RU2425237C2

RU2425237C2 - Gas turbine engine control method

Info

Publication number: RU2425237C2
Application number: RU2008135181/06A
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: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2011-07-27
Also published as: RU2008135181A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention can be used in electronic hydro mechanical automatic control systems (ACS) of gas turbine engines (GTE). At operation on ER (electronic regulator) the level of high-energy γ-emission is controlled by means of warning device; when the latter is actuated, ER electric power supply is switched off; control of engine is switched over to HMR (hydro mechanical regulator) and hydro locking device of temporary type (HLDTT) is actuated and the time of rerun of which from stop to stop is certainly larger than time of action of high-energy γ-emission at nuclear explosion; HLDTT rerun is fixed by means of limit switch, electric power supply of ER is switched on, tested as per programmes stored in read-only memory (ROM), and in case ER is operable, engine control is switched over to ER.

EFFECT: improving operating quality of ACS, and improving GTE reliability and aircraft safety.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).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 (GTE).

Известен способ управления ГТД, заключающийся в том, что с целью повышения точности управления управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется в ограниченном диапазоне электронным корректором, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М.: «Транспорт», 1976 г., с.173.There is a known method of controlling a gas turbine engine, which consists in the fact that in order to increase the accuracy of control, the control action of the hydromechanical regulator is adjusted in a limited range by an electronic corrector, Keba I.V. “Flight operation of helicopter gas turbine engines”, M .: “Transport”, 1976, p. 173.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.The disadvantage of this method is its low efficiency.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, заключающийся в том, что в ЭР с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, в ГМР с помощью датчиков ГМР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР, формируют управляющее воздействие ГМР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, патент РФ №2345234 от 27.01.2009.Closest to the present invention, the technical essence is the method of controlling a gas turbine engine, which consists in the fact that in the ER using the ER sensors, the position of the engine control lever (ORE) and the SU parameters are measured, depending on the position of the ORE and the value of the SU parameters according to the control laws implemented in the ER, the control action of the ER is formed, in the GMR using the GMR sensors measure the position of the ore and the parameters of the control system, depending on the position of the ore and the value of the parameters of the control system according to the control laws implemented in the GMP, form the control in GMR impact, with a good ER, the GM control action is cut off with the help of a selector, and the ER control action is fed to the IE and control the engine, with the ER failure, the ER control action is cut off with the selector, and the GM control action is fed to the IE and control the engine, patent RF №2345234 dated January 27, 2009.

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

Электронно-гидромеханические САУ, реализующие такой способ управления ГТД, используются и для управления двигателями Ал-31Ф всех модификаций и Д-30Ф6. Эти двигатели входят в состав силовых установок самолетов Су-27, Су-30, Су-33, Су-34, МиГ-31, являющихся в настоящее время основными боевыми машинами ВВС РФ. В соответствии со своим назначением эти самолеты могут использоваться в зоне действия ОМП, и в частности, в зоне действия поражающих факторов ядерного взрыва (ЯВ), а именно жесткого γ-излучения. В момент воздействия жесткого γ-излучения на ЭР нормальная работа регулятора, как любого электронно-вычислительного устройства, невозможна. Перевод управления двигателем на ГМР в этот момент не происходит, т.к. работоспособность ЭР оценивает и обеспечивает отключение ЭР в случае его отказа и перевод управления на ГМР электронный блок встроенного контроля (БВК), который в этот момент тоже практически неработоспособен. Таким образом, может возникнуть ситуация, когда двигатель самолета, выполняющего боевую задачу, находится под управлением неисправного ЭР.Electronic-hydromechanical self-propelled guns that implement this method of controlling a gas turbine engine are also used to control Al-31F engines of all modifications and D-30F6. These engines are part of the power plants of the Su-27, Su-30, Su-33, Su-34, MiG-31 aircraft, which are currently the main combat vehicles of the Russian Air Force. In accordance with their purpose, these aircraft can be used in the area of WMD, and in particular, in the area of the damaging factors of a nuclear explosion (NW), namely, hard γ-radiation. At the moment of exposure to hard gamma radiation on the ER, the normal operation of the controller, like any electronic computing device, is impossible. The transfer of engine control to GMP at this moment does not occur, because Efficiency of the ER is evaluated and provided by shutdown of the ER in the event of its failure and the transfer of control to GMP electronic control unit built-in control (BVK), which at this moment is also practically inoperative. Thus, a situation may arise when the engine of an aircraft performing a combat mission is under the control of a faulty ER.

Это может привести к забросу параметров газогенератора (например, температуры газов перед турбиной), или к потере газодинамической устойчивости компрессора ГТД - помпажу, или выключению двигателя.This can lead to the overthrow of the gas generator parameters (for example, the temperature of the gases in front of the turbine), or to the loss of gas-dynamic stability of the gas turbine compressor - surging, or engine shutdown.

