RU2005219C1 - Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan - Google Patents

Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan

Info

Publication number
RU2005219C1
RU2005219C1 SU4698563A RU2005219C1 RU 2005219 C1 RU2005219 C1 RU 2005219C1 SU 4698563 A SU4698563 A SU 4698563A RU 2005219 C1 RU2005219 C1 RU 2005219C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
value
pvd
engine
block
signal
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Алексеев
Виктор Васильевич Анненков
Анатолий Георгиевич Панков
Юрий Иванович Тимкин
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель"
Priority to SU4698563 priority Critical patent/RU2005219C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2005219C1 publication Critical patent/RU2005219C1/en

Links

Abstract

Изобретение предназначено дл  предотвращени  помпажа компрессора и позвол ет повысить надежность работы двигател  При- выполнении сброса режима двигател  формируетс  сигнал сброса режима и при наличии его осуществл ют поворот входного направл ющего аппарата (ВНА) в сторону положительных значений дополнительно к открываемым по этому сигналу заслонкам перепуска воздуха из-за подпорных ступеней Угол поворота ВНА определ етс  по формуле внд ДфЛд где ПВД перва  пР°изв°Дна  частоты вращени  ротора компрессора высокого давлени ; К. - коэффициент, завис щий от режима работы двигател  например приведенной частоты вращени  ротора высокого давлени  п К Кп„„ ) Изменение угла поворота ВНАв ВДпр/J .. н сторону положительных значении можно осуществл ть за счет динамической задержки перекладки ВНА например ограничени  быстродействи  исполнительного механизма перекладки ВНАThe invention is intended to prevent compressor surge and improves the reliability of the engine. When the engine is reset, a mode reset signal is generated and, if present, the input guide apparatus (BHA) is rotated towards positive values in addition to the air bypass flaps opened by this signal. due to retaining steps, the VHA rotation angle is determined by the formula vfd DfLd where the LDPE is the first PR ° ° The bottom of the rotational speed of the high-pressure compressor rotor Yeni; K. is a coefficient depending on the engine operating mode, for example, the reduced rotational speed of the high-pressure rotor n К Кп „„) Changing the angle of rotation of the BHA in Vdpr / J .. to the side of a positive value can be achieved by dynamically delaying the shift of the BHA, for example, limiting the speed of the executive VNA transfer mechanism

Description

Изобретение относитс  к газотурбинным двигател м (ГТД) и предназначено дл  предотвращени  помпажа компрессора ГТД, в частности, авиационного двухвально- го двухконтурного двигател  (ТРДД), имеющего вентил тор, компрессор среднего давлени  на одном валу с вентил тором (подпорные ступени - ПС - вентил тор), подающим воздух во внутренний контур ГТД, а также компрессор высокого давлени  (КВД), подающий воздух во внутренний контур двигател  и имеющий поворотные ста- торные лопатки первых нескольких ступеней. Такой двигатель может иметь клапаны перепуска воздуха из-за ПС в наружный канал двигател .The invention relates to gas turbine engines (GTE) and is intended to prevent surging of a GTE compressor, in particular, an aircraft twin-shaft twin-circuit engine (turbofan engine) having a fan, a medium-pressure compressor on one shaft with a fan (supporting stages - PS - fan torus) supplying air to the internal circuit of the gas turbine engine, as well as a high pressure compressor (HPC) supplying air to the internal circuit of the engine and having rotary stator vanes of the first several stages. Such an engine may have air bypass valves due to PS in the external channel of the engine.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ обеспечени  газодинамической устойчивости (ГДУ) ПС вентил тора ГТД по сигналу ускорени  частоты вращени  ротора КВД пвд, согласно которому на статических режимах сигнал на управление заслонками перепуска воздуха (ЗПВ) определ етс  по величине разности (пнд-А пвд), где пвд- частота вращени  ротора высокого давлени ;Closest to the proposed one is a method of providing gas-dynamic stability (PSD) of a fan of a gas turbine engine according to an acceleration signal of a rotational speed of an HPC rotor of a high pressure valve, according to which in static modes the signal for controlling air bypass flaps (ZPV) is determined by the difference value (pnd-A pvd ) where pvd is the rotational speed of the high pressure rotor;

пнд частота вращени  ротора низкого давлени ; .the speed of the low pressure rotor; .

