RU2221157C1 - Method of and device for starting aircraft high-by-pass ratio turbojet engine - Google Patents
Method of and device for starting aircraft high-by-pass ratio turbojet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221157C1 RU2221157C1 RU2003102516/06A RU2003102516A RU2221157C1 RU 2221157 C1 RU2221157 C1 RU 2221157C1 RU 2003102516/06 A RU2003102516/06 A RU 2003102516/06A RU 2003102516 A RU2003102516 A RU 2003102516A RU 2221157 C1 RU2221157 C1 RU 2221157C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- starting
- fan
- unit
- aircraft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиадвигателестроения. The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing.
Проблема запуска двигателей при ветре сзади актуальна для всех типов ТРДД с большой степенью двухконтурности, особенно двухвальных. Это связано с тем, что в процессе запуска в этих условиях часто происходит нарушение газодинамической устойчивости двигателя, вызывающее повышение температуры газов перед турбиной и, как следствие, прекращение запуска, задержку рейса, а нередко и досрочный съем двигателя с самолета. The problem of starting engines when the rear wind is relevant for all types of turbofan engines with a large degree of bypass, especially twin-shaft. This is due to the fact that during the start-up process under these conditions there is often a violation of the gas-dynamic stability of the engine, causing an increase in the temperature of the gases in front of the turbine and, as a result, stopping the launch, delaying the flight, and often early removal of the engine from the aircraft.
Эта проблема обусловлена тем, что при ветре сзади вентилятор начинает работать как турбина и раскручивает ротор низкого давления в направлении, противоположном расчетному направлению вращения. Частота противоположного вращения определяется скоростью ветра. This problem is due to the fact that when the wind behind the fan starts to work like a turbine and spins the low pressure rotor in the opposite direction to the calculated direction of rotation. The frequency of the opposite rotation is determined by the wind speed.
При противоположном вращении турбина низкого давления (ТНД) работает на компрессорном режиме (Труды американского общества инженеров-механиков, "Энергетические машины и установки", том 100, 1, 1978, стр.26-34, Баммерт, Ценер, "Экспериментальное определение характеристик воздушной турбины при положительных и отрицательных скоростях вращения (в четырех квадрантах)"). ТНД засасывает воздух из сопла и нагнетает его в камеру сгорания. Это приводит к возникновению "обратного" перепада давления на турбине газогенератора. Поэтому при запуске двигателя в условиях ветра сзади фактическая линия запуска после розжига камеры сгорания протекает выше расчетной. Запасы устойчивой работы уменьшаются и при некоторой критической величине скорости ветра сзади исчезают полностью - происходит нарушение газодинамической устойчивости. In the opposite rotation, the low-pressure turbine (LPH) operates in the compressor mode (Proceedings of the American Society of Mechanical Engineers, "Energy Machines and Installations", Vol. 100, 1, 1978, pp. 26-34, Bammert, Zener, "Experimental Determination of Air turbines at positive and negative speeds of rotation (in four quadrants) "). The high pressure pump sucks in air from the nozzle and pumps it into the combustion chamber. This leads to the appearance of a "reverse" pressure drop across the turbine of the gas generator. Therefore, when starting the engine in wind conditions from behind, the actual starting line after ignition of the combustion chamber flows above the calculated one. Stocks of stable operation are reduced and, at a certain critical value of the wind speed, they completely disappear from behind - a violation of gas-dynamic stability occurs.
Увеличение запасов устойчивости компрессора высокого давления (КВД) на режимах запуска перепрофилированием лопаточных венцов компрессора, дополнительным выпуском воздуха из промежуточных ступеней КВД или дополнительным регулированием с помощью поворотных лопаток направляющих аппаратов КВД, а также увеличение располагаемой мощности пускового устройства не решает этой проблемы. Поэтому при эксплуатации двигателей на самолете накладываются ограничения на величину скорости ветра, дующего сзади, при которой разрешен запуск двигателя. An increase in the stability reserves of the high-pressure compressor (HPC) in the start-up modes by reprofiling the compressor blades, additional air exhaust from the intermediate stages of the HPC or additional regulation with the help of rotary blades of the HPC guide vanes, as well as an increase in the available power of the starting device, do not solve this problem. Therefore, when operating engines on an airplane, restrictions are imposed on the magnitude of the wind speed blowing from behind, at which engine start is allowed.
