RU2198312C2 - Gas turbine engine fuel rate control system - Google Patents
Gas turbine engine fuel rate control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198312C2 RU2198312C2 RU2001103583A RU2001103583A RU2198312C2 RU 2198312 C2 RU2198312 C2 RU 2198312C2 RU 2001103583 A RU2001103583 A RU 2001103583A RU 2001103583 A RU2001103583 A RU 2001103583A RU 2198312 C2 RU2198312 C2 RU 2198312C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- control
- gas turbine
- lever
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к системе управления расходом топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя (ГТД). The invention relates to aircraft engine manufacturing, in particular to a system for controlling fuel consumption in a combustion chamber of a gas turbine engine (GTE).
Известны системы управления расходом топлива в газотурбинных двигателях, обеспечивающие дозирование расхода топлива по электрическим командам блока управления, в которых дозирующий элемент непосредственно связан с электромеханическим преобразователем [1] . В такой системе передача управления на дозирующий элемент осуществляется наиболее простым и надежным способом. Однако в связи с отсутствием достаточно простого технического решения, позволяющего обеспечить также и резервное гидромеханическое управление, в данной системе резервное управление полностью отсутствует. Known fuel consumption control systems in gas turbine engines, providing dosing of fuel consumption by electrical commands of the control unit, in which the metering element is directly connected to the electromechanical converter [1]. In such a system, control is transferred to the metering element in the simplest and most reliable way. However, due to the lack of a fairly simple technical solution that also allows providing backup hydromechanical control, the backup management is completely absent in this system.
Известны системы управления расходом топлива в газотурбинных двигателях, обеспечивающие дозирование расхода топлива как по электрическим командам блока управления, так и по командам резервного гидромеханического управления. Наиболее близким аналогом по технической сущности и числу совпадающих признаков является система управления расходом топлива в ГТД [2]. Known fuel consumption control systems in gas turbine engines, providing dosing of fuel consumption both by electric commands of the control unit, and by the backup hydromechanical control commands. The closest analogue in technical essence and the number of matching features is the fuel consumption control system in a gas turbine engine [2].
Заявляемая и известная системы имеют следующие сходные признаки: топливный насос с фильтром, дозатор пускового топлива, узел останова с электромагнитным клапаном, дозирующий плоский поворотный золотник с устройством управления по электрической команде, датчиком положения и с клапаном постоянного перепада давления на дозирующем сечении, а также элементы резервного гидромеханического управления. The inventive and known systems have the following similar features: a fuel pump with a filter, a starting fuel dispenser, a stop unit with an electromagnetic valve, a metering flat rotary valve with an electric command control device, a position sensor and a constant differential pressure valve on the metering section, as well as elements backup hydromechanical control.
В известной системе топливо, поступающее от насоса в камеру сгорания, дозируется плоским поворотным золотником. Дозирование расхода производится путем изменения площади проходного сечения дозирующего окна при постоянном перепаде давления топлива на нем, поддерживаемом клапаном постоянного перепада. Изменение проходного сечения осуществляется поворотом дозирующего золотника через рычаг привода с помощью сервопоршня. Положение сервопоршня задается электронным регулятором либо механизмом ручного управления, изменяющими давление топлива в командных полостях сервопоршня через каналы с установленными в них дроссельными пакетами. При работе по командам электронного блока положением дозирующего золотника управляет преобразователь сигналов типа ПС-7. Дозирование топлива при резервном управлении режимами работы ГТД осуществляется за счет изменения давления топлива в командных полостях сервопоршня привода дозирующего золотника элементами ручного управления. Коммутацию каналов, связывающих командные полости сервопоршня при переходе с электронного управления на резервное и наоборот, обеспечивает селектор рода работ, золотник которого переходит из одного крайнего положения в другое при включении или выключении питания электромагнита селектора. In the known system, the fuel supplied from the pump to the combustion chamber is dosed with a flat rotary valve. Dosing of the flow rate is carried out by changing the area of the bore of the metering window with a constant pressure drop of fuel on it, supported by a constant differential valve. The change in the flow area is carried out by turning the metering valve through the drive lever using a servo piston. The position of the servo piston is set by an electronic controller or by a manual control mechanism that changes the fuel pressure in the command cavities of the servo piston through channels with throttle packages installed in them. When working on the instructions of the electronic unit, the position of the metering spool is controlled by a signal converter of the PS-7 type. Fuel dosing during backup control of gas turbine engine operating modes is carried out by changing the fuel pressure in the command cavities of the servo piston of the metering spool drive of the manual control elements. Switching of channels connecting servo piston command cavities during the transition from electronic control to backup and vice versa is provided by a type of work selector whose spool moves from one extreme position to another when the selector solenoid is turned on or off.