А - const, а на переменных режимах по величине пвд.A is const, and in variable modes it is the largest pvd.

К недостаткам данного способа обеспечени  ГДУ ЗПВ ПС следует отнести то, что он требует значительных площадей дл  выпуска воздуха из-за ПС в наружный канал, что ведет к усложнению конструкции, увеличению габаритов, массы заслонок и привода и, как следствие, к снижению надежности и устойчивости работы двигател .The disadvantages of this method of providing GDU ZPV PS should include the fact that it requires significant areas for the release of air due to PS to the external channel, which leads to more complex design, increase in size, weight of the dampers and actuator and, as a consequence, to reduce reliability and stability of the engine.

тановки ВНА КВД Д ВЦА - измер ют фактическое значение угла установки ВНА КВД VBHA и подают на привод ВНА сигнал, пропорциональный разности фактического зна- чени  программной величины внАпрог и величины поправки угла установки ВНА КВД Д(р вил1На фиг. 1 показано вли ние отклонени VNA KVD D VCA settings - measure the actual value of the installation angle of the VNA KVD VVHA and apply to the VNA drive a signal proportional to the difference between the actual value of the program value of vNaprogram and the value of the correction angle of the installation of VNA KVD D (R 1 Fig. 1 shows the effect of deviation

(VBHA) от программного значени  РвнАпрог на расход воздуха через КВД на различных режимах работы ГТД: АСв.квд.(VBHA) from the program value RvnAprog for air flow through the HPC at various modes of operation of the gas turbine engine: ASv.kvd.

f( Ду вНАпроГ ПВД.ПР. ИЛИ ПВДО.. f (Du to the LDPE ADAP OR LDPE ..

гДе АСв.квд. - отклонение расхода воздуха от его величины при выполнении программы В НА;WHERE ASv.kvd. - the deviation of the air flow from its value when executing the program IN ON;

внАпрог отклонение угла установки ВНА от программного значени ; out-of-program deviation of the installation angle of the BHA from the program value;

ПВД.ПР., пвд.о. - частота вращени  ротора KB/,, приведённа  по ТВх или по Твх.квд .PVD.PR., pvd.o. - rotor speed KB / ,, is given by TVx or by TVh.kvd.

На фиг. 2 на характеристике ПС ллс f (Свпсо) показано вли ние Д уз ВНА на изменение запасов ГТД ПС при сбросе режима ,In FIG. 2 on the characteristics of the subsystem LLS f (Svpso) shows the influence of D u of the VNA on the change in the stock of the gas turbine engine at reset mode,

где лПс - степень повышени  давлени  в ПС;where LPS is the degree of pressure increase in PS;

Овпсо - расход воздуха через ПС, приведенный по Твх. ПС.Ovpso - air flow through the PS, given by TVh. PS.

Лини  1 - статическа  лини  рабочих режимов (ЛРР), лини  2 - лини  перемещени  рабочей точки при сбросе режима (на- пример, с максимального до малого газа) при выполнении программы:Line 1 is the static line of operating modes (LRR), line 2 is the line of movement of the operating point when the mode is reset (for example, from maximum to low gas) when the program is executed:

РВНАПРОГ f (ПВД.ПР. или пвд.о). Лини  3 - лини  перемещени  рабочей точки при сбросе режима с учетом отворота ВНА в сторону положительных значений вRVNAPROG f (PVD.PR. or pvd.o). Line 3 - lines of movement of the operating point when the mode is reset, taking into account the flap of the VNA in the direction of positive values in

Целью изобретени   вл етс  повышение устойчивости работы газотурбинного двигател  при одновременном повышении надежности, снижении массы двигател  и упрощение конструкции.The aim of the invention is to increase the stability of a gas turbine engine while improving reliability, reducing engine weight and simplifying the design.

