／サージングの開始を検出することによつ
て失速／サージングを緩和する他の方法が知られ
ている。この形式のシステムの一例は、本願の譲
受人と同一の譲受人に譲渡された1978年10月３日
付けの“ガスタービンエンジン用の失速検出器”
という名称の米国特許第4117668号明細書に開示
されている。
り失速／サージングの開始を検出することによつ
て失速／サージングを緩和する他の方法が知られ
ている。この形式のシステムの一例は、本願の譲
受人と同一の譲受人に譲渡された1978年10月３日
付けの“ガスタービンエンジン用の失速検出器”
という名称の米国特許第4117668号明細書に開示
されている。
いつたん失速／サージングが生起した時、この
条件を緩和するための方法も良く知られており、
最も一般的に用いられている一つの形式では、圧
縮機から空気をダンプするようにエンジンの圧縮
機ブリード弁が開かれる。失速／サージング条件
が緩和した後、失速／サージング条件が緩和した
時にエンジンが完全に遮断され、又は所望の作動
モードに戻る状況でエンジンを再始動することが
望ましい。後者のシステムの一例は、本願の譲受
人と同一の譲受人に譲渡された1978年10月10日付
け米国特許第4118926号明細書に開示されている。
条件を緩和するための方法も良く知られており、
最も一般的に用いられている一つの形式では、圧
縮機から空気をダンプするようにエンジンの圧縮
機ブリード弁が開かれる。失速／サージング条件
が緩和した後、失速／サージング条件が緩和した
時にエンジンが完全に遮断され、又は所望の作動
モードに戻る状況でエンジンを再始動することが
望ましい。後者のシステムの一例は、本願の譲受
人と同一の譲受人に譲渡された1978年10月10日付
け米国特許第4118926号明細書に開示されている。
しかし、いずれのエンジン再始動制御システム
でも、回復のために配置されたシステムが有害な
エンジン作動を生じない条件に戻された後にのみ
再始動が行われることが非常に重要である。従つ
て、圧縮機ブリードシステムが開かれており、且
つ（又は）エンジンのジオメトリーが失速／サー
ジング条件を補正するべく変更されている場合に
は、失速／サージング回復に有害な影響を与えな
いような、又は過大使用燃料によりエンジン性能
を損なわないような作動条件に、これらのシステ
ムがおかれるまで、エンジンを再始動すること、
又はエンジン作動モードに戻すことは望ましくな
い。
でも、回復のために配置されたシステムが有害な
エンジン作動を生じない条件に戻された後にのみ
再始動が行われることが非常に重要である。従つ
て、圧縮機ブリードシステムが開かれており、且
つ（又は）エンジンのジオメトリーが失速／サー
ジング条件を補正するべく変更されている場合に
は、失速／サージング回復に有害な影響を与えな
いような、又は過大使用燃料によりエンジン性能
を損なわないような作動条件に、これらのシステ
ムがおかれるまで、エンジンを再始動すること、
又はエンジン作動モードに戻すことは望ましくな
い。
発明の開示
本発明の特徴は、ガスタービンエンジンのサー
ジング／失速が終了した時を確認することであ
る。本発明の特徴は、バーナ圧力、エンジン入口
温度及び圧縮機速度を測定し、且つ非失速条件に
対してバーナ圧力及び補正された圧縮機速度を電
子的に計算することである。
ジング／失速が終了した時を確認することであ
る。本発明の特徴は、バーナ圧力、エンジン入口
温度及び圧縮機速度を測定し、且つ非失速条件に
対してバーナ圧力及び補正された圧縮機速度を電
子的に計算することである。
このシステムでは、エンジンの検出されたバー
ナ圧力が、補正された低圧圧縮機速度とエンジン
動特性を近似するべく補償された検出された航空
機マツハ数とから計算されたバーナ圧力と比較さ
れる。この比較の結果は次いで、失速条件の終了
を確認するべく、圧縮機の非失速条件を示す予め
定められた値と比較され得る。
ナ圧力が、補正された低圧圧縮機速度とエンジン
動特性を近似するべく補償された検出された航空
機マツハ数とから計算されたバーナ圧力と比較さ
れる。この比較の結果は次いで、失速条件の終了
を確認するべく、圧縮機の非失速条件を示す予め
定められた値と比較され得る。
他の特徴及び利点は、以下に本発明の実施例を
図面により説明するなかで明らかになろう。
図面により説明するなかで明らかになろう。
発明を実施するための最良の形態
この説明の目的で、エンジンサージング及びエ
ンジン回転失速の関係が第１図に示されているグ
ラフにより定義されている。Pbはガスタービン
エンジンのバーナ内の圧力であり、時間に関係し
てプロツトされている。左側に示されているエン
ジンサージングは圧縮機内の360゜流れパターンの
表示であり、また右側に示されているエンジン回
転失速は、圧縮機ブレードの局部化された点を離
れてエンジンを通つて下流へ伝播するにつれての
失速パターンの表示である。本発明は、この好ま
しい実施例では、本願の譲受人であるユナイテツ
ド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンのプラツ
ト・アンド・ホイツトニー・エアクラフトにより