Основными недостатками такой системы управления расходом топлива являются:
- повышенная сложность и недостаточная надежность преобразования электрической команды в перемещение дозирующего элемента, связанные с использованием промежуточного электрогидравлического усилителя с сервопоршнем и с дроссельными пакетами как в основном, так и резервном управлении, которые в процессе работы все время пропускают через себя расход топлива, что отрицательно сказывается на ресурсе и надежности всей системы;
- повышенная сложность и недостаточная надежность переключения с основного управления на резервное, связанные с использованием гидравлического золотникового переключателя с электромагнитным клапаном, обеспечивающего коммутацию командной полости сервопоршня с выходом устройств электронного или резервного управления.The main disadvantages of such a fuel management system are:
- increased complexity and insufficient reliability of converting the electric command to moving the metering element, associated with the use of an intermediate electro-hydraulic amplifier with a servo piston and with throttle packets, both in the main and standby controls, which during operation constantly pass fuel consumption through themselves, which negatively affects on the resource and reliability of the entire system;
- increased complexity and lack of reliability of switching from the main control to the backup, associated with the use of a hydraulic spool switch with an electromagnetic valve, providing switching of the servo piston command cavity with the output of electronic or backup control devices.
Предлагаемым изобретением решается задача разработки системы управления расходом топлива в ГТД, имеющей упрощенную конструкцию и повышенный ресурс за счет исключения промежуточного гидроусилителя с сервопоршнем, ограничения времени работы дроссельных пакетов и применения селектора рода работ без гидравлического золотникового переключателя. The present invention solves the problem of developing a fuel consumption control system in a gas turbine engine with a simplified design and an increased resource due to the elimination of an intermediate hydraulic booster with a servo piston, limiting the operating time of throttle packages and the use of a type of work selector without a hydraulic slide switch.
Для достижения этого технического результата в системе управления расходом топлива, включающей топливный насос с фильтром, дозатор пускового топлива, узел останова с электромагнитным клапаном, дозирующий плоский поворотный золотник с устройством управления по электрической команде, датчиком положения и с клапаном постоянного перепада давления на дозирующем сечении, элементы резервного гидромеханического управления, согласно изобретению дозирующий золотник выполнен с непосредственным приводом от электромеханического преобразователя с дополнительным рычагом на валу, а элементы резервного гидромеханического управления включают следящий за положением рычага управления двигателем (РУД) поршень гидрозамедлителя и дополнительный поршень, которые прижимаются к рычагу на валу преобразователя при наличии давления топлива в их командных полостях и отжимаются от него пружинами, при этом командные полости поршня гидрозамедлителя и дополнительного поршня каналами с установленными в них дроссельными пакетами соединены с выходом клапана постоянного давления через электромагнитный клапан отключения резервного гидромеханического управления. To achieve this technical result, in a fuel consumption control system including a fuel pump with a filter, a starting fuel dispenser, a stop unit with an electromagnetic valve, a metering flat rotary valve with an electric command control device, a position sensor and a constant differential pressure valve on the metering section, backup hydromechanical control elements, according to the invention, the metering spool is directly driven by an electromechanical conversion spruce with an additional lever on the shaft, and the backup hydromechanical control elements include a hydraulic retarder piston and an additional piston that follow the position of the engine control lever (ORE), which are pressed against the lever on the converter shaft in the presence of fuel pressure in their command cavities and pressed out by springs, the command cavity of the piston of the hydraulic retarder and the additional piston with channels with throttle packages installed in them are connected to the outlet of the constant pressure valve through an electric ferromagnetic valve off backup hydromechanical control.