Цель достигаетс  тем, что дополнительно измер ют полную температуру воздуха на входе в двигатель или компрессор (Твх или Твх.квд. по измеренным величинам температуры воздуха и частоты вращени  ротора высокого давлени  пвд определ ют значение приведенной к входу в двигатель или компрессор частоты вращени  ротора КВД пвдпр или пВдо и по полученному значе- нию формируют программную величину угла установки входного направл ющего аппарата (В НА) КВД (р внАпроГ по величинеThe goal is achieved by additionally measuring the total temperature of the air entering the engine or compressor (TVh or TBh.kvd. From the measured values of the air temperature and the speed of rotation of the high-pressure rotor pvd determine the value of the speed of rotation of the HPC rotor pvdpr or pvdo and, based on the obtained value, form the programmed value of the angle of installation of the input guide vane (V ON) of the high-pressure valve (p

пвд определ ют величину поправки угла усзависимости от пвд.pvd determine the amount of correction of the angle of dependence on pvd.

Предложенный способ может быть pea-. лизован в различных вариантах устройства, в том числе в приведенном на фиг. 3.The proposed method may be pea-. It is described in various embodiments of the device, including the one shown in FIG. 3.

Блок 1 - дифференцирующее устройство , на вход которого поступает сигнал, пропорциональный величине пвд, а на выходе формируетс  сигнал, характеризующий величину пвд.Block 1 is a differentiating device, at the input of which a signal is proportional to the value of the PVD, and a signal is generated at the output that characterizes the value of the PVD.

Блок 2 - компаратор, выполн ющийBlock 2 - a comparator performing

сравнение величин пвд и пвд.ПОР. При условии пвд пвд вырабатываетс  сигналComparison of PVD and PVD. Under the condition of pvd pvd, a signal is generated

lh 1 на открытие ЗПВ ПС, при пвд ПВДПОР - сигнал на закрытие ЗПВ ПС .lh 1 to open the ZPV PS, with pvd PVDPOR - a signal to close the ZPV PS.

Блок 3 - исполнительный механизм ЗПВ ПС(ИМзпвПС).Block 3 - actuator ZPV PS (IMzpvPS).

Блоки 1, 2 и 3 реализуют способ управлени  по прототипу.Blocks 1, 2, and 3 implement a prototype control method.

Блок 4 - арифметическое устройство, на вход которого поступает сигнал, характеризующий величины Твх йлиТвх.квд невыходе которого формируетс  сигнал,Block 4 - an arithmetic device, the input of which receives a signal characterizing the values of Twx or Twx.kvd which the signal is generated not output

характеризующий величиныcharacterizing

288.15288.15

ТвхTvh

288.15288.15

Твх.квд.Tvkh.kvd.

Блок 5 - арифметическое устройство, на выходе которого формируетс  сигнал, характеризующий величины ПВД.ПР. или пвд.о.Block 5 is an arithmetic device at the output of which a signal is generated that characterizes the LDPE values. or pvd.o.

Блок б - арифметическое устройство, на выходе которого формируетс  сигнал, пропорциональный величине поправочного коэффициента КД в зависимости от режима работы двигател  КДу f (ПВД.ПР. или пвд.о.).Block b is an arithmetic device at the output of which a signal is generated proportional to the value of the correction factor KD, depending on the operating mode of the KDu engine f (PVD.PR. or pvd.o.).

Блок 7 - арифметическое устройство, на выходе которого формируетс  сигнал, характеризующий величину А ВНА Блок 8 - арифметическое устройство, на выходе которого формируетс  сигнал, пропорциональный величине внд1Блок 9 - сумматор, на выходе которого формируетс  сигнал, пропорциональный разнице между величинами фактического и программного значени  с учетом поправки Д ВНА1; РвНА-(РВНАпроГ+ДрВНА1)Block 7 is an arithmetic device at the output of which a signal is generated characterizing the value of VHA A Block 8 is an arithmetic device at the output of which a signal is generated proportional to the value of vd1 Block 9 is an adder whose output generates a signal proportional to the difference between the values of the actual and program values with subject to amendment D BHA1; RvNA- (RVNAprog + DrVNA1)

Блок 10- умножитель, который вырабатывает сигнал воздействи  на ИМвнд:Block 10 - a multiplier that generates a signal of influence on IMVnd:

ВНА Крег,VNA Craig,

где Крег - коэффициент усилени .where Kreg is the gain.

