RU2424439C1 - Method for protecting turboejector engine against stall - Google Patents

Method for protecting turboejector engine against stall Download PDF

Info

Publication number
RU2424439C1
RU2424439C1 RU2010100339/06A RU2010100339A RU2424439C1 RU 2424439 C1 RU2424439 C1 RU 2424439C1 RU 2010100339/06 A RU2010100339/06 A RU 2010100339/06A RU 2010100339 A RU2010100339 A RU 2010100339A RU 2424439 C1 RU2424439 C1 RU 2424439C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
protecting
channel
low pressure
bypass
Prior art date
Application number
RU2010100339/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Леонидович Письменный (RU)
Владимир Леонидович Письменный
Original Assignee
Владимир Леонидович Письменный
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 Владимир Леонидович Письменный filed Critical Владимир Леонидович Письменный
Priority to RU2010100339/06A priority Critical patent/RU2424439C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2424439C1 publication Critical patent/RU2424439C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: bypass to low pressure channel of gas ejector at closed inlet of the channel is performed. At total degree of pressure increase in conditions of takeoff 3.5÷4.0 of pressure increase degree in compressor before and after air takeoff are preferably equal. Bypass is preferably performed at flight speeds of less than two Mach numbers. Fuel can be supplied to low pressure channel of gas ejector.
EFFECT: possibility of excluding emission of hot gas to compressor inlet without deteriorating the engine characteristics.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению.The invention relates to aircraft engine manufacturing.

Известен турбоэжекторный двигатель (патент RU 2190772, МПК 7 F02C 3/32, 1999 г.), содержащий входное устройство, компрессор, основную камеру сгорания, турбину, газовый эжектор, канал высокого давления которого с одной стороны соединен с компрессором через основную камеру сгорания, а с другой - с турбиной через камеру смешения, канал низкого давления с одной стороны соединен с атмосферой через входное устройство, а с другой - с турбиной через камеру смешения, форсажную камеру сгорания, выходное устройство.Known turbojet engine (patent RU 2190772, IPC 7 F02C 3/32, 1999) containing an input device, a compressor, a main combustion chamber, a turbine, a gas ejector, the high pressure channel of which is connected on one side to the compressor through the main combustion chamber, and on the other hand, with a turbine through the mixing chamber, the low pressure channel is connected to the atmosphere on the one hand through the inlet device, and on the other hand, with the turbine through the mixing chamber, afterburner, and the outlet device.

В турбоэжекторном двигателе (ТРДЭ) существует вероятность попадания горячих газов на вход в компрессор (через канал низкого давления газового эжектора), что может привести к помпажу двигателя. Выброс газов происходит при запирании эжектора, когда размеры струи эжектирующего газа становятся равными размерам поперечного сечения камеры смешения (коэффициент эжекции m=0).In a turbojet engine (TRDE), there is a possibility of hot gases entering the compressor inlet (through the low pressure channel of the gas ejector), which can lead to surging of the engine. The gas ejection occurs when the ejector is blocked, when the dimensions of the jet of ejection gas become equal to the dimensions of the cross section of the mixing chamber (ejection coefficient m = 0).

Целью изобретения является исключение возможности возникновения помпажа ТРДЭ по причине попадания горячих газов на вход в компрессор.The aim of the invention is to eliminate the possibility of surge TRDE due to the ingress of hot gases at the inlet to the compressor.

Известен воздушно-реактивный двигатель (свидетельство на полезную модель RU 22311, 2002 г.), в котором используется вентилятор, часть воздуха которого через канал низкого давления газового эжектора перепускается в камеру смешения.A known jet engine (certificate of utility model RU 22311, 2002), which uses a fan, part of the air through a low pressure channel of the gas ejector is transferred to the mixing chamber.