Известно "Руководство по технической эксплуатации на двигатель ПС-90А, 94-00-807 РЭ, 1990 г., книга 1, раздел 072.00.00, пункт 5.31.2, стр.38", где даются указания, что запуск двигателя разрешен, если попутная составляющая ветра не превышает 5 м/с, а работа двигателя на месте допускается при скорости ветра, не превышающей значений:
боковая составляющая - 15 м/с
попутная составляющая - 5 м/с
Поэтому при ветре, превышающем указанные ограничения, работа двигателя не допускается, поскольку возможен срыв вентилятора, переходящий в помпаж, а невыполнение этих ограничений приводит к нарушению газодинамической устойчивости двигателей и, как правило, досрочному съему их с самолета.The "Manual on the technical operation of the engine PS-90A, 94-00-807 OM, 1990, book 1, section 072.00.00, paragraph 5.31.2, p. 38" is known, which gives instructions that the engine is allowed to start, if the associated wind component does not exceed 5 m / s, and engine operation in place is allowed at a wind speed not exceeding the values:
lateral component - 15 m / s
associated component - 5 m / s
Therefore, when the wind exceeds these limits, engine operation is not allowed, since a fan can breakdown, which becomes a surge, and failure to comply with these restrictions leads to a violation of the gas-dynamic stability of the engines and, as a rule, early removal of them from the aircraft.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является "Система оповещения о ненормальном запуске авиационных двигателей", патент США 4.908.618 от 13 марта 1990 г., кл. 340/945, которая предупреждает экипаж самолета о ненормальной работе двигателя в области ниже малого газа. Работа системы основана на использовании параметров, характеризующих работу авиационных двигателей: температура газов за турбиной, частота вращения ротора, температура воздуха, приведенная скорость воздуха относительно самолета. The closest technical solution chosen for the prototype is the "Aircraft engine abnormal warning system", US patent 4.908.618 of March 13, 1990, class. 340/945, which warns the crew of the aircraft about abnormal engine operation in the area below idle. The system is based on the use of parameters characterizing the operation of aircraft engines: gas temperature behind the turbine, rotor speed, air temperature, reduced air speed relative to the aircraft.
Недостатком данной системы является то, что она регистрирует ненормальную работу двигателя как уже свершившийся факт и информирует об этом экипаж самолета. The disadvantage of this system is that it registers abnormal engine operation as an accomplished fact and informs the aircraft crew about it.
Задачей предлагаемого технического решения является исключение условий возникновения ненормальной работы двигателей при запуске. The objective of the proposed technical solution is to eliminate the conditions for the occurrence of abnormal engine operation at startup.
Технический результат достигается тем, что в способе запуска авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности, при котором включают систему запуска двигателя, перед запуском двигателя при ветре, дующем сзади, определяют частоту вращения вентилятора и направление его вращения, сравнивают с контрольными величинами, перекрывают проточную часть двигателя реверсным устройством и при достижении частоты вращения вентилятора допустимой величины включают систему запуска двигателя, а когда запуск двигателя достиг завершающей фазы после подачи пускового топлива, реверсное устройство переводят в маршевое положение, а также тем, что устройство для запуска авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности, содержащее систему запуска двигателя, снабжено логическим блоком и блоком определения частоты и направления вращения вентилятора, при этом блок определения частоты и направления вращения вентилятора содержит первый формирователь единичных импульсов, второй формирователь единичных импульсов, первый счетчик последовательности импульсов, второй счетчик последовательности импульсов, генератор импульсов высокой частоты, блок сравнения и блок отношения, а логический блок и блок определения частоты и направления вращения вентилятора соединены с бортовой ЭВМ. The technical result is achieved by the fact that in the method of starting an aircraft dual-circuit turbojet engine (turbofan engine) with a large bypass ratio, in which the engine starting system is turned on, before starting the engine with a wind blowing from behind, the fan speed and the direction of rotation are determined, compared with control values , block the engine’s flow part with a reverse device and, when the fan speed reaches an acceptable value, turn on the engine start system, and when the engine speed has reached the final phase after the starting fuel has been supplied, the reverse device is moved to the marching position, and also because the device for starting an aircraft dual-circuit turbojet engine (TRDD) with a large bypass ratio, containing an engine starting system, is equipped with a logic unit and a frequency determination unit and the direction of rotation of the fan, while the unit for determining the frequency and direction of rotation of the fan contains a first driver of single pulses, a second driver of unity ary pulses, the first counter pulse sequence, the second counter pulse sequence of high frequency pulse generator, a comparison unit and a block relationship, and logical unit and determining the frequency and direction of rotation of the fan connected with the onboard computer.
