RU2326258C1

RU2326258C1 - Control system for nozzle with adjustable traction vector of aviation gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2326258C1
Application number: RU2006135981/06A
Authority: RU
Inventors: нский Георгий Викторович Добр (RU); Георгий Викторович Добрянский; Сергей Борисович Лахонин (RU); Сергей Борисович Лахонин; Александр Георгиевич Лунин (RU); Александр Георгиевич Лунин; Сергей Анатольевич Полищук (RU); Сергей Анатольевич Полищук; Владимир Александрович Абрамов (RU); Владимир Александрович Абрамов; Виталий Валерьевич Астафьев (RU); Виталий Валерьевич Астафьев; Леонид Яковлевич Бондарев (RU); Леонид Яковлевич Бондарев; Юрий Маркович Зеликин (RU); Юрий Маркович Зеликин; Юрий Александрович Лебедев (RU); Юрий Александрович Лебедев; Олег В чеславович Муратов (RU); Олег Вячеславович Муратов
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-06-10

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention relates to aviation gas-turbine engine automatic control systems, particularly, to control systems for nozzle with adjustable traction vector. The specified technical result is obtained by the fact that aviation gas-turbine engine control system for nozzle with adjustable traction vector, consisting of 1) fluid pump and 2) hydraulic drives controllers connected to it, 3) hydraulic drives of supersonic flaps control ring (each hydraulic drive consists of cylinder with rod position sensor, electronic controller, some informational outlets of which are inlets for connection to aircraft onboard systems and to engine control system, while other informational outlets of which are connected to the hydraulic cylinder rod position sensors, its control outlets are connected to hydraulic drive controllers) additionally comprises 4) electrohydraulic valve and 5) control slide valve, consequently installed and connected to the pump. Every hydraulic drive comprises a hydraulic cylinder rod neutral position controller with power inlet and drainage outlet. This regulator is kinematically connected with the hydraulic cylinder rod. Every hydraulic drive comprises a selector, the first and second inlets of which are connected hydraulically to the hydraulic drive controller and hydraulic cylinder rod neutral position controller, outlet of selector is connected to the hydraulic cylinder. The first control inlet of selector and power inlet of hydraulic cylinder rod neutral position controller are connected hydraulically with the control slide valve, and the second control inlet of selector and drainage outlet of hydraulic cylinder rod neutral position controller are connected with the inlet of fluid pump. Electronic controller is equipped with additional control outlet, connected to electrohydraulic valve.

EFFECT: enhancement of system reliability due to integration of devices used to transfer nozzle to axially symmetric position in case of failure of nozzle electronic controller.

1 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), в частности к системам управления соплом с регулируемым вектором тяги.The invention relates to automatic control systems for aircraft gas turbine engines (GTE), in particular to nozzle control systems with an adjustable thrust vector.

Известна система управления соплом с регулируемым вектором тяги авиационного газотурбинного двигателя, содержащая насос рабочей жидкости и регуляторы гидроприводов управляющего кольца сверхзвуковых створок с исполнительными механизмами, а также собственно гидроприводы, включающие гидроцилиндр с датчиком положения штока, электронный регулятор сопла, информационные входы которого являются входами для подключения к бортовым системам летательного аппарата и к системе управления двигателем. Другие входы электронного регулятора подключены к датчикам положения штоков гидроцилиндров, а управляющие выходы - к исполнительным механизмам регуляторов гидроприводов (Демонстрационное сопло с изменяемым вектором тяги фирмы ITP. ЦИАМ, Экспресс-информация по материалам иностранной печати, сер.: Авиационное двигателестроение, 1999 г., №44, октябрь, с.1-8).A known nozzle control system with an adjustable thrust vector of an aircraft gas turbine engine, comprising a working fluid pump and hydraulic actuators for the control ring of supersonic valves with actuators, as well as hydraulic actuators themselves, including a hydraulic cylinder with a rod position sensor, an electronic nozzle controller, the information inputs of which are inputs for connecting to onboard systems of the aircraft and to the engine control system. Other inputs of the electronic controller are connected to the position sensors of the hydraulic cylinder rods, and the control outputs are connected to the actuators of the hydraulic actuator regulators (Demonstration nozzle with a variable thrust vector from ITP. TsIAM, Express information on foreign printing materials, ser .: Aircraft engine building, 1999, No. 44, October, pp. 1-8).