Известен способ регулирования осевого компрессора перепуском воздуха из средних ступеней (Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей./Под ред. С.М.Шляхтенко. М.: Машиностроение, 1987, рис.4.13, с.119). Перепуск воздуха (выпуск воздуха) осуществляется на пониженных частотах вращения ротора (запуск, малый газ). Способ позволяет повысить запасы устойчивости компрессора.A known method of controlling an axial compressor by air bypass from the middle stages (Theory and calculation of jet engines. / Under the editorship of S.M. Shlyakhtenko. M.: Engineering, 1987, Fig. 4.13, p.119). Air bypass (air exhaust) is carried out at reduced rotor speeds (start, low gas). The method allows to increase the stability margins of the compressor.

Поставленная цель достигается тем, что на скоростях полета менее двух чисел Маха воздух из средних ступеней компрессора перепускается в канал низкого давления газового эжектора, вход в который при этом закрывается.The goal is achieved by the fact that at flight speeds of less than two Mach numbers, air from the middle stages of the compressor is transferred to the low pressure channel of the gas ejector, the entrance to which is closed.

Предпочтительно при суммарной степени повышения давления в условиях взлета 3,5÷4,0 степени повышения давления в компрессоре до и после отбора воздуха равны.Preferably, with a total degree of pressure increase under take-off conditions of 3.5 ÷ 4.0, the degrees of pressure increase in the compressor before and after air sampling are equal.

Предпочтительно перепуск осуществляется на скоростях полета менее двух чисел Маха.Preferably, the bypass is carried out at flight speeds of less than two Mach numbers.

Предпочтительно в канал низкого давления газового эжектора подается топливо.Preferably, fuel is supplied to the low pressure channel of the gas ejector.

Сущность изобретения состоит в том, что перепад полных давлений между каналами высокого и низкого давлений газового эжектора при перепуске воздуха уменьшается (при равенстве степеней повышения давления в компрессоре до и после отбора перепад давлений становится менее критического), что ведет к увеличению коэффициента эжекции (более чем в два раза) - исключает возможность запирания камеры смешения (выброс горячих газов).The essence of the invention lies in the fact that the differential pressure between the high and low pressure channels of the gas ejector decreases when the air is bypassed (if the degree of increase in pressure in the compressor is equal before and after selection, the pressure drop becomes less critical), which leads to an increase in the ejection coefficient (more than twice) - excludes the possibility of locking the mixing chamber (emission of hot gases).

На скоростях полета М>2 коэффициент эжекции в ТРДЭ становится более 10%, при котором запирание камеры смешения не происходит.At flight speeds M> 2, the ejection coefficient in the turbofan engine becomes more than 10%, at which the mixing chamber does not lock.

Для повышения тяги двигателя в канал низкого давления газового эжектора может быть подано дополнительное топливо. В этом случае горение топлива будет происходить с обеих сторон камеры сгорания.To increase engine thrust, additional fuel can be supplied to the low pressure channel of the gas ejector. In this case, the combustion of fuel will occur on both sides of the combustion chamber.

На фиг.1 изображена схема ТРДЭ, иллюстрирующая способ защиты двигателя от помпажа.Figure 1 shows a diagram of TRDE, illustrating a method of protecting the engine from surging.

На фиг.2 изображена характеристика газового эжектора в системе ТРДЭ.Figure 2 shows the characteristic of the gas ejector in the TRDE system.

ТРДЭ состоит из входного устройства 1, компрессора 2, канала низкого давления газового эжектора 3 (второй контур), заслонки 4, основной камеры сгорания 5, камеры смешения 6, турбины 7, выходного устройства 8. Степень повышения давления в компрессоре в условиях взлета составляет 3,5÷4,0 (Письменный В.Л. Концепция газотурбинного двигателя для гиперзвуковых скоростей полета. // Полет, 2009, №8, с.19-23).TRDE consists of an input device 1, a compressor 2, a low pressure channel of a gas ejector 3 (second circuit), a damper 4, a main combustion chamber 5, a mixing chamber 6, a turbine 7, an output device 8. The degree of increase in pressure in the compressor under take-off conditions is 3 5 ÷ 4.0 (Written V.L.Concept of a gas turbine engine for hypersonic flight speeds. // Polet, 2009, No. 8, p.19-23).