Перечисленные выше отличительные признаки в данной системе являются существенными, так как они достаточны для отличия заявляемой системы от известных подобных систем. Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь. The above distinguishing features in this system are significant, as they are sufficient to distinguish the claimed system from known similar systems. Between the distinguishing features and the achieved technical result there is a causal relationship.
Привод плоского дозирующего золотника непосредственно от электромеханического преобразователя позволяет не использовать дроссельные пакеты при работе основного канала управления от электронного блока. В резервном канале управления введены следящий за положением РУД поршень гидрозамедлителя и дополнительный поршень, которые прижимаются к рычагу на валу преобразователя при наличии давления в командных полостях и отжимаются от него пружинами, что обеспечивает переход с основного на резервное управление без скачков расхода топлива путем соединения командных полостей с выходом клапана постоянного давления через электромагнитный клапан. За счет этого получен новый технический результат - упрощена конструкция и повышен ресурс системы. The drive of a flat metering valve directly from the electromechanical converter allows not to use throttle packages when the main control channel is operating from the electronic unit. A hydraulic retarder piston and an additional piston, which monitors the position of the throttle control and an additional piston, are pressed into the backup control channel, which are pressed against the lever on the converter shaft in the presence of pressure in the command cavities and are pressed by springs from it, which ensures the transition from the main to the backup control without jumps in fuel consumption by connecting command cavities with the output of the constant pressure valve through the solenoid valve. Due to this, a new technical result was obtained - the design was simplified and the system resource was increased.
Заявляемое изобретение является новым, поскольку оно неизвестно из уровня техники, имеет изобретательский уровень, так как предложенное выполнение и взаимодействие основного и резервного управления подачей топлива в ГТД явным образом не следует из уровня техники, промышленно применимо, поскольку оно предназначено для использования в авиационных двигателях. The claimed invention is new because it is unknown from the prior art, has an inventive step, since the proposed implementation and interaction of the primary and secondary control of fuel supply in a gas turbine engine does not explicitly follow from the prior art, it is industrially applicable, since it is intended for use in aircraft engines.
Техническая сущность и принцип действия системы управления расходом топлива в ГТД поясняются чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - принципиальная схема системы;
на фиг.2 - выноска А на фиг.1.The technical essence and principle of operation of the fuel consumption control system in a gas turbine engine are illustrated by the drawings, which show:
figure 1 is a schematic diagram of a system;
figure 2 - callout A in figure 1.
Система управления расходом топлива в ГТД (фиг.1) включает топливный насос 1 с фильтром, дозатор 2 пускового топлива, узел останова 3 с электромагнитным клапаном, дозирующий плоский поворотный золотник 4 с устройством управления по электрической команде, датчики 5 положения золотника, клапан 6 постоянного перепада давления на дозирующем сечении. Устройство управления выполнено в виде двухканального электромеханического преобразователя 7 с дополнительным рычагом 8 на валу, к которому прижимаются следящий за положением РУД 9 поршень 10 гидрозамедлителя и дополнительный поршень 11 при наличии давления топлива в их командных полостях 12 и 13 и отжимаются от него пружинами 14. Командные полости 12 и 13 соответственно поршня 10 гидрозамедлителя и дополнительного поршня 11 каналами 15 и 16 с установленными в них дроссельными пакетами 17 и 18 соединены с выходом клапана 19 постоянного давления через электромагнитный клапан 20 отключения резервного гидромеханического управления и канал 21 командного давления. Командная полость 12 поршня 10 гидрозамедлителя соединена также со сливом 22 через дросселирующую щель между кромкой проточки 23 (фиг.2) на штоке поршня 10 и кромкой золотниковой втулки 24, перемещающейся вдоль штока и кинематически связанной с РУД 9. Ограничение хода поршня 10 гидрозамедлителя и дополнительного поршня 11 осуществляется упорами соответственно максимального 25 и минимального 26 расхода. The fuel consumption control system in the gas turbine engine (Fig. 1) includes a fuel pump 1 with a filter, a
Система управления расходом топлива работает следующим образом. The fuel management system operates as follows.