Известная система управления имеет недостаточно высокую надежность, поскольку не имеет средств управления соплом при отказе электронного регулятора сопла.The known control system has insufficient reliability because it does not have nozzle controls in case of failure of the electronic nozzle controller.

Технический результат - повышение надежности системы путем введения средств обеспечения перевода сопла в осесимметричное положение при отказе электронного регулятора сопла.The technical result is to increase the reliability of the system by introducing means to ensure the transfer of the nozzle to the axisymmetric position in case of failure of the electronic nozzle controller.

Указанный технический результат достигается тем, что система управления соплом с регулируемым вектором тяги авиационного газотурбинного двигателя, содержащая насос рабочей жидкости и подключенные к нему регуляторы гидроприводов, гидроприводы управляющего кольца сверхзвуковых створок, каждый из которых включает гидроцилиндр с датчиком положения штока, электронный регулятор, одни информационные входы которого являются входами для подключения к бортовым системам летательного аппарата и к системе управления двигателем, а другие подключены к датчикам положения штоков гидроцилиндров, его управляющие выходы подключены к регуляторам гидроприводов, дополнительно содержит последовательно включенные электрогидравлический клапан и управляющий золотник, подключенные к насосу, а каждый из гидроприводов - регулятор нейтрального положения штока гидроцилиндра с силовым входом и сливным выходом, кинематически связанный с штоком гидроцилиндра, и селектор, первый и второй входы которого гидравлически связаны, соответственно, с регулятором гидропривода и регулятором нейтрального положения штока гидроцилиндра, а выход - с гидроцилиндром, причем первый управляющий вход селектора и силовой вход регулятора нейтрального положения штока гидроцилиндра гидравлически связаны с управляющим золотником, а второй управляющий вход селектора и сливной выход регулятора нейтрального положения штока гидроцилиндра - с входом насоса рабочей жидкости, причем электронный регулятор снабжен дополнительным управляющим выходом, подключенным к электрогидравлическому клапану.The specified technical result is achieved by the fact that the nozzle control system with an adjustable thrust vector of an aircraft gas turbine engine, containing a working fluid pump and hydraulic drive regulators connected to it, hydraulic actuators of the control ring of supersonic valves, each of which includes a hydraulic cylinder with a rod position sensor, an electronic controller, some information the inputs of which are inputs for connecting to the on-board systems of the aircraft and to the engine control system, and other sub are connected to the position sensors of the hydraulic cylinder rods, its control outputs are connected to the hydraulic actuator controllers, additionally it contains an electro-hydraulic valve and a control valve connected to the pump in series, and each of the hydraulic actuators has a neutral cylinder position regulator with a power inlet and a drain outlet kinematically connected to the rod hydraulic cylinder, and a selector, the first and second inputs of which are hydraulically connected, respectively, with the hydraulic actuator regulator and the neutral regulator the position of the hydraulic cylinder rod, and the output - with the hydraulic cylinder, the first control input of the selector and the power input of the neutral position regulator of the hydraulic cylinder rod are hydraulically connected to the control spool, and the second control input of the selector and the drain output of the neutral position regulator of the hydraulic cylinder rod are connected to the input of the working fluid pump, moreover, the electronic controller is equipped with an additional control output connected to the electro-hydraulic valve.

На чертеже представлена структурная схема системы управления соплом с регулируемым вектором тяги газотурбинного двигателя.The drawing shows a structural diagram of a nozzle control system with an adjustable thrust vector of a gas turbine engine.