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На скоростях полета М<2 заслонка 4 перекрывает вход в канал 3 и открывает доступ воздуха из средних ступеней компрессора в тот же канал 3 (фиг.1, верхний вид). При этом расход воздуха через канал 3 увеличивается. Увеличение расхода воздуха связано с ростом производительности первых ступеней компрессора, которая оказывается выше той, которую имел двигатель до момента открытия заслонки 4. Увеличение расхода воздуха через канал 3 ведет к увеличению коэффициента эжекции до 10% и более, при котором запирание камеры смешения не происходит.At flight speeds M <2, the shutter 4 blocks the entrance to the channel 3 and opens the air from the middle stages of the compressor to the same channel 3 (Fig. 1, top view). In this case, the air flow through the channel 3 increases. The increase in air flow rate is associated with an increase in the productivity of the first stages of the compressor, which turns out to be higher than that which the engine had before opening the damper 4. An increase in air flow through channel 3 leads to an increase in the ejection coefficient to 10% or more, at which the mixing chamber does not lock.

Конечно, перепуск воздуха на максимальных частотах вращения ухудшает характеристики компрессора (переводит компрессор на нерасчетный режим работы), однако на характеристиках двигателя это практически не отражается до скоростей полета М≈2. Ухудшение характеристик компрессора компенсируется увеличением расхода воздуха и снижением потерь в камере смешения (скорости истечения газа из первого и второго контуров - дозвуковые).Of course, bypassing air at maximum rotational speeds degrades the compressor's performance (puts the compressor on an off-design mode of operation), but this practically does not affect the characteristics of the engine up to flight speeds of M≈2. The deterioration of compressor characteristics is compensated by an increase in air flow rate and a decrease in losses in the mixing chamber (subsonic flow rates of gas from the first and second circuits).

На скоростях М>2 эффект компенсации исчезает, но при этом коэффициент эжекции ТРДЭ уже выше 10%, что исключает запирание камеры смешения. Заслонка 4 возвращается в исходное положение (фиг.1, нижний вид).At speeds M> 2, the compensation effect disappears, but at the same time, the ejection coefficient of the TRDE is already higher than 10%, which excludes locking of the mixing chamber. The damper 4 is returned to its original position (figure 1, bottom view).

На фиг.2 изображена характеристика эжектора в системе ТРДЭ (πэж - степень повышения давления в эжекторе, πк - степень повышения давления в компрессоре, m - коэффициент эжекции). Здесь кривая г-г, соединяющая предельные точки линий πк=const, является линией критических режимов, кривая р-р - рабочей линией. Момент закрытия заслонки 4 отмечен на характеристике горизонтальной линией. Видно, что перепуск воздуха позволяет исключить режимы работы эжектора с низкими запасами устойчивости (штрихпунктирные линии).Figure 2 shows the characteristic of the ejector in the TRDE system (π ej is the degree of increase in pressure in the ejector, π to is the degree of increase in pressure in the compressor, m is the ejection coefficient). Here the curve rg connecting the limit points of the lines π to = const is the line of critical regimes, the curve rr is the working line. The closing moment of the shutter 4 is marked on the characteristic by a horizontal line. It can be seen that the air bypass allows to exclude the operation modes of the ejector with low stability margins (dash-dotted lines).

Применение способа позволяет повысить безопасность полетов при использовании турбоэжекторных двигателей.The application of the method improves flight safety when using turbojet engines.

