RU2255247C1 - Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine - Google Patents

Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2255247C1
RU2255247C1 RU2003134681/06A RU2003134681A RU2255247C1 RU 2255247 C1 RU2255247 C1 RU 2255247C1 RU 2003134681/06 A RU2003134681/06 A RU 2003134681/06A RU 2003134681 A RU2003134681 A RU 2003134681A RU 2255247 C1 RU2255247 C1 RU 2255247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
signal
combustion chamber
value
block
Prior art date
Application number
RU2003134681/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003134681A (en
Inventor
А.Н. Саженков (RU)
А.Н. Саженков
Ю.С. Савенков (RU)
Ю.С. Савенков
Ю.И. Тимкин (RU)
Ю.И. Тимкин
Ю.А. Трубников (RU)
Ю.А. Трубников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "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 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2003134681/06A priority Critical patent/RU2255247C1/en
Publication of RU2003134681A publication Critical patent/RU2003134681A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2255247C1 publication Critical patent/RU2255247C1/en

Links

Abstract

FIELD: aircraft industry.
SUBSTANCE: invention relates to provision of flying safety of aircraft powered by gas-turbine engine. Proposed method to protect turbocompressor includes measuring air pressure after compressor (Pc), speed of pressure change
Figure 00000033
comparing the result with threshold value
Figure 00000034
forming signal to cut off fuel delivery to combustion chamber and switching on air bypass in compressor if value
Figure 00000035
is exceeded. Method provides additional measurement of speed of rotation of high-pressure rotor nhp, comparing the result threshold value
Figure 00000036
. If
Figure 00000037
, signal to cut off fuel delivery into combustion chamber is blocked as well as signal to switch on air bypass in compressor.
EFFECT: improved flying safety owing to prevention of reduction of engine thrust below critical value at takeoff.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области обеспечения безопасности полета самолета с газотурбинным двигателем (ГТД), в частности, путем предотвращения помпажа компрессора, характеризуемого сильными низкочастотными колебаниями параметров потока в проточной части ГТД.The invention relates to the field of ensuring flight safety of an aircraft with a gas turbine engine (GTE), in particular, by preventing surging of the compressor, characterized by strong low-frequency fluctuations in flow parameters in the flow section of the turbine engine.

Известны способы диагностики и защиты турбокомпрессора ГТД от помпажа, в которых контролируемыми параметрами служат:Known methods for diagnosing and protecting a turbocharger turbine engine from surging, in which the following parameters are controlled:

- полное давление воздуха за компрессором высокого давления (Рквд);- total air pressure behind the high-pressure compressor (P kW );

- частота вращения роторов высокого и низкого давления (nвд, nнд);- the frequency of rotation of the rotors of high and low pressure (n vd , n nd );

- яркостная температура излучения нагретых поверхностей элементов конструкции газотурбинного двигателя (Т*) [1,2,3].- the brightness temperature of the radiation of the heated surfaces of the structural elements of the gas turbine engine (T *) [1,2,3].

В известных способах был использован принцип измерения контролируемых параметров и/или их производных, последующего сравнения их фактических величин с соответствующими величинами предельно допустимых (пороговых) значений. При превышении фактических величин над соответствующими допустимыми подается сигнал критической ситуации, свидетельствующий о потере газодинамической устойчивости.In the known methods, the principle of measuring the controlled parameters and / or their derivatives, the subsequent comparison of their actual values with the corresponding values of the maximum permissible (threshold) values, was used. If the actual values exceed the corresponding permissible values, a critical situation signal is given, indicating a loss of gas-dynamic stability.

Однако, известные способы не предусматривают блокировки сигнала критической ситуации (“помпаж”) и/или действий, выполняемых по этому сигналу, что в реальных условиях эксплуатации двигателей на самолете может привести к нежелательным последствиям (усложнение условий пилотирования, аварийная ситуация, катастрофа).However, the known methods do not provide for blocking a critical situation signal (“surge”) and / or actions performed by this signal, which in real conditions of engine operation on an airplane can lead to undesirable consequences (complication of piloting conditions, emergency, catastrophe).

Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты турбокомпрессора от помпажа, согласно которому при превышении контролируемыми параметрами пороговых величин формируется сигнал на отсечку топлива в камеру сгорания и сигнал на перепуск воздуха компрессора [4]. Известный способ не предусматривает блокировку сформированных сигналов на отсечку топлива в камеру сгорания и перепуск воздуха компрессора. То есть в реальных условиях эксплуатации, например, на взлете при формировании сигнала критической ситуации (“помпаж”) может произойти выключение подачи топлива в двигатель. Это вызовет резкое падение тяги двигателя, как следствие, усложнение условий пилотирования, аварийную ситуацию и т.п.Closest to the proposed one is a method of protecting a turbocharger from surging, according to which, when the controlled parameters exceed threshold values, a signal is generated to cut off the fuel into the combustion chamber and a signal to bypass the compressor [4]. The known method does not provide for blocking the generated signals to cut off the fuel into the combustion chamber and bypass the air of the compressor. That is, in real operating conditions, for example, during take-off during the formation of a critical situation signal (“surge”), the fuel supply to the engine may turn off. This will cause a sharp drop in engine thrust, as a result, complicating piloting conditions, an emergency, etc.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении безопасности полета за счет предотвращения падения тяги двигателя ниже критического значения в процессе взлета.The technical problem solved by the invention is to increase flight safety by preventing the engine thrust from falling below a critical value during take-off.

Сущность изобретения заключается в том, что способ защиты турбокомпрессора, включающий измерение давления воздуха за компрессором (Рk), определение скорости его изменения

Figure 00000007
сравнение с его пороговым значением
Figure 00000008
и формирование сигнала на отключение подачи топлива в камеру сгорания и включение перепуска воздуха в компрессоре при превышении величины
Figure 00000009
предполагает согласно изобретению, дополнительное измерение частоты вращения ротора высокого давления nвд, сравнение его с пороговым значением
Figure 00000010
и в случае, если
Figure 00000011
блокировку сигнала на отключение подачи топлива в камеру сгорания и сигнала на включение перепуска воздуха в компрессоре.The essence of the invention lies in the fact that the method of protection of a turbocharger, including measuring the air pressure behind the compressor (P k ), determining the rate of change
Figure 00000007
comparison with its threshold value
Figure 00000008
and generating a signal to turn off the fuel supply to the combustion chamber and enable air bypass in the compressor when the value is exceeded
Figure 00000009
involves, according to the invention, an additional measurement of the rotational speed of the high pressure rotor n vd , comparing it with a threshold value
Figure 00000010
and in case
Figure 00000011
blocking the signal to turn off the fuel supply to the combustion chamber and the signal to turn on the air bypass in the compressor.

Измерение частоты вращения ротора высокого давления nвд позволяет дополнительно контролировать параметр, характеризующий режим работы двигателя. Величина порогового параметра

Figure 00000012
определяется допустимой величиной снижения режима при возникновении помпажа:Measurement of the rotational speed of the high-pressure rotor n vd allows you to additionally control a parameter that characterizes the engine operating mode. The value of the threshold parameter
Figure 00000012
determined by the allowable amount of reduction in the event of a surge:

Figure 00000013
где
Figure 00000013
Where

Figure 00000014
- величина nвд, соответствующая ограничиваемому “снизу” режиму двигателя во время взлета самолета (блокировка взлетного режима);
Figure 00000014
- the value of n vd , corresponding to the limited “from below” engine mode during take-off (blocking the take-off mode);

Δnвд - постоянная величина, зависящая от типа двигателя.Δn vd is a constant value, depending on the type of engine.

В случае, если

Figure 00000015
блокировка сигнала на отключение подачи топлива в камеру сгорания и сигнала на включение перепуска воздуха в компрессоре позволяет предотвратить падение тяги двигателя ниже критического в процессе взлета, тем самым повысить безопасность полета.If
Figure 00000015
blocking the signal to turn off the fuel supply to the combustion chamber and the signal to turn on the air bypass in the compressor prevents the engine thrust from falling below critical during take-off, thereby improving flight safety.

На чертеже представлена структурная схема для реализации заявляемого способа защиты турбокомпрессора.The drawing shows a structural diagram for implementing the inventive method of protecting a turbocharger.

Блок 1 представляет собой дифференцирующий блок, на вход которого поступает сигнал о величине давления за компрессором Рк. В блоке 1 осуществляется вычисление первой производной Рк по времени

Figure 00000016
Block 1 is a differentiating block, the input of which receives a signal about the pressure value behind the compressor Р к . In block 1, the first derivative P k is calculated in time
Figure 00000016

Блок 2 - блок сравнения, который осуществляет сравнение текущего значения

Figure 00000017
с параметром
Figure 00000018
представляющим собой предельно допустимое значение параметра
Figure 00000019
при помпаже двигателя.Block 2 - a comparison block that compares the current value
Figure 00000017
with parameter
Figure 00000018
representing the maximum permissible parameter value
Figure 00000019
when surging the engine.

Блок 3 представляет собой блок сравнения, осуществляющий сравнение текущего значения частоты вращения nвд с его пороговым значением

Figure 00000020
Block 3 is a comparison unit that compares the current value of the rotational speed n vd with its threshold value
Figure 00000020

Логический блок 4 работает по схеме “И-НЕ”. При одновременном наличии на двух входах блока 4 сигналов, поступающих с блоков 2 и 3, происходит блокировка выходного сигнала на отключение подачи топлива в камеру сгорания и на включение перепуска воздуха в компрессоре.Logical block 4 operates according to the “AND NOT” scheme. With the simultaneous presence at the two inputs of block 4 of the signals coming from blocks 2 and 3, the output signal is blocked to turn off the fuel supply to the combustion chamber and to turn on the air bypass in the compressor.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На вход блока 1 поступает сигнал, характеризующий величину давления за компрессором Рк. Выходной сигнал I1 с блока 1, характеризующий величину

Figure 00000021
поступает на вход блока 2, где осуществляется сравнение текущего значения
Figure 00000022
с пороговой величиной
Figure 00000023
At the input of block 1, a signal characterizes the pressure behind the compressor R to . The output signal I 1 from block 1, characterizing the value
Figure 00000021
arrives at the input of block 2, where the current value is compared
Figure 00000022
with threshold
Figure 00000023

При

Figure 00000024
с выхода блока 2 на вход блока 4 и на регистрирующее устройство поступает сигнал I2, характеризующий состояние неустойчивой работы компрессора (сигнал “помпаж”).At
Figure 00000024
from the output of block 2 to the input of block 4 and to the recording device receives a signal I 2 characterizing the state of unstable operation of the compressor (signal "surge").

Блок 3, на вход которого поступает сигнал о величине nвд, сравнивает ее с величиной

Figure 00000025
При
Figure 00000026
сигнал на выходе блока 3 отсутствует (I3=0) и не поступает на вход блока 4. Если одновременно с этим на вход блока 4 с выхода блока 2 поступает сигнал “помпаж” (I3=0, I2=1), то на выходе блока 4 формируется сигнал на отключение подачи топлива в камеру сгорания и на включение перепуска воздуха в компрессоре (I4=1).Block 3, the input of which receives a signal about the value of n vd , compares it with the value
Figure 00000025
At
Figure 00000026
there is no signal at the output of block 3 (I 3 = 0) and does not go to the input of block 4. If at the same time the signal “surge” is received at the input of block 4 from the output of block 2 (I 3 = 0, I 2 = 1), then at the output of block 4, a signal is generated to turn off the fuel supply to the combustion chamber and to turn on the air bypass in the compressor (I 4 = 1).

При

Figure 00000027
на выходе блока 3 формируется сигнал I3=1, поступающий на вход блока 4.At
Figure 00000027
at the output of block 3, a signal I 3 = 1 is generated, which is input to the input of block 4.

При поступлении сигналов I3=1 и I2=1 на вход блока 4, на выходе блока 4 сигнал I4 будет отсутствовать (I4=0), что заблокирует отключение подачи топлива в камеру сгорания и включение перепуска воздуха в компрессоре.When signals I 3 = 1 and I 2 = 1 arrive at the input of block 4, the output of block 4 will not have a signal I 4 (I 4 = 0), which will block the shutdown of the fuel supply to the combustion chamber and the inclusion of air bypass in the compressor.

Источники информацииSources of information

1. Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов, Москва, “Машиностроение”, 1989, стр. 102.1. Automatic control and diagnostics of control systems of power plants of aircraft, Moscow, “Mechanical Engineering”, 1989, p. 102.

2. Патент РФ №2098668, F 04 D 27/02, 1997 г.2. RF patent No. 2098668, F 04 D 27/02, 1997

3. Патент РФ №2187711, F 04 D 27/02, 2002 г.3. RF patent No. 2187711, F 04 D 27/02, 2002

4. Патент РФ №2041399, F 04 D 27/02, 1991 г. - прототип.4. RF patent No. 2041399, F 04 D 27/02, 1991 - prototype.

Claims (1)

Способ защиты турбокомпрессора, включающий измерение давления воздуха за компрессором (Рk), определение скорости его изменения
Figure 00000028
сравнение с его пороговым значением
Figure 00000029
и формирование сигнала на отключение подачи топлива в камеру сгорания и включение перепуска воздуха в компрессоре при превышении величины
Figure 00000030
отличающийся тем, что дополнительно измеряют частоту вращения ротора высокого давления nвд, сравнивают его с пороговым значением
Figure 00000031
и в случае, если
Figure 00000032
блокируют сигнал на отключение подачи топлива в камеру сгорания и сигнал на включение перепуска воздуха в компрессоре.
A method of protecting a turbocharger, including measuring the air pressure behind the compressor (P k ), determining its rate of change
Figure 00000028
comparison with its threshold value
Figure 00000029
and generating a signal to turn off the fuel supply to the combustion chamber and enable air bypass in the compressor when the value is exceeded
Figure 00000030
characterized in that they additionally measure the rotational speed of the high pressure rotor n vd , compare it with a threshold value
Figure 00000031
and in case
Figure 00000032
block the signal to turn off the fuel supply to the combustion chamber and the signal to turn on the air bypass in the compressor.
RU2003134681/06A 2003-12-01 2003-12-01 Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine RU2255247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134681/06A RU2255247C1 (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134681/06A RU2255247C1 (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003134681A RU2003134681A (en) 2005-05-20
RU2255247C1 true RU2255247C1 (en) 2005-06-27

Family

ID=35820116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003134681/06A RU2255247C1 (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2255247C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7762125B2 (en) 2006-03-24 2010-07-27 Rolls-Royce Plc Method for monitoring thrust produced by gas turbine engines
RU2467209C2 (en) * 2007-02-16 2012-11-20 Снекма Air bleed device, compressor stage with said device, compressor with said stage, and turbojet with said compressor
RU2468257C2 (en) * 2010-11-11 2012-11-27 Открытое акционерное общество "СТАР" Gas turbine engine control method
RU2474713C2 (en) * 2010-12-29 2013-02-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of gas turbine engine protection
RU2530687C2 (en) * 2009-06-10 2014-10-10 Снекма Method of testing system designed to protect turbomachine against overspeed at starting
RU2604689C2 (en) * 2011-09-26 2016-12-10 Рено С.А.С. Method and system of diagnostics of power plant with two multi-stage turbo compressors
RU2670469C1 (en) * 2017-10-19 2018-10-23 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for protecting a gas turbine engine from multiple compressor surgings

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7762125B2 (en) 2006-03-24 2010-07-27 Rolls-Royce Plc Method for monitoring thrust produced by gas turbine engines
RU2467209C2 (en) * 2007-02-16 2012-11-20 Снекма Air bleed device, compressor stage with said device, compressor with said stage, and turbojet with said compressor
RU2530687C2 (en) * 2009-06-10 2014-10-10 Снекма Method of testing system designed to protect turbomachine against overspeed at starting
RU2468257C2 (en) * 2010-11-11 2012-11-27 Открытое акционерное общество "СТАР" Gas turbine engine control method
RU2474713C2 (en) * 2010-12-29 2013-02-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of gas turbine engine protection
RU2604689C2 (en) * 2011-09-26 2016-12-10 Рено С.А.С. Method and system of diagnostics of power plant with two multi-stage turbo compressors
RU2670469C1 (en) * 2017-10-19 2018-10-23 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for protecting a gas turbine engine from multiple compressor surgings

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003134681A (en) 2005-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2976984C (en) Shaft event detection in gas turbine engines
US4622808A (en) Surge/stall cessation detection system
US3852958A (en) Stall protector system for a gas turbine engine
CA2348342C (en) Surge detection system of gas turbine aeroengine
US5051918A (en) Gas turbine stall/surge identification and recovery
EP1069296B1 (en) A method of obtaining an indication of the power output of a turbine
EP3712074B1 (en) Method and system for setting power of an aircraft engine
RU2764225C2 (en) Method and device for detecting conditions conducive to occurrence of surging to protect compressor of aircraft gas turbine engine
EP3199784B1 (en) Fuel flow control
US10605166B2 (en) System and method for variable geometry mechanism control
RU2255247C1 (en) Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine
CA3107034A1 (en) System and method for monitoring a bleed valve of a gas turbine engine
Christensen et al. Development and demonstration of a stability management system for gas turbine engines
RU2310100C2 (en) Method to protect gas-turbine engine from unstable operation of compressor
RU2305788C2 (en) Method of emergency protection of gas-turbine engine at failures and troubles
EP0777828B1 (en) Compressor stall avoidance
EP0670425B1 (en) Method of surge detection
RU2602644C1 (en) Method for protection of dual-frow turbojet engine against low pressure turbine spin-up
RU2295654C1 (en) Method of and device for protection of gas-turbine engine (versions)
EP3705702A1 (en) Aircraft engine reignition
EP3623608B1 (en) Method and system for adjusting a variable geometry mechanism
RU2329388C1 (en) Method of gas turbine engine protection
RU2482024C2 (en) Method of helicopter power plant control
RU2306446C1 (en) Method of control of aircraft power plant
RU2813647C1 (en) Method for automatically controlling aircraft power plant when thrust of one of engines is reduced during take-off

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20101007

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20101007

Effective date: 20110826

PD4A Correction of name of patent owner