RU2289707C2

RU2289707C2 - Hydraulic booster control device

Info

Publication number: RU2289707C2
Application number: RU2005106018/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Дудкин (RU); Юрий Петрович Дудкин; Виктор Александрович Гладких (RU); Виктор Александрович Гладких; Геннадий Викторович Фомин (RU); Геннадий Викторович Фомин
Original assignee: Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-12-20
Also published as: RU2005106018A

Abstract

FIELD: aircraft engineering; engines.

SUBSTANCE: invention can be used in automatic control systems of gas-turbine engines. According to invention, two discrete-action (open-closed electromagnetic valves are included additionally into device. First electromagnetic valve connects piston space of hydraulic booster with high-pressure main line, and second electromagnetic valve, with drain pressure main line, both electromagnetic valves being connected to control unit and chosen to provide passing of working medium through electromagnetic valve in open position in amount 3-4 times greater than maximum possible flow rate through supply jet.

EFFECT: improved reliability of hydraulic booster, reliability of gas-turbine engine in operating and safety of flight.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in automatic control systems (ACS) for gas turbine engines (GTE).

Известно устройство для управления сервоприводом лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора, содержащее задатчик положения лопаток ВНА, подключенный к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу измерителя положения лопаток ВНА, выход сумматора подключен к сервоклапану, выход которого управляет сервоприводом лопаток ВНА [1].A device is known for controlling a servo-drive of blades of an input guide vanes (VHA) of a compressor, comprising a positioner for the position of the blades of the BHA connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the position meter of the blades of the BHA, the output of the adder is connected to a servo valve, the output of which controls the servo of the blades of the BHA [ one].

Работа сервоклапана в режиме частотно-импульсной модуляции снижает его ресурс, а значит, ресурс и надежность устройства в целом.The operation of the servo valve in the mode of pulse-frequency modulation reduces its resource, and therefore, the resource and reliability of the device as a whole.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является устройство для управления гидроусилителем, содержащее аналоговый электрогидропреобразователь (ЭГП) и жиклер питания, причем штоковая полость гидроусилителя соединена непосредственно с магистралью рабочего тела высокого давления, поршневая полость гидроусилителя соединена через сопло-заслонку ЭГП с магистралью сливного давления, а через жиклер питания - с магистралью высокого давления, ЭГП подключен к блоку управления (БУ) напрямую, а гидроусилитель - через датчик положения [2].Closest to this invention in technical essence is a device for controlling a hydraulic booster containing an analog electric hydraulic converter (EHP) and a power nozzle, the rod cavity of the hydraulic booster connected directly to the mains of the working fluid of high pressure, the piston cavity of the hydraulic booster is connected through the nozzle-shutter of the EHP to the drain manifold , and through the power nozzle - with the high-pressure line, the EGP is connected directly to the control unit (BU), and the hydraulic booster - through sensors to position [2].

Такие устройства входят в состав гидромеханических агрегатов электронно-гидромеханических систем автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей (ГТД), где в качестве рабочего тела используется авиационное топливо - керосин (например, в агрегат HP-65 САУ двигателя ТВ7-117С, входящего в силовую установку самолета Ил-114).Such devices are part of the hydromechanical units of electronic-hydromechanical automatic control systems (ACS) of gas turbine engines (GTE), where aviation fuel is used as a working fluid - kerosene (for example, in the HP-65 ACS unit of the TV7-117C engine included in the power plant aircraft Il-114).

Недостатком этого устройства является недостаточно высокая надежность работы.The disadvantage of this device is the insufficiently high reliability.