Блок 11 - ИМвнд.Block 11 - IMVND.

Блок 12 - датчик фактической величины рвнд КВД.Block 12 - the sensor of the actual value of the RVND KVD.

Ниже описан предлагаемый способ с использованием данного варианта устройства , представленного на фиг. 3.The proposed method is described below using this embodiment of the device shown in FIG. 3.

На статических режимах ) сигналы с блоков 1.4 и 5, характеризующиеIn static modes) signals from blocks 1.4 and 5, characterizing

Claims (1)

Формула изобретени The claims СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДПОРНЫХСТУПЕНЕЙ ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ путем измерени  частоты вращени  ротора компрессора высокого давлени , определени  по измеренной величине скорости изменени  частоты вращени , отличающийс  тем, что, с цельюMETHOD FOR ENSURING THE GAS-DYNAMIC STABILITY OF THE SUBSIDE STEPS OF A TWO-CURRENT GAS-TURBINE ENGINE by measuring the rotational speed of the rotor of the high-pressure compressor, determining from the measured magnitude of the rate of change of the rotational speed, characterized in that 1010 15fifteen 20twenty 2525 30thirty 3535 4040 4545 величины ПВД.ПР. или пвд.о. поступают на вход блока 8. на выходе которого формируетс  сигнал, характеризующий величины ПВД.ПР. или пвд.о. Сигналы, поступающие на входы блока 9 с блоков 8 и 12, посредством блоков 10 и 11 обеспечивают доворот 8НА до величины его программного значени PVD.P. or pvd.o. arrive at the input of block 8. at the output of which a signal is formed characterizing the values of the LDPE. or pvd.o. The signals received at the inputs of block 9 from blocks 8 and 12, by means of blocks 10 and 11, provide an 8NA extension to the value of its program value РВНАПРОГПри сбросе режима в работу устройства подключаютс  блоки 6 и 7. Сигнал, характеризующий величину КД, с блока 6 поступает на первый вход блока 7, где формируетс  сигнал о величине поправки к программному значению дл  переменныхWhen resetting the mode, the units 6 and 7 are connected to the device’s operation. The signal characterizing the value of the CD goes from block 6 to the first input of block 7, where a signal is generated about the amount of correction to the program value for the variables режимов работы как пвд КДр.operating modes as pvd kdr. Так как пвд 0 и КД0) 0, то ЗНА О, т.е. при сбросе режима работы у внАпрог растет, увеличива  тем самым расход воздуха через ПС (см. фиг. 1), а также запасы ГДУ (см. линию 3 на фиг. 2). Далее управление поворотом ВНА осуществл етс  тем же пор дком , что и на статических режимах (посредством блоков 10 и 1 Т).Since pvd 0 and KD0) 0, then ZNA is O, i.e. when the operating mode is reset, the vnAprog grows, thereby increasing the air flow through the substation (see Fig. 1), as well as the gas supply reserves (see line 3 in Fig. 2). Next, the rotation control of the BHA is carried out in the same order as in the static modes (by means of blocks 10 and 1 T). Кроме того, при сбросе режима Also, when resetting the mode при выполнении услови  пвд пвдпор по результату сравнени  этих величин с выхода блока 2 поступает си гнал на вход блока 3 на открытие ЗПВ ПС.when the condition pvd pvdpor is fulfilled, as a result of comparing these values, the output of block 2 receives a signal at the input of block 3 to open the SPZ PS. Часть устройства, реализующего способ (блок-схема на фиг. 3 за исключением блоков 2 и 3), может быть использована отдельно , а также совместно с блоками 2 и 3.Part of the device that implements the method (the flowchart in Fig. 3 with the exception of blocks 2 and 3) can be used separately, as well as in conjunction with blocks 2 and 3. Данный способ можно реализовать, использу  и другие блок-схемные устройства . Кроме того, определение поправки и $РвнАпрог может осуществл тьс , использу  схемы, отличные от представленной .This method can be implemented using other block diagram devices. In addition, the determination of the correction and the $ PbnAprog may be carried out using schemes other than those presented. (56) Патент Франции № 2488696, кл. G 01 Р 1 /00, 1980.(56) French Patent No. 2488696, cl. G 01 P 1/00, 1980. повышени  устойчивости работы двигател , дополнительно измер ют полную температуру воздуха на входе в двигатель или компрессор, по измеренным величинам температуры воздуха и частоты вращени  определ ют значение приведенной к входу в двигатель или компрессор частоты вращени  ротора компрессора высокого давлени  и по полученному значению формируют программную величину угла установки входного направл ющего аппарата компрессора высокого давлени  по величине скорости изменени  частоты вращени  и по значению приведенной по температуре в двигатель или компрессор частоты вращени  ротора компрессора высокого давлени  определ ют величину поправки угла установки входного направл ющего аппарата компрессора высокого давлени , измер ют фактическоеincrease the stability of the engine, additionally measure the total temperature of the air entering the engine or compressor, from the measured values of the air temperature and speed determine the value of the rotational speed of the rotor of the high-pressure compressor brought to the entrance to the engine or compressor and form the programmed angle value from the obtained value setting the input guide vane of the high-pressure compressor in terms of the rate of change of the rotation frequency and the value of the temperature D in the engine or the compressor rotational speed of the high pressure compressor rotor determined correction amount setting angle of the input guide apparatus of a high pressure compressor, actual measured значение угла установки входного направл ющего аппарата компрессора высокого давлени  и подают на привод входного направл ющего аппарата сигнал, пропорциональный разности фактического значени , программной величины и поправки угла установки входного направл ющего аппарата компрессора высокого давлени .value of the installation angle of the input guide apparatus of the high-pressure compressor; and a signal proportional to the difference between the actual value, the program value and the correction angle of the input guide device of the high-pressure compressor is supplied to the drive of the input guide apparatus. 11 II ii II ТT Фиг.FIG. fy/юсfy / us ii ll ##
SU4698563 1989-05-31 1989-05-31 Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan RU2005219C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4698563 RU2005219C1 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4698563 RU2005219C1 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2005219C1 true RU2005219C1 (en) 1993-12-30