Система управления соплом содержит насос 1 рабочей жидкости, регуляторы 2, 3 и 4 гидроприводов, подключенные входами к насосу 1 по гидравлической линии 5, а также собственно гидроприводы 6, 7 и 8 управляющего кольца сверхзвуковых створок сопла с регулируемым вектором тяги (кольцо и сверхзвуковые створки не показаны). При этом каждый из гидроприводов включает гидроцилиндр 9 с датчиком 10 положения штока гидроцилиндра. Система управления содержит также электронный регулятор 11, информационный вход 12 которого предназначен для подключения к бортовым системам летательного аппарата (не показаны), например, к системе управления летательного аппарата, формирующей потребные значения углов тангажа и рыскания, а информационный вход 13 - для подключения к системе управления двигателем (не показана), например, к ее выходу, наличие сигнала на котором свидетельствует о том, что двигатель запущен (работает). Информационные входы 14, 15 и 16 электронного регулятора 11 подключены к выходам датчиков 10 положения штоков гидроцилиндров 9. Управляющие выходы 17, 18 и 19 электронного регулятора 11 подключены к регуляторам 2, 3 и 4 соответствующих гидроприводов 6, 7 и 8. Кроме того, система управления содержит последовательно включенные электрогидравлический клапан 20 и управляющий золотник 21 (на практике они могут размещаться в одном из регуляторов 2, 3 или 4), подключенные к выходу насоса 1 рабочей жидкости. Каждый из гидроприводов содержит регулятор 22 нейтрального положения штока гидроцилиндра 9 с силовым входом 23 и сливным выходом 24. Регулятор 22 кинематической связью 25 (показана пунктиром) связан, как и датчик положения 10, со штоком гидроцилиндра 9. Каждый гидропривод содержит также селектор 26 с первым и вторым управляющими входами и первым, и вторым входами селектируемых сигналов (гидравлических команд регулирования). Селектор в описываемом примере конкретного выполнения системы представляет собой гидравлическое распределительное устройство золотникового типа с двумя торцевыми управляющими полостями и золотником. Первый вход селектора 26 гидравлически связан с соответствующим данному гидроприводу 6, 7 или 8 регулятором 2, 3 или 4, а второй вход селектора 26 - с регулятором 22 нейтрального положения штока гидроцилиндра. Выход селектора 26 связан с гидроцилиндром 9, причем первый управляющий вход каждого селектора 26 и силовой вход каждого регулятора 22 нейтрального положения гидравлически связаны с управляющим золотником 21, а второй управляющий вход селектора 26 и сливной выход регулятора 22 нейтрального положения - с входом насоса 1 рабочей жидкости. При этом электронный регулятор 11 снабжен дополнительным управляющим выходом 27, подключенным к электрогидравлическому клапану 20.The nozzle control system contains a pump 1 of the working fluid, regulators 2, 3 and 4 of hydraulic actuators connected by inputs to the pump 1 through a hydraulic line 5, as well as the hydraulic actuators 6, 7 and 8 of the control ring of the supersonic nozzle leaf with an adjustable thrust vector (ring and supersonic leaf not shown). In addition, each of the hydraulic actuators includes a hydraulic cylinder 9 with a sensor 10 for the position of the hydraulic cylinder rod. The control system also contains an electronic controller 11, the information input 12 of which is intended to be connected to the on-board systems of the aircraft (not shown), for example, to the control system of the aircraft, which forms the required values of pitch and yaw angles, and the information input 13 is for connection to the system engine control (not shown), for example, to its output, the presence of a signal on which indicates that the engine is running (running). The information inputs 14, 15 and 16 of the electronic controller 11 are connected to the outputs of the sensors 10 of the position of the rods of the hydraulic cylinders 9. The control outputs 17, 18 and 19 of the electronic controller 11 are connected to the controllers 2, 3 and 4 of the corresponding hydraulic actuators 6, 7 and 8. In addition, the system The control contains a series-connected electro-hydraulic valve 20 and a control valve 21 (in practice, they can be placed in one of the regulators 2, 3 or 4) connected to the output of the pump 1 of the working fluid. Each of the hydraulic actuators contains a regulator 22 for the neutral position of the rod of the hydraulic cylinder 9 with a power input 23 and a drain outlet 24. The regulator 22 is connected by kinematic coupling 25 (shown by a dotted line) with the rod of the hydraulic cylinder 9. Each hydraulic actuator also contains a selector 26 with the first and the second control inputs and the first and second inputs of the selectable signals (hydraulic control commands). The selector in the described example of a specific embodiment of the system is a spool type hydraulic switchgear with two end control cavities and a spool. The first input of the selector 26 is hydraulically connected to the corresponding actuator 6, 7 or 8 by a regulator 2, 3 or 4, and the second input of the selector 26 is connected to the regulator 22 of the neutral position of the hydraulic cylinder rod. The output of the selector 26 is connected to the hydraulic cylinder 9, and the first control input of each selector 26 and the power input of each neutral controller 22 are hydraulically connected to the control valve 21, and the second control input of the selector 26 and the drain output of the neutral controller 22 are connected to the pump inlet 1 of the working fluid . In this case, the electronic controller 11 is equipped with an additional control output 27 connected to the electro-hydraulic valve 20.