На фиг.1 приведена схема устройства запуска авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности при ветре, дующем сзади, и алгоритм выработки команд. Figure 1 shows a diagram of a device for starting an aircraft dual-circuit turbojet engine (turbofan) with a large degree of dual-circuit when the wind blowing from behind, and the algorithm for generating commands.
На фиг. 2 приведена схема блока определения частоты и направления вращения вентилятора. In FIG. 2 shows a block diagram for determining the frequency and direction of rotation of the fan.
Устройство запуска авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности при ветре, дующем сзади, и алгоритм выработки команд на фиг.1 состоит из блока 1 определения частоты и направления вращения вентилятора и логического блока 2, который сравнивает величину частоты обратного направления вращения вентилятора с контрольной величиной и вырабатывает управляющие сигналы в соответствии с заложенным логическим алгоритмом:
- если направление вращения вентилятора расчетное или величина частоты вращения вентилятора в противоположном направлении меньше заданной контрольной величины, логический блок 2 формирует управляющий сигнал на включение системы запуска двигателя;
- если величина частоты вращения вентилятора в противоположном направлении больше заданной контрольной величины, логический блок 2 формирует управляющий сигнал для установки реверсного устройства в рабочее положение;
- если реверсное устройство установлено в рабочее положение и величина частоты вращения вентилятора в противоположном направлении меньше заданной контрольной величины, логический блок 2 формирует управляющий сигнал на включение системы запуска двигателя;
- если реверсное устройство установлено в рабочее положение и запуск двигателя достиг завершающей фазы после подачи пускового топлива, логический блок 2 формирует управляющий сигнал на перекладку реверсного устройства в маршевое положение.The device for starting an aircraft dual-circuit turbojet engine (TRDD) with a large bypass ratio when the wind blows from behind, and the algorithm for generating commands in figure 1 consists of a unit 1 for determining the frequency and direction of rotation of the fan and a
- if the direction of rotation of the fan is calculated or the value of the frequency of rotation of the fan in the opposite direction is less than the specified control value, the
- if the value of the fan speed in the opposite direction is greater than the specified control value, the
- if the reverse device is installed in the working position and the fan speed in the opposite direction is less than the specified control value, the
- if the reverse device is installed in the operating position and the engine start has reached the final phase after the starting fuel has been supplied, the
Блок 1 определения частоты и направления вращения вентилятора на фиг.2 содержит первый формирователь 3 единичных импульсов, второй формирователь 4 единичных импульсов, первый счетчик 5 импульсов высокой частоты, второй счетчик 6 импульсов высокой частоты, генератор 7 импульсов высокой частоты, блок 8 сравнения, блок 9 отношения. Block 1 for determining the frequency and direction of rotation of the fan in figure 2 contains the
При этом формирователи 3 и 4 единичных импульсов располагаются на вентиляторе так, чтобы импульс, генерируемый вторым формирователем 4 импульсов, формировался, когда при расчетном направлении вращения вентилятор поворачивается на угол менее 180o после импульса, сформированного первым формирователем 3 единичных импульсов. Первый формирователь 3 единичных импульсов включает в работу два счетчика 5 и 6 импульсов, на входы которых подается непрерывная последовательность импульсов от генератора 7 высокой частоты. Второй формирователь 4 единичных импульсов выключает второй счетчик 6 импульсов. Повторный импульс от первого формирователя 3 единичных импульсов выключает первый счетчик 5 импульсов. После выключения обоих счетчиков 5 и 6 импульсов результирующая величина количества импульсов со счетчика 5 подается на блок 8 сравнения и на блок 9 отношения, а результирующая величина количества импульсов со счетчика 6 подается на блок 9 отношения. Блок 8 сравнения сравнивает величину частоты противоположного направления с контрольной величиной. Блок 9 отношения делит количество импульсов, зарегистрированных счетчиком 6, на количество импульсов, зарегистрированных счетчиком 5. Величина отношения сигналов менее 0,5 свидетельствует о расчетном направлении вращения вентилятора, а более 0,5 - о противоположном направлении вращения вентилятора. Сигналы с блока 8 сравнения и блока 9 отношения далее поступают на логический блок 2, который сравнивает величину обратной частоты вращения вентилятора с контрольной величиной и вырабатывает управляющие сигналы в соответствии с заложенным логическим алгоритмом.At the same time, the
Способ запуска авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности при ветре, дующем сзади, осуществляют следующим образом. The method of starting an aircraft dual-circuit turbojet engine (turbofan) with a large degree of dual-circuit when the wind blowing from behind, is as follows.