Family

ID=21451000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4698563 RU2005219C1 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2005219C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789806C1 (en) * 2022-07-21 2023-02-10 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for automatic protection of a gas turbine engine against surge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789806C1 (en) * 2022-07-21 2023-02-10 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for automatic protection of a gas turbine engine against surge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6272859B1 (en) Device for controlling a variable geometry turbocharger
US8087870B2 (en) Controlling operation of a compressor to avoid surge
EP0839285B1 (en) Compressor stall and surge control using airflow asymmetry measruement
JP3720804B2 (en) CLEARANCE CONTROL METHOD AND DEVICE
US6681573B2 (en) Methods and systems for variable geometry turbocharger control
KR20020015320A (en) Method and device for regulating the boost pressure of an internal combustion engine
EP1256726A1 (en) Method and apparatus for continuous prediction, monitoring and control of compressor health via detection of precursors to rotating stall and surge
JPS61149531A (en) Apparatus for confirming finish of stall/surging
CA1240381A (en) Transient gas turbine engine bleed control
RU2337250C2 (en) Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions
US4490791A (en) Adaptive gas turbine acceleration control
JP2017044115A (en) Fuel control device, combustor, gas turbine, control method and program
US5307619A (en) Automatic NOx control for a gas turbine
US7108477B2 (en) Warning before pump limit or in case of blade failure on a turbomachine
US5609465A (en) Method and apparatus for overspeed prevention using open-loop response
EP1008757B1 (en) Controlling stall margin in a gas turbine engine during acceleration
CN105201562B (en) active clearance control method and system
JP3730275B2 (en) Variable guide vane control device for gas turbine
US4248042A (en) Engine thrust control system
RU2005219C1 (en) Method for providing gas dynamic stability of hydrostatic head stages of two-spool gas-turbine engine fan
RU2425255C1 (en) Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine
US20150030464A1 (en) Method for securing the operation of a turbomachine
RU2730568C1 (en) Control method of gas turbine engine
RU2006114247A (en) METHOD FOR GAS-TURBINE ENGINE CONTROL
JP2781407B2 (en) Control device