При подаче напряжения питания на нормально открытый электромагнитный клапан 20 отключения резервного управления клапан закрывается. Командные полости 12 и 13 поршня 10 гидрозамедлителя и дополнительного поршня 11 отсоединяются от канала 21 командного давления, а поршни 10 и 11 под действием пружин 14 отходят от установленного на валу электромеханического преобразователя рычага 8 и переводятся в положения на упорах максимального 25 и минимального 26 расхода топлива. Дозирование расхода топлива в ГТД осуществляется по командам электронного блока (не показан) на электромеханический преобразователь 7. При увеличении тока в обмотке управления электромеханического преобразователя 7 возникающий электромагнитный момент поворачивает плоский золотник 4 в сторону увеличения или уменьшения расхода топлива в зависимости от знака тока управления. Остановка дозирующего золотника 4 в требуемом положении осуществляется путем изменения знака и обнуления тока управления по сигналу с датчиков 5 обратной связи, установленных на валу преобразователя 7. When a voltage is applied to a normally open solenoid valve 20, the backup control shuts off. Command cavities 12 and 13 of the piston 10 of the water retarder and the additional piston 11 are disconnected from the channel 21 of the command pressure, and the pistons 10 and 11, under the action of the springs 14, move away from the lever 8 mounted on the shaft of the electromechanical converter and are transferred to the positions on the stops with a maximum of 25 and a minimum of 26 fuel consumption . Dosing of fuel consumption in a gas turbine engine is carried out according to the instructions of an electronic unit (not shown) to an electromechanical converter 7. When the current in the control winding of the electromechanical converter 7 increases, the resulting electromagnetic moment turns the spool 4 to increase or decrease the fuel consumption depending on the sign of the control current. Stop the metering valve 4 in the desired position by changing the sign and zeroing the control current by a signal from the feedback sensors 5 mounted on the shaft of the transducer 7.
При обесточивании электронного блока управления и переходе на резервное управление от РУД 9 электромагнитный клапан 20 отключения резервного управления также обесточивается и открывается. При этом командные полости 12 и 13 поршня 10 гидрозамедлителя и дополнительного поршня 11 соединяются с выходом клапана 19 постоянного давления через каналы 15 и 16 с установленными в них дроссельными пакетами 17 и 18, а поршни 10 и 11 под действием командного давления преодолевают усилие пружин 14 и начинают движение навстречу друг другу и в сторону установленного на валу электромеханического преобразователя 7 рычага 8. Скорости движения поршней 10 и 11 определяются настройкой клапана 19 постоянного давления и проливочными характеристиками жиклеров 17 и 18. Перемещение РУД 9 и последующее изменение раскрытия дросселирующей щели, образованной кромкой проточки 23 на штоке поршня 10 и кромкой золотниковой втулки 24, приводит к такому изменению давления в командной полости 12 поршня 10 гидрозамедлителя, которое вызывает передвижение поршня 10 в сторону компенсации изменения раскрытия щели. В связи с этим поршень 10 гидрозамедлителя следит за положением РУД 9. Дополнительный поршень 11 служит для поджима рычага 8 на валу электромеханического преобразователя 7 к поршню 10 гидрозамедлителя и определяет темп увеличения расхода при перемещении РУД. When the electronic control unit is de-energized and the backup control is switched from the ORE 9, the solenoid valve 20 for switching off the backup control is also de-energized and opens. In this case, the command cavities 12 and 13 of the piston 10 of the water retarder and the additional piston 11 are connected to the output of the constant pressure valve 19 through channels 15 and 16 with the throttle packages 17 and 18 installed in them, and the pistons 10 and 11 overcome the force of the springs 14 and start moving towards each other and towards the lever 8 mounted on the shaft of the electromechanical converter 7. The speeds of the pistons 10 and 11 are determined by the setting of the constant pressure valve 19 and the pouring characteristics of the nozzles 17 and 18. The movement of the