Блоки 2, 3 и 4 - однотипны. Блоки 6, 7 и 8 - однотипны.Blocks 2, 3 and 4 are of the same type. Blocks 6, 7 and 8 are of the same type.

Система работает следующим образом. Рабочая жидкость (топливо) по гидравлической линии 5 от насоса 1 поступает к регуляторам 2, 3 и 4 гидроприводов управляющего кольца сверхзвуковых створок сопла с регулируемым вектором тяги. Электронный регулятор 11 на основании информации, поступающей на входы 12 и 13, формирует в соответствии с заданными алгоритмами и программами заданные значения положения штоков гидроцилиндров 9 гидроприводов 6 (7, 8). Сравнивая заданные значения положения с текущими, полученными на входах 14 (15, 16) от датчиков 10, регулятор 11 формирует сигнал рассогласования, который с управляющего выхода 17 (18, 19) поступает на соответствующий регулятор 2 (3, 4) гидропривода.The system operates as follows. The working fluid (fuel) through the hydraulic line 5 from the pump 1 enters the regulators 2, 3 and 4 of the hydraulic actuators of the control ring of the supersonic nozzle flaps with an adjustable thrust vector. The electronic controller 11, based on the information supplied to the inputs 12 and 13, generates, in accordance with the specified algorithms and programs, the set values of the position of the rods of the hydraulic cylinders 9 of the hydraulic actuators 6 (7, 8). Comparing the set position values with the current ones received at the inputs 14 (15, 16) from the sensors 10, the controller 11 generates a mismatch signal, which from the control output 17 (18, 19) is supplied to the corresponding hydraulic actuator controller 2 (3, 4).

При нормальной работе регулятора 11 сигнал на его выходе 27 присутствует и электрогидравлический клапан 20 перекрывает подвод рабочей жидкости от насоса 1 к управляющему золотнику 21, который в свою очередь отсекает подачу рабочей жидкости к силовому входу 23 регулятора 22 нейтрального положения штока гидроцилиндра 9 и первому управляющему входу селектора 26, сообщая их с сливной магистралью (не показана). В этом случае селектор 26 перепадом давлений между давлением рабочей жидкости с входа насоса 1 (здесь - давление за подкачивающим насосом, на чертеже не показан) и давлением в сливной магистрали удерживается в положении, обеспечивающем подвод рабочей жидкости с первого входа селектора в полости гидроцилиндра 9 от регулятора 2 (3, 4) гидропривода, а регулятор 22 нейтрального положения гидравлически отсечен от гидроцилиндра 9. Слив рабочей жидкости из регулятора 22 во всех случаях обеспечивается через сливной выход 24 на вход насоса 1.During normal operation of the regulator 11, a signal at its output 27 is present and the electro-hydraulic valve 20 blocks the supply of working fluid from the pump 1 to the control valve 21, which in turn cuts off the supply of the working fluid to the power input 23 of the neutral position of the hydraulic cylinder rod 9 and the first control input selector 26, communicating them with a drain line (not shown). In this case, the selector 26 is the differential pressure between the pressure of the working fluid from the inlet of the pump 1 (here is the pressure behind the booster pump, not shown in the drawing) and the pressure in the drain line is held in a position that ensures the supply of working fluid from the first inlet of the selector in the cavity of the hydraulic cylinder 9 from the hydraulic actuator 2 (3, 4), and the neutral position regulator 22 is hydraulically cut off from the hydraulic cylinder 9. In all cases, the working fluid is drained from the regulator 22 through the drain outlet 24 to the pump 1 inlet.