При эксплуатации САУ-65 неоднократно фиксировались случаи засорения сопла-заслонки ЭГП при работе с топливом с измененными физико-химическими свойствами (вследствие коксования топлива или попадания посторонних частиц). Это снижает эффективность управления гидроусилителя от ЭГП практически до нуля. При этом гидроусилитель не выполняет свою функцию привода исполнительного элемента САУ (например, дозирующей иглы) или элемента ГТД (например, ВНА компрессора). Это приводит к нарушению работоспособности САУ и ГТД и снижает безопасность летательного аппарата (ЛА).During operation of the SAU-65, cases of clogging of the EGP damper nozzle were repeatedly recorded when working with fuel with altered physicochemical properties (due to coking of fuel or ingress of foreign particles). This reduces the efficiency of hydraulic booster control from EGP to almost zero. At the same time, the hydraulic booster does not fulfill its function of driving the actuating element of the self-propelled guns (for example, a metering needle) or a gas turbine engine element (for example, the compressor VNA). This leads to disruption of the ACS and GTE and reduces the safety of the aircraft (LA).

Целью изобретения является повышение надежности работы гидроусилителя и, как следствие, надежности ГТД и безопасности ЛА.The aim of the invention is to increase the reliability of the hydraulic booster and, as a consequence, the reliability of the gas turbine engine and the safety of the aircraft.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно в состав устройства для управления гидроусилителем включены два электромагнитных клапана (ЭМК) дискретного действия (открыт-закрыт), первый ЭМК соединяет поршневую полость гидроусилителя с магистралью высокого давления, а второй ЭМК - с магистралью сливного давления, причем оба ЭМК подключены к БУ и подбираются таким образом, чтобы расход рабочего тела через ЭМК в положении "открыт" был в 3-4 раза больше, чем максимально возможный расход через жиклер питания.This goal is achieved by the fact that in addition to the hydraulic booster control device two electromagnetic valves (EMC) of discrete action (open-closed) are included, the first EMC connects the piston cavity of the hydraulic booster to the high-pressure line, and the second EMC - to the drain pressure line, both of which EMCs are connected to the control unit and are selected so that the flow rate of the working fluid through the EMC in the open position is 3-4 times greater than the maximum possible flow rate through the power nozzle.

На чертеже представлена структурная схема заявляемого устройства для управления гидроусилителем.The drawing shows a structural diagram of the inventive device for controlling a hydraulic booster.

Устройство содержит аналоговый ЭГП 1, жиклер 2 питания, штоковая полость 3 гидроусилителя 4 соединена непосредственно с магистралью 5 рабочего тела высокого давления, поршневая полость 6 гидроусилителя 4 соединена через сопло-заслонку 7 ЭГП 1 с магистралью 8 сливного давления, а через жиклер 2 питания - с магистралью 5 высокого давления, два ЭМК 9 и 10, ЭМК 9 соединяет поршневую полость 6 гидроусилителя 4 с магистралью 5 высокого давления, а ЭМК 10 - с магистралью 8 сливного давления, ЭГП 1, ЭМК 9 и 10 подключены к БУ 11 напрямую, а гидроусилитель 4 - через датчик 12 положения.The device contains an analogous EGP 1, a power nozzle 2, the rod cavity 3 of the hydraulic booster 4 is connected directly to the highway 5 of the high-pressure working fluid, the piston cavity 6 of the hydraulic booster 4 is connected via a nozzle-flap 7 of the hydraulic cylinder 1 to the drain line 8, and through the power nozzle 2 with high-pressure line 5, two EMCs 9 and 10, EMC 9 connects the piston cavity 6 of the hydraulic booster 4 to high-pressure line 5, and EMC 10 - with drain line 8, EHP 1, EMC 9 and 10 are connected directly to BU 11, and power steering 4 - through dates uk 12 states.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

БУ 11 для поддержания заданного положения гидроусилителя формирует управляющее воздействие на ЭГП 1. Сопло-заслонка подключает к поршневой полости гидроусилителя 4 магистраль 5 рабочего тела высокого давления (Рвыс - заслонка закрывает сопло) или магистраль 8 сливного давления (Рсл - заслонка открывает сопло), обеспечивая тем самым перемещение гидроусилителя 4 в заданное БУ 11 положение. Обмотки ЭМК 9 и 10 обесточены, оба ЭМК находятся в состоянии "закрыто".BU 11 to maintain a given position of the hydraulic booster forms a control action on the EGP 1. The nozzle-flapper connects to the piston cavity of the hydraulic booster 4 a highway 5 of a high-pressure working fluid (RHV — the shutter closes the nozzle) or a drain line 8 (Rsl — the shutter opens the nozzle), providing thereby moving the hydraulic booster 4 to a predetermined control unit 11 position. The windings of the EMC 9 and 10 are de-energized, both EMC are in the "closed" state.

