RU2389890C2

RU2389890C2 - Control method of gas turbine engine with afterburner

Info

Publication number: RU2389890C2
Application number: RU2008117236/06A
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: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2010-05-20
Also published as: RU2008117236A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: in steady-state afterburner modes there additionally measured is pressure and temperature of gases in afterburner; pulsating influence on fuel flow, which is rising as to frequency, in afterburner is supplied; when efficiency of combustion of afterburner fuel determined by intermittent increase of gas pressure and temperature in afterburner increases, there recorded is frequency of pulsating influence on air flow through the engine, and afterburner fuel flow is reduced until gas temperature in afterburner decreases to reference one.

EFFECT: improving operating quality of ACS and increasing economy of turbojet engine with reheat in afterburner modes.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями с форсажной камерой сгорания (ТРДФ).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in electronic hydromechanical systems (ACS) for automatic control of gas turbine engines with afterburner combustion chamber (TRDF).

Известен способ управления ТРДФ, заключающийся в том, что по измеренному давлению воздуха за компрессором управляют расходом топлива в форсажную камеру (ФКС) сгорания (форсажного топлива) (Черкасов Б.А. Автоматика и регулирование ВРД. М., Машиностроение, 1965 г., с.60-74).A known method of controlling a turbofan engine, which consists in the fact that the measured air pressure behind the compressor controls the fuel consumption in the afterburner (FCC) of combustion (afterburner fuel) (Cherkasov B.A. Automation and regulation of the air-breathing engine. M., Engineering, 1965, p. 60-74).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает сохранение неизменным режима работы основного контура, влияние подачи форсажного топлива на перепад давлений на турбине не контролируется, что может привести к значительному отклонению температуры газов перед турбиной от расчетного значения. Это снижает надежность работы двигателя и приводит к ускоренной выработке его ресурса.The disadvantage of this method is that it does not ensure that the main circuit operating mode remains unchanged, the effect of afterburner fuel supply on the pressure drop across the turbine is not controlled, which can lead to a significant deviation of the gas temperature in front of the turbine from the calculated value. This reduces the reliability of the engine and leads to accelerated development of its resource.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ТРДФ, заключающийся в том, что по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению рычага управления двигателем (РУД), и расходу топлива в основную камеру (ОКС) сгорания (основной расход топлива) управляют расходом топлива в ФКС (Шляхтенко С.М. Теория ВРД. М., Машиностроение, 1975 г., с.303-308).Closest to this invention in technical essence is a method of controlling a turbofan engine, which consists in the fact that the measured air temperature at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the position of the engine control lever (ORE), and the fuel consumption in the main combustion chamber (ACS) (main fuel consumption) control the fuel consumption in the FCC (Shlyakhtenko S.M. Theory of the WFD. M., Engineering, 1975, p.303-308).

Недостатком этого способа является следующее.The disadvantage of this method is the following.

При таком управлении расходом форсажного топлива не удается добиться оптимального коэффициента избытка воздуха в ФКС, что снижает экономичность двигателя на форсажных режимах работы.With such control of afterburner fuel consumption, it is not possible to achieve the optimal coefficient of excess air in the FCC, which reduces the efficiency of the engine in afterburner operation modes.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение экономичности двигателя на форсажных режимах.The aim of the invention is to improve the quality of work of self-propelled guns and, as a result, increase the efficiency of the engine in afterburner modes.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ТРДФ, заключающемся в том, что по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению РУД и расходу топлива в ОКС сгорания управляют расходом топлива в ФКС, дополнительно на установившихся форсажных режимах измеряют давление и температуру газов в ФКС, подают возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход топлива в ФКС, в момент увеличения полноты сгорания форсажного топлива, определяемый по скачкообразному росту давления и температуры газов в ФКС, фиксируют частоту пульсирующего воздействия на расход топлива в ФКС и уменьшают расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной.This goal is achieved by the fact that in the control method of the turbofan engine, which consists in the fact that according to the measured air temperature at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the throttle position and the fuel consumption in the combustion ACS, the fuel consumption in the FCS is controlled, in addition, in steady-state afterburner modes the pressure and temperature of the gases in the FCC, serves a pulsating increasing frequency effect on the fuel consumption in the FCC, at the time of increasing the completeness of combustion of afterburner fuel, determined by the spasmodic increase in pressure and gas temperatures in FCC, fixed frequency pulsating impact on the fuel consumption and reduce the FCC afterburner fuel to flow until the gas temperature in the FCC decreases to the initial one.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.The drawing shows a diagram of a device that implements the inventive method.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), задатчик 2 режимов работы двигателя, сумматор 3, формирователь 4 управляющего воздействия на дозатор 5 форсажного топлива, второй вход сумматора 3 подключен к формирователю 6 пульсирующего воздействия на расход форсажного топлива, управляемый вход формирователя 6 подключен через анализатор 7 к БД 1.The device contains a series-connected sensor unit 1 (DB), a setter 2 of engine operation modes, an adder 3, a driver 4 of a control action on an afterburner fuel dispenser 5, a second input of an adder 3 is connected to a driver 6 of a pulsating effect on an afterburner fuel consumption, a controlled input of a driver 6 is connected through analyzer 7 to database 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