При отказе электронного регулятора 11 сигнал на его выходе 27 снимается, электрогидравлический клапан 20 открывает подвод рабочей жидкости от насоса 1 к управляющему золотнику 21. Последний под действием этого давления перекладывается в положение, обеспечивающее подачу рабочего тела к силовому входу 23 регулятора 22 нейтрального положения штока гидроцилиндра 9 и первому управляющему входу селектора 26 (каждого из гидроприводов 6-8). В этом случае селектор 26 перепадом давлений между давлением рабочего тела за насосом 1 и давлением с его входа перекладывается в положение, обеспечивающее подвод рабочего тела со второго входа селектора в полости гидроцилиндра 9 от регулятора 22 нейтрального положения, а соответствующий регулятор 2 (3, 4) гидравлически отсечен от гидроцилиндра 9. Таким образом, регулятор 22, связанный кинематической связью 25 с штоком гидроцилиндра 9, вступает в работу и обеспечивает поддержание нейтрального положения каждого из указанных штоков гидроцилиндров. Указанному положению штоков соответствует осесимметричное положение сверхзвуковых створок сопла с регулируемым вектором тяги.In case of failure of the electronic regulator 11, the signal at its output 27 is removed, the electro-hydraulic valve 20 opens the supply of working fluid from the pump 1 to the control valve 21. The latter, under the influence of this pressure, is shifted to a position that supplies the working fluid to the power input 23 of the regulator 22 of the neutral position of the hydraulic cylinder rod 9 and the first control input of the selector 26 (each of the hydraulic actuators 6-8). In this case, the selector 26 by the pressure difference between the pressure of the working fluid behind the pump 1 and the pressure from its inlet is shifted to a position that ensures the supply of the working fluid from the second input of the selector in the cavity of the hydraulic cylinder 9 from the regulator 22 of the neutral position, and the corresponding regulator 2 (3, 4) hydraulically cut off from the hydraulic cylinder 9. Thus, the regulator 22, connected by a kinematic connection 25 with the rod of the hydraulic cylinder 9, comes into operation and ensures the maintenance of the neutral position of each of these rods of the hydraulic cylinder at. The indicated position of the rods corresponds to the axisymmetric position of the supersonic nozzle flaps with an adjustable thrust vector.

Claims

A nozzle control system with an adjustable thrust vector of an aircraft gas turbine engine, containing a hydraulic fluid pump and hydraulic actuators connected to it, hydraulic actuators of the control ring of supersonic valves, each of which includes a hydraulic cylinder with a rod position sensor, an electronic controller, one of which information inputs are inputs for connecting to onboard systems of the aircraft and to the engine control system, while others are connected to the position sensors of the hydraulic cylinder rods, e the control outputs are connected to the hydraulic actuator regulators, characterized in that the system further comprises an electro-hydraulic valve and a control valve connected in series with the pump, and each of the hydraulic actuators has a neutral position regulator for the hydraulic cylinder rod with a power inlet and a drain outlet kinematically connected to the hydraulic cylinder rod, and selector, the first and second inputs of which are hydraulically connected, respectively, with the hydraulic actuator regulator and the neutral rod position regulator of the cylinder, and the output is with the hydraulic cylinder, the first control input of the selector and the power input of the regulator of the neutral position of the cylinder rod are hydraulically connected to the control spool, and the second control input of the selector and the drain output of the regulator of the neutral position of the cylinder rod are connected to the input of the working fluid pump, and the electronic controller equipped with an additional control output connected to the electro-hydraulic valve.