При обесточивании электромеханического преобразователя 7 уравновешенный дозирующий золотник 4 за счет сил трения сохраняет свое положение до тех пор, пока поршень 10 гидрозамедлителя или дополнительный поршень 11 не вступят во взаимодействие с установленным на валу преобразователя 7 рычагом 8. До этого момента расход топлива в двигатель также не меняется. Через промежуток времени, зависящий от исходного положения дозирующего золотника 4 и РУД 9, поршень 10 гидрозамедлителя или дополнительный поршень 11 вступают во взаимодействие с рычагом 8 и начинают передвигать его до встречи поршней 10 и 11. После встречи поршней их движение и вращение дозирующего золотника становятся жестко связанными друг с другом и с замедлением отслеживают перемещение РУД. When the electromechanical converter 7 is de-energized, the balanced metering valve 4 retains its position due to friction until the piston 10 of the water retarder or additional piston 11 interacts with the lever 8 mounted on the shaft of the converter 7. Until then, the fuel consumption in the engine is also not is changing. After a period of time, depending on the initial position of the metering valve 4 and the
Предлагаемая система обеспечивает переход с основного на резервное управление без скачков расхода топлива в двигатель, наибольшую простоту преобразования команды управления в изменение положения элемента, определяющего подачу топлива. Объем резервного управления достаточен для завершения полета в любых условиях с обеспечением коррекции максимального расхода топлива по высоте летчиком, а длительность перехода с основного на резервное управление достаточна для выполнения летчиком необходимых действий по управлению двигателем при отказе основного управления. The proposed system provides a transition from the main to the backup control without jumps in fuel consumption in the engine, the easiest way to convert the control team in changing the position of the element that determines the fuel supply. The volume of backup control is sufficient to complete the flight in any conditions with the correction of the maximum fuel consumption in height by the pilot, and the duration of the transition from the main to the backup control is sufficient for the pilot to perform the necessary actions to control the engine in case of failure of the main control.
Реализация предложения позволит получить компактную высоконадежную систему управления расходом топлива в ГТД. По разработанной схеме предполагается выполнение системы топливопитания двигателя АИ 450, предназначенного для установки на вертолет Ка-226. The implementation of the proposal will provide a compact highly reliable fuel consumption management system in a gas turbine engine. According to the developed scheme, the AI 450 engine fuel supply system is intended to be installed on the Ka-226 helicopter.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Насос-дозатор 4145. Руководство по технической эксплуатации. Описание и работа. Разработчик - Омское моторостроительное конструкторское бюро, акционерное общество открытого типа. 644116 Россия, г. Омск, ул. Герцена, 312. Т. (3812) 255474, ф. (3812) 255474.USED SOURCES
1. Metering pump 4145. Manual for technical operation. Description and work. Developer - Omsk Motor Engineering Design Bureau, an open joint stock company. 644116 Russia, Omsk, ul. Herzen, 312.T. (3812) 255474, f. (3812) 255474.