Это, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы ГТД и, как следствие, снижению безопасности полета летательного аппарата (ЛА).This, in turn, leads to a decrease in the reliability of the gas turbine engine and, as a consequence, to a decrease in the flight safety of the aircraft.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.The aim of the invention is to improve the quality of work of self-propelled guns and, as a result, increase the reliability of a gas turbine engine and the safety of an aircraft.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД, заключающемся в том, что в ЭР с помощью датчиков ЭР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, в ГМР с помощью датчиков ГМР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР, формируют управляющее воздействие ГМР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, дополнительно при работе на ЭР контролируют с помощью сигнализатора уровень жесткого γ-излучения, в момент срабатывания сигнализатора отключают электропитание ЭР, переводят управление двигателем на ГМР и включают гидроблокирующее устройство (ГУВТ) временного типа, время перекладки которого с упора на упор заведомо больше времени действия жесткого γ-излучения при ЯВ, фиксируют с помощью концевого выключателя перекладку ГУВТ, включают электропитание ЭР, проводят его тестирование по программам, хранящимся с постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), и, в случае если ЭР работоспособен, переводят управление двигателем на ЭР.This goal is achieved by the fact that in the control method of a gas turbine engine, which consists in the fact that in the ER with the help of ER sensors the position of the ore and the parameters of the control system are measured, depending on the position of the ore and the value of the parameters of the control system according to the control laws implemented in the ER, form the control effect of the ER , in the GMP, using the GMR sensors, measure the position of the ore and the control system parameters, depending on the position of the control system and the value of the control system parameters, according to the control laws implemented in the GMP, form the control action of the GMP, and, with a working ER, the cutoff is cut off the control action of GMR, and the control action of the ER is fed to the IE and the engine is controlled, if the ER fails, the control action of the ER is cut off with the help of the selector, and the control action of the GMR is fed to the IE and the engine is controlled, in addition, when working on the ER, the hard level is monitored γ-radiation, at the moment the detector is triggered, the power supply of the electric power is turned off, the engine control is transferred to the GMP and the temporary type hydraulic shut-off device (GWT) is turned on, the switching time which, from one emphasis to another, obviously has more time for the action of hard γ-radiation during nuclear explosions, they fix the switching of the GWT using the limit switch, turn on the power supply of the electric drive, test it using programs stored with read-only memory (ROM), and if the electronic control device efficient, transfer engine control to ER.

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 первый блок 1 датчиков (БД), ЭР 2, селектор 3 «электроника - гидромеханика», блок 4 исполнительных элементов (ИЭ), последовательно соединенные второй БД 5, ГМР 6, выход которого подключен к селектору 3, последовательно соединенные аккумулятор 7, первый ключ 8, первый электромагнит (ЭМТ) 9, ГУВТ 10, концевой выключатель (KB) 11, второй ключ 12, выход которого подключен к ЭР 2, сигнализатор 13 уровня жесткого γ-излучения, выход которого подключен к первому управляемому входу ключа 8 и через третий ключ 14 и второй ЭМТ 15 - к селектору 3, второй управляемый вход ключа 8 подключен к выходу KB 11, второй управляемый вход ключа 14 подключен к выходу БВК 16.The device contains a series-connected first block 1 of sensors (DB), ER 2, selector 3 "electronics - hydromechanics", block 4 of the Executive elements (IE), sequentially connected to the second DB 5, GMP 6, the output of which is connected to the selector 3, series-connected battery 7, the first key 8, the first electromagnet (EMT) 9, GUVT 10, limit switch (KB) 11, the second key 12, the output of which is connected to the ER 2, the signaling device 13 level of hard γ-radiation, the output of which is connected to the first controlled input of the key 8 and through the third key 14 and second EMT 15 - to the selector 3, the second controllable switch input 8 connected to the output 11 KB, the second control input key 14 connected to the output 16 IOO.

Устройство работает следующим образом. ЭР 2 по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Шляхтенко С.М. «Теория ВРД», М.: «Машиностроение», 1975 г., с.276-278, 346-347) формирует управляющее воздействие на ИЭ 4, которые осуществляют требуемые изменения расхода топлива в камеру сгорания двигателя, положения лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора и клапанов (КПВ) перепуска воздуха.The device operates as follows. ER 2 according to the signals of sensors from DB 1 according to known dependencies (see, for example, the book Shlyakhtenko S. M. "Theory of the WFD", M .: "Engineering", 1975, S. 276-278, 346-347) forms the control action on IE 4, which carry out the required changes in