Claims (4)

1. Способ защиты турбоэжекторного двигателя от помпажа, заключающийся в перепуске воздуха из средних ступеней компрессора, отличающийся тем, что перепуск осуществляется в канал низкого давления газового эжектора при закрытом входе в канал.1. A method of protecting a turbojet engine from surging, which consists in bypassing air from the middle stages of the compressor, characterized in that the bypass is carried out in the low pressure channel of the gas ejector with a closed entrance to the channel. 2. Способ защиты турбоэжекторного двигателя от помпажа по п.1, отличающийся тем, что при суммарной степени повышения давления в условиях взлета 3,5÷4,0 степени повышения давления в компрессоре до и после отбора воздуха равны.2. The method of protecting the turbojet engine from surge according to claim 1, characterized in that, with a total degree of pressure increase under take-off conditions of 3.5 ÷ 4.0, the degrees of pressure increase in the compressor before and after air sampling are equal. 3. Способ защиты турбоэжекторного двигателя от помпажа по п.1, отличающийся тем, что перепуск осуществляется на скоростях полета менее двух чисел Маха.3. A method of protecting a turbojet engine from surge according to claim 1, characterized in that the bypass is carried out at flight speeds of less than two Mach numbers. 4. Способ защиты турбоэжекторного двигателя от помпажа по п.1, отличающийся тем, что в канал низкого давления газового эжектора подается топливо. 4. A method of protecting a turbojet engine from surge according to claim 1, characterized in that fuel is supplied to the low pressure channel of the gas ejector.
RU2010100339/06A 2010-01-11 2010-01-11 Method for protecting turboejector engine against stall RU2424439C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010100339/06A RU2424439C1 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Method for protecting turboejector engine against stall

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010100339/06A RU2424439C1 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Method for protecting turboejector engine against stall

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2424439C1 true RU2424439C1 (en) 2011-07-20

Family

ID=44752603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010100339/06A RU2424439C1 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Method for protecting turboejector engine against stall

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2424439C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557830C2 (en) * 2012-07-20 2015-07-27 Юрий Васильевич Дробышевский Creation of propulsive force for aircraft displacement and turbojet to this end

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557830C2 (en) * 2012-07-20 2015-07-27 Юрий Васильевич Дробышевский Creation of propulsive force for aircraft displacement and turbojet to this end

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6030940B2 (en) System and method for active clearance control
US7950218B2 (en) Bypass turbomachine with artificial variation of its throat section
US7231770B2 (en) Onboard supplemental power system at varying high altitudes
CA2499675C (en) Methods and apparatus for operating gas turbine engines
US7089744B2 (en) Onboard supplemental power system at varying high altitudes
CA2531741C (en) Methods and apparatus for operating gas turbine engines
EP2930330A1 (en) Gas turbine engine
EP2994633B1 (en) Secondary nozzle for jet engine
JP5604521B2 (en) How to operate an adaptive core engine
RU2659133C2 (en) Turbofan reducer engine, which is equipped with the low pressure system for controlling the aircraft environment
US20170218852A1 (en) Inlet bleed heat system and method of assembling the same
US11884414B2 (en) Supersonic aircraft turbofan engine
US20200386408A1 (en) Aircraft engine and method of operation thereof
GB1313841A (en) Gas turbine jet propulsion engine
US20200102913A1 (en) Auxiliary device for three air flow path gas turbine engine
RU2424439C1 (en) Method for protecting turboejector engine against stall
WO2014158243A1 (en) Multi-passage diffuser with reactivated boundry layer
CN103967650A (en) Turbofan engine
RU2011119958A (en) DIAGNOSTIC METHOD OF A TURBOREACTIVE TWO-CIRCUIT ENGINE WITH FLOW MIXING
CN103967617A (en) Turboprop engine
CN116201656B (en) Turbojet propulsion power system suitable for hypersonic cruising of unmanned aerial vehicle
RU2645373C1 (en) Turbo-jet engine and control method thereof
RU2253745C2 (en) Three-circuit gas-turbine engine
JP2000220524A (en) Variable cycle engine of bleed air method
RU2193099C2 (en) Gas turbine engine boosting method