2. Насос-дозатор НД-100. Руководство по технической эксплуатации. 9191.000-01 РЭ-ЛУ. Разработчик - Стар, акционерное общество открытого типа. 614600 Россия, ГСП, г. Пермь, ул. Куйбышева, 14а. Т. (3422) 493259, ф. (3422) 452257. 2. The metering pump ND-100. Manual for technical operation. 9191.000-01 RE-LU. Developer - Star, an open joint stock company. 614600 Russia, GSP, Perm, ul. Kuibyshev, 14a. T. (3422) 493259, f. (3422) 452257.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001103583A RU2198312C2 (en) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Gas turbine engine fuel rate control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001103583A RU2198312C2 (en) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Gas turbine engine fuel rate control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001103583A RU2001103583A (en) | 2003-01-20 |
| RU2198312C2 true RU2198312C2 (en) | 2003-02-10 |
Family
ID=20245785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001103583A RU2198312C2 (en) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Gas turbine engine fuel rate control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198312C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2657402C2 (en) * | 2013-09-03 | 2018-06-13 | Снекма | Fuel system with multi-channel injectors for the gas turbine engine and corresponding control method |
| RU2695445C1 (en) * | 2018-10-24 | 2019-07-24 | Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gaseous fuel dispenser |
| CN113464286A (en) * | 2021-05-10 | 2021-10-01 | 中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司 | Hydraulic retarder connecting rod switching mechanism suitable for aircraft engine |
-
2001
- 2001-02-07 RU RU2001103583A patent/RU2198312C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2657402C2 (en) * | 2013-09-03 | 2018-06-13 | Снекма | Fuel system with multi-channel injectors for the gas turbine engine and corresponding control method |
| RU2695445C1 (en) * | 2018-10-24 | 2019-07-24 | Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Gaseous fuel dispenser |
| CN113464286A (en) * | 2021-05-10 | 2021-10-01 | 中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司 | Hydraulic retarder connecting rod switching mechanism suitable for aircraft engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20170066616A (en) | Self-contained energy efficient hydraulic actuator system | |
| US6142259A (en) | Method and device for controlling a hydraulic lift | |
| EP1565373B2 (en) | Augmenting flight control surface actuation system and method | |
| CN102235486A (en) | Hydraulic pressure control apparatus for vehicle with automatic transmission | |
| RU2198312C2 (en) | Gas turbine engine fuel rate control system | |
| CN110307203B (en) | Servo variable mechanism for hydraulic pump motor | |
| JPS6028082B2 (en) | Fluid pressure drive device | |
| JPH0314081B2 (en) | ||
| JPH0374605A (en) | Pressure oil feeder for working machine cylinder | |
| US5135030A (en) | Electrohydraulic control system | |
| RU2504677C1 (en) | Two-channel gas turbine fuel feed and adjustment system | |
| RU2338911C1 (en) | Gas turbine engine fuel feed and adjustment two-channel system | |
| EA003111B1 (en) | Apparatus for an electrohydraulic control system of a steam turbine | |
| UA45563A (en) | System for fuel supply to gas-turbine engine | |
| UA45563C2 (en) | System for fuel supply to gas-turbine engine | |
| RU2324065C2 (en) | Fuel control system in gas-turbine engine | |
| RU2344305C1 (en) | Two-channel system of fuel supply and control of gas-turbine engine | |
| US4343331A (en) | Electro-hydraulic actuating device and a fast-switching magnetic valve for use therein | |
| JP2005188512A (en) | Device for controlling delayed-timing connection between two pressure medium impact type collective machines and one presure medium source | |
| CN115324748B (en) | Multi-mode controlled electrohydraulic combined speed regulator | |
| RU2483978C2 (en) | Stand-alone hydroelectric drive with combined regulation of output link and damping valve | |
| RU2455536C1 (en) | Self-oscillatory hydraulic drive | |
| RU2667201C1 (en) | Two-channel system for regulating fuel supply to gas turbine engine | |
| RU2230922C2 (en) | System to control fuel delivery into gas-turbine engine | |
| RU2553915C1 (en) | Gas turbine engine fuel feed and adjustment two-channel system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090208 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130405 |