Сначала определяют частоту и направление вращения вентилятора, вызванное ветром, затем реверсным устройством перекрывают проточную часть двигателя, таким образом, реверсное устройство препятствует противоположному направлению вращения вентилятора и появлению "обратного" перепада на турбине газогенератора при любом направлении ветра. После того, как частота вращения вентилятора в направлении, противоположном эксплуатационному направлению вращения, станет меньше заданной контрольной величины, производится запуск двигателя. И когда запуск двигателя достиг завершающей фазы, после подачи пускового топлива, осуществляется перекладка реверсного устройства в маршевое положение. First, the frequency and direction of rotation of the fan caused by the wind is determined, then the reverse part of the engine is blocked by the reverse device, thus, the reverse device prevents the opposite direction of rotation of the fan and the appearance of a “reverse” drop on the gas generator turbine in any direction of wind. After the fan speed in the direction opposite to the operational direction of rotation, becomes less than the specified reference value, the engine is started. And when the engine start has reached the final phase, after supplying the starting fuel, the reversal device is shifted to the marching position.
Таким образом, предлагаемые способ запуска авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности при ветре, дующем сзади, и устройство для его осуществления позволяют снять ограничения на величину ветра, дующего сзади, исключить задержки рейсов и досрочные съемы двигателей с самолета по причине возникновения газодинамической неустойчивости при запуске двигателей. Thus, the proposed method of starting an aircraft dual-circuit turbojet engine (turbofan) with a large degree of dual-circuit when the wind blowing from behind, and a device for its implementation can remove restrictions on the amount of wind blowing from behind, eliminate flight delays and early removal of engines from the aircraft due to gas-dynamic instability when starting engines.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003102516/06A RU2221157C1 (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Method of and device for starting aircraft high-by-pass ratio turbojet engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003102516/06A RU2221157C1 (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Method of and device for starting aircraft high-by-pass ratio turbojet engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2221157C1 true RU2221157C1 (en) | 2004-01-10 |
Family
ID=32091895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003102516/06A RU2221157C1 (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Method of and device for starting aircraft high-by-pass ratio turbojet engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2221157C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451278C1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbojet engine and method of its testing |
RU2459099C1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Jet turbine engine |
FR3097897A1 (en) * | 2019-06-28 | 2021-01-01 | Safran Aircraft Engines | Method and control system for starting from the ground a bypass turbojet of an aircraft in the presence of tail wind |
-
2003
- 2003-01-31 RU RU2003102516/06A patent/RU2221157C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451278C1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbojet engine and method of its testing |
RU2459099C1 (en) * | 2011-03-16 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Jet turbine engine |
FR3097897A1 (en) * | 2019-06-28 | 2021-01-01 | Safran Aircraft Engines | Method and control system for starting from the ground a bypass turbojet of an aircraft in the presence of tail wind |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1252424B1 (en) | Method of operating a variable cycle gas turbine engine | |
US8282337B2 (en) | Instability mitigation system using stator plasma actuators | |
US8282336B2 (en) | Instability mitigation system | |
US8348592B2 (en) | Instability mitigation system using rotor plasma actuators | |
US6513333B2 (en) | Surge detection system of gas turbine aeroengine | |
US20220063826A1 (en) | In-flight hybrid electric engine shutdown | |
CA2503098C (en) | Control system for gas-turbine engine | |
US20090169363A1 (en) | Plasma Enhanced Stator | |
JP6633960B2 (en) | Ignition detection device for aircraft gas turbine engine | |
US20090169356A1 (en) | Plasma Enhanced Compression System | |
US20100047055A1 (en) | Plasma Enhanced Rotor | |
JP2005291070A (en) | Control device for gas turbine engine | |
JP6633962B2 (en) | Aircraft gas turbine engine controller | |
RU2221157C1 (en) | Method of and device for starting aircraft high-by-pass ratio turbojet engine | |
JP4705732B2 (en) | Surge detector for aircraft gas turbine engine | |
RU2255247C1 (en) | Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine | |
EP3812566A1 (en) | Active stability control of compression systems utilizing electric machines | |
RU2316678C1 (en) | Method of diagnosing unstable operation of gas-turbine engine compressor at starting | |
RU2310100C2 (en) | Method to protect gas-turbine engine from unstable operation of compressor | |
US11391288B2 (en) | System and method for operating a compressor assembly | |
RU108496U1 (en) | TURBOJET | |
RU2459099C1 (en) | Jet turbine engine | |
Wadia et al. | Compressor stability management in aircraft engines | |
JPH06129263A (en) | Control of gas turbine engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090201 |