По измеренным с помощью БД 1 температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению РУД и расходу топлива в ОКС задатчик 2 формирует заданное значение расхода топлива в ФКС и с помощью формирователя 4 и дозатора 5 управляет расходом форсажного топлива.Based on the measured air temperature at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the position of the throttle and the fuel consumption in the ACS, the controller 2 generates a predetermined fuel consumption in the FCC and, using the former 4 and the dispenser 5, controls the afterburner fuel consumption.

При выходе двигателя на установившийся форсажный режим (минимальный форсаж, промежуточный форсаж, полный форсаж, режимы определяются по измеренным параметрам из БД 1 по известным алгоритмам) анализатор 7 фиксирует давление и температуру газов в ФКС и выдает команды в формирователь 6. По этой команде формирователь 6 через сумматор 3 подает возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход форсажного топлива.When the engine enters the established afterburner mode (minimum afterburner, intermediate afterburner, full afterburner, the modes are determined by the measured parameters from DB 1 according to well-known algorithms), the analyzer 7 records the pressure and temperature of the gases in the FCC and issues commands to the former 6. By this command, the former 6 through the adder 3 provides an increasing frequency pulsating effect on the consumption of afterburner fuel.

За счет пульсации топлива в ФКС повышается качество смесеобразования, состав топливовоздушной смеси приближается к стехиометрическому, повышается эффективность выгорания смеси. Это приводит к росту температуры и давления газа в ФКС, что фиксируется анализатором 7. По команде анализатора 7 формирователь 6 фиксирует частоту пульсирующего воздействия на расход форсажного топлива. Задатчик 2 при этом с помощью формирователя 4 и дозатора 5 уменьшает расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной.Due to fuel pulsation in the FCC, the quality of mixture formation increases, the composition of the air-fuel mixture approaches stoichiometric, and the efficiency of the mixture burns out. This leads to an increase in temperature and gas pressure in the FCC, which is recorded by analyzer 7. At the command of analyzer 7, shaper 6 fixes the frequency of the pulsating effect on the consumption of afterburning fuel. In this case, the setter 2, using the former 4 and the dispenser 5, reduces the afterburner fuel consumption until the gas temperature in the FCC decreases to the initial one.

Т.о., за счет повышения качества работы САУ обеспечивается повышение экономичности двигателя на форсажных режимах.Thus, by improving the quality of the self-propelled guns, it is possible to increase the efficiency of the engine in afterburner modes.

Claims

The method of controlling a gas turbine engine with afterburner combustion chamber (FCC), which consists in the fact that the measured air temperature at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the position of the engine control lever (ORE) and the fuel consumption in the main combustion chamber (ACS) (main fuel consumption) control the fuel consumption in the FCC, characterized in that in addition to the established afterburner modes, the pressure and temperature of the gases in the FCC are measured, a pulsating effect on the fuel consumption increasing in frequency is applied to FCC at the moment of increase in the completeness of combustion of afterburner fuel, determined by an abrupt increase in pressure and temperature of gases in the FCC, fix the frequency of the pulsating effect on the fuel consumption in FGC and reduce the consumption of afterburner fuel until the gas temperature in the FCC decreases to the initial one.