製造されたPW2037のような双スプールガスター
ビンエンジンと組合わせて説明されている。
ンジン回転失速の関係が第１図に示されているグ
ラフにより定義されている。Pbはガスタービン
エンジンのバーナ内の圧力であり、時間に関係し
てプロツトされている。左側に示されているエン
ジンサージングは圧縮機内の360゜流れパターンの
表示であり、また右側に示されているエンジン回
転失速は、圧縮機ブレードの局部化された点を離
れてエンジンを通つて下流へ伝播するにつれての
失速パターンの表示である。本発明は、この好ま
しい実施例では、本願の譲受人であるユナイテツ
ド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンのプラツ
ト・アンド・ホイツトニー・エアクラフトにより
製造されたPW2037のような双スプールガスター
ビンエンジンと組合わせて説明されている。
サージング／失速が完全に緩和されている時を
検出するためのシステムがエンジンサージング条
件及びエンジン回転失速条件の双方を認識し得る
ことは非に重要である。バーナ圧力はエンジンサ
ージングの開始及びエンジン回転失速の開始の指
示を得るためには満足なパラメータであるが、エ
ンジン回転失速が終了した時を指示するためには
満足なパラメータではない。
検出するためのシステムがエンジンサージング条
件及びエンジン回転失速条件の双方を認識し得る
ことは非に重要である。バーナ圧力はエンジンサ
ージングの開始及びエンジン回転失速の開始の指
示を得るためには満足なパラメータであるが、エ
ンジン回転失速が終了した時を指示するためには
満足なパラメータではない。
以下に、エンジン回転失速の終了を確認するた
めの手段を説明するが、この測定はエンジンサー
ジングの終了の指示としても用いられ得る。本発
明によれば、エンジンの検出されたバーナ圧力
は、エンジン動特性を近似するべく補償されてい
る補正された低圧圧縮機速度（低圧圧縮機の回転
数、エンジンの入口における温度及び検出された
航空機マツハ数から得られたN1／θT2 1/2）から計
算されたバーナ圧力と比較される。
めの手段を説明するが、この測定はエンジンサー
ジングの終了の指示としても用いられ得る。本発
明によれば、エンジンの検出されたバーナ圧力
は、エンジン動特性を近似するべく補償されてい
る補正された低圧圧縮機速度（低圧圧縮機の回転
数、エンジンの入口における温度及び検出された
航空機マツハ数から得られたN1／θT2 1/2）から計
算されたバーナ圧力と比較される。
この関係は、検出されたバーナ圧力（Pb）と
補正された低圧圧縮機速度（N1／θT2 1/2）との関
係を示す第２図のグラフに示されている。所与の
補正された低圧圧縮機速度（N1／θT2 1/2）に対し
て線Ａにより表される失速特性でのバーナ圧力が
線Ｂにより表される非失速特性でのバーナ圧力に
近接する時、すなわち線Ａが線Ｂまで移動する
時、失速は完全に緩和されている。この条件が検
出されるにつれて、可変ステータベーンの角度及
び（又は）燃料流量調節を変更する圧縮機ブリー
ド弁の開放のような補正動作は、これらの設定が
エンジンの再始動又は場合によつてはエンジン動
作の継続と干渉しない条件に戻されることにな
る。しかし、エンジン動作の次のシーケンスが、
いつたん圧縮システムが失速／サージングから回
復すれば、エンジン動作に悪影響を生じないこと
も同様に重要である。エンジンサージング及びエ
ンジン回転失速の終了を検出するためのこのシス
テムを実現する実施例は第３図に示されている。
補正された低圧圧縮機速度（N1／θT2 1/2）との関
係を示す第２図のグラフに示されている。所与の
補正された低圧圧縮機速度（N1／θT2 1/2）に対し
て線Ａにより表される失速特性でのバーナ圧力が
線Ｂにより表される非失速特性でのバーナ圧力に
近接する時、すなわち線Ａが線Ｂまで移動する
時、失速は完全に緩和されている。この条件が検
出されるにつれて、可変ステータベーンの角度及
び（又は）燃料流量調節を変更する圧縮機ブリー
ド弁の開放のような補正動作は、これらの設定が
エンジンの再始動又は場合によつてはエンジン動
作の継続と干渉しない条件に戻されることにな
る。しかし、エンジン動作の次のシーケンスが、
いつたん圧縮システムが失速／サージングから回
復すれば、エンジン動作に悪影響を生じないこと
も同様に重要である。エンジンサージング及びエ
ンジン回転失速の終了を検出するためのこのシス
テムを実現する実施例は第３図に示されている。
第３図に全体として参照符号１０を付して示さ
れている双スプールタービン動力装置は、低圧タ
ービン１４により駆動される低圧圧縮機１２と、
高圧タービン１８により駆動される高圧圧縮機１
６とを含んでいる。本願の譲受人であるユナイテ
ツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンのハミ
ルトン・スタンダード・デイビジヨンにより製造
されたEEC‐104のような適当な電子式デイジタ
ル制御装置であつてよい燃料制御装置２１により
制御される燃料弁２８からの燃料はバーナ２０に
適当に供給される。適当なエンジン、実際に本発
明が利用されているエンジン、はPW2037エンジ
ンである。本発明を理解するためには、圧縮機が
エンジンサージング及びエンジン回転失速を生じ
やすい軸流形式であることを知るのみで十分であ
る。この特定のエンジンは、全体として参照符号
２４を付されているステータベーンを調節し、圧
縮機ブリード弁２６を開き、且つ（または）燃料
制御弁２８を調節することにより、サージング／
失速条件を緩和し得る。
れている双スプールタービン動力装置は、低圧タ
ービン１４により駆動される低圧圧縮機１２と、
高圧タービン１８により駆動される高圧圧縮機１
６とを含んでいる。本願の譲受人であるユナイテ
ツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンのハミ
ルトン・スタンダード・デイビジヨンにより製造
されたEEC‐104のような適当な電子式デイジタ
ル制御装置であつてよい燃料制御装置２１により
制御される燃料弁２８からの燃料はバーナ２０に
適当に供給される。適当なエンジン、実際に本発
明が利用されているエンジン、はPW2037エンジ
ンである。本発明を理解するためには、圧縮機が
エンジンサージング及びエンジン回転失速を生じ
やすい軸流形式であることを知るのみで十分であ
る。この特定のエンジンは、全体として参照符号
２４を付されているステータベーンを調節し、圧
縮機ブリード弁２６を開き、且つ（または）燃料
制御弁２８を調節することにより、サージング／
失速条件を緩和し得る。
第３図から明らかなように、バーナ圧力Pbが
検出され、また計算器２５内で周知の仕方で時間
的微分信号ΔPb／Δtが計算される。この信号はコ
ンパレータ３０に与えられ、そこでこの信号の値
が、失速／サージング又は非失速／サージング条
件を示すものとして予め定められている固定値と
比較される。失速／サージングの開始と同時に、
コンパレータ３０は失速／サージングを示す出力
信号を、前記のように補正動作を行うべく設計さ
れている回路網（図示せず）に通す。保持回路３
２はこの値を、サージング／失速が完全に鎮静す
るまで保持する。
検出され、また計算器２５内で周知の仕方で時間
的微分信号ΔPb／Δtが計算される。この信号はコ
ンパレータ３０に与えられ、そこでこの信号の値
が、失速／サージング又は非失速／サージング条
件を示すものとして予め定められている固定値と
比較される。失速／サージングの開始と同時に、
コンパレータ３０は失速／サージングを示す出力
信号を、前記のように補正動作を行うべく設計さ
れている回路網（図示せず）に通す。保持回路３
２はこの値を、サージング／失速が完全に鎮静す
るまで保持する。
同時に、計算器３６により計算された補正され
た低圧圧縮機速度と航空機マツハ数とに応答する
関数発生器３４が比Pb／P2（P2は検出されたエン
ジン入口全圧に等しい）を示す値である非失速／
サージング特性を示す信号を生ずる。
た低圧圧縮機速度と航空機マツハ数とに応答する
関数発生器３４が比Pb／P2（P2は検出されたエン
ジン入口全圧に等しい）を示す値である非失速／
サージング特性を示す信号を生ずる。
この信号（Pb／P2）は次いで乗算器３８によ
り、測定されたP2を乗算され、また次いでエン
ジンの動特性を近似するべく補償値を与えるため
の進み‐遅れ回路４０に与えられる。こうして乗
算器３８の出力信号は、第２図中の線Ｂにより表
される非失速特性の値である補償されたPb信号
である。
り、測定されたP2を乗算され、また次いでエン
ジンの動特性を近似するべく補償値を与えるため
の進み‐遅れ回路４０に与えられる。こうして乗
算器３８の出力信号は、第２図中の線Ｂにより表
される非失速特性の値である補償されたPb信号
である。
コンパレータ４２は、失速の状態を確認するべ
く、測定された実際Pb（第２図の線Ａ）を比較す
る。コンパレータ４２の出力信号は、この値を予
め定められている定数と比較するコンパレータ回
路４６に伝達される。もし値がこの定数よりも大
きければ、補正動作を継続するべく、“真”フラ
ツグ信号が保持回路３２に与えられる。他方、も
し値がこの定数よりも小さければ、失速条件が終
了したことを示す“偽”フラツグ信号が発生さ
れ、従つて失速／サージングを緩和するための補
正動作は終了され得る。
く、測定された実際Pb（第２図の線Ａ）を比較す
る。コンパレータ４２の出力信号は、この値を予
め定められている定数と比較するコンパレータ回
路４６に伝達される。もし値がこの定数よりも大
きければ、補正動作を継続するべく、“真”フラ
ツグ信号が保持回路３２に与えられる。他方、も
し値がこの定数よりも小さければ、失速条件が終
了したことを示す“偽”フラツグ信号が発生さ
れ、従つて失速／サージングを緩和するための補
正動作は終了され得る。
以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例に
ついて説明してきたが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
ついて説明してきたが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて
種々の実施例が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
第１図はエンジンサージング条件及びエンジン
失速条件に対してバーナ圧力と時間との関係を示
すグラフである。第２図はバーナ圧力と補正され
た圧縮機速度との関係を示すグラフである。第３
図は失速／サージングの終了確認のためのデイジ
タル電子計算機により実現された実施例のブロツ
ク図である。 １０…双スプールタービン動力装置、１２…低
圧圧縮機、１４…低圧タービン、１６…高圧圧縮
機、１８…高圧タービン、２０…バーナ、２１…
燃料制御装置、２８…燃料弁、２４…ステータベ
ーン、２６…圧縮機ブリード弁、２８…燃料制御
弁、３０…コンパレータ、３２…保持回路、３４
…関数発生器、３６…計算器、３８…乗算器、４
０…進み／遅れ回路、４２，４６…コンパレー
タ。
失速条件に対してバーナ圧力と時間との関係を示
すグラフである。第２図はバーナ圧力と補正され
た圧縮機速度との関係を示すグラフである。第３
図は失速／サージングの終了確認のためのデイジ
タル電子計算機により実現された実施例のブロツ
ク図である。 １０…双スプールタービン動力装置、１２…低
圧圧縮機、１４…低圧タービン、１６…高圧圧縮
機、１８…高圧タービン、２０…バーナ、２１…
燃料制御装置、２８…燃料弁、２４…ステータベ
ーン、２６…圧縮機ブリード弁、２８…燃料制御
弁、３０…コンパレータ、３２…保持回路、３４
…関数発生器、３６…計算器、３８…乗算器、４
０…進み／遅れ回路、４２，４６…コンパレー
タ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 低圧圧縮機、高圧圧縮機及びバーナを有する
航空機双スプールタービン動力装置に用いられ、
圧縮機内の失速／サージングの終了を電子的に確
認するための装置に於て、 動力装置の非失速特性を示す一群の曲線のスケ
ジユールを示す第一の信号を発生するため、補正
された低圧圧縮機と航空機のマツハ数とに応答す
る手段と、 失速／サージングの条件を示す第二の信号を発
生するため、実際のバーナ圧力の時間的変化率に
応答する手段と、 第三の信号を発生するため、実際のバーナ圧力
に応答する手段と、 失速の条件を示す第四の信号を発生するため、
前記第一の信号及び前記第三の信号に応答する加
算器と、 前記第二の信号及び前記第四の信号が失速条件
を示す時にのみ、前記第二の信号を発生するため
の手段が出力を生ずることを許す保持回路と を含んでいることを特徴とする失速／サージング
の終了の確認装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/683,903 US4622808A (en) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | Surge/stall cessation detection system |
| US683903 | 1991-04-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61149531A JPS61149531A (ja) | 1986-07-08 |
| JPH0580576B2 true JPH0580576B2 (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=24745933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60242575A Granted JPS61149531A (ja) | 1984-12-20 | 1985-10-29 | 失速／サ−ジングの終了の確認装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4622808A (ja) |
| EP (1) | EP0185601B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61149531A (ja) |
| CA (1) | CA1252770A (ja) |
| DE (2) | DE3578344D1 (ja) |
| IL (1) | IL76567A (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4825639A (en) * | 1987-07-08 | 1989-05-02 | United Technologies Corporation | Control method for a gas turbine engine |
| US4864813A (en) * | 1987-07-08 | 1989-09-12 | United Technologies Corporation | Control system for a gas turbine engine |
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