При засорении сопла-заслонки 7 ЭГП 1 управляемость гидроусилителем нарушается: он престает отслеживать заданное БУ 11 положение (определяется БУ 11 с помощью информации, получаемой с датчика 12). БУ 11 выдает на ЭГП 1 сигнал, обеспечивающий постоянное нахождение сопла-заслонки 7 в положении "закрыто", и одновременно начинает управление гидроусилителем 4 с помощью ЭМК 9 и 10, включающихся в работу в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ-режим). При увеличении скважности ШИМ-сигнала, подаваемого на ЭМК 9, и уменьшении скважности ШИМ-сигнала, подаваемого на ЭМК 10, гидроусилитель перемещается в одну сторону. При уменьшении скважности ШИМ-сигнала, подаваемого на ЭМК 9, и увеличении скважности ШИМ-сигнала, подаваемого на ЭМК 10, гидроусилитель перемещается в другую сторону.If the nozzle-flap 7 of the EGP 1 becomes clogged, the hydraulic booster's control is violated: it loses track of the position specified by the control unit 11 (it is determined by the control unit 11 using the information received from the sensor 12). The control unit 11 generates a signal on the EGP 1 that ensures that the shutter-nozzle 7 is constantly in the closed position, and at the same time starts controlling the hydraulic booster 4 using EMC 9 and 10, which are switched on in pulse-width modulation mode (PWM mode). With an increase in the duty cycle of the PWM signal supplied to the EMC 9, and a decrease in the duty cycle of the PWM signal supplied to the EMC 10, the hydraulic booster moves in one direction. When reducing the duty cycle of the PWM signal supplied to the EMC 9, and increasing the duty cycle of the PWM signal supplied to the EMC 10, the hydraulic booster moves in the other direction.

Т.к. ЭМК, работающий в ШИМ-режиме, устойчивее к загрязненному рабочему телу, чем аналоговый ЭГП, надежность устройства для управления гидроусилителем в целом повышается. Это позволяет повысить надежность работы ГТД и безопасность ЛА.Because EMC operating in the PWM mode is more resistant to a contaminated working fluid than an analogous EGP, the reliability of the device for controlling the hydraulic booster as a whole increases. This improves the reliability of the gas turbine engine and the safety of the aircraft.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Шевяков А.А. "Силовые установки ракетных двигателей и энергетических установок. Системы управления энергетических установок", М., Машиностроение, 1985 г., с.75.1. Shevyakov A.A. "Power plants of rocket engines and power plants. Control systems of power plants", M., Mechanical Engineering, 1985, p.75.

2. Шевяков А.А. "Автоматика авиационных и ракетных силовых установок", М., "Машиностроение", 1970 г., с.119, с.137-138.2. Shevyakov A.A. "Automation of aircraft and missile power plants", Moscow, "Engineering", 1970, p.119, p.137-138.

Claims

A device for controlling a hydraulic booster containing an analogue electrohydraulic converter (EHP) and a power nozzle, the rod cavity of the hydraulic booster connected directly to the mains of the high-pressure working fluid, the piston cavity of the hydraulic booster connected through a nozzle-shutter EGP to the drain manifold, and through the power nozzle to the high-pressure main pressure, EGP is connected directly to the control unit (BU), and the hydraulic booster is connected via a position sensor, characterized in that it includes There are two solenoid valves (EMC) of discrete action (open-closed), the first EMC connects the piston cavity of the hydraulic booster to the high-pressure line, and the second EMC connects to the drain pressure line, both EMC are connected to the control unit and are selected so that the flow rate of the working fluid through the EMC in the "open" position was 3-4 times more than the maximum possible flow rate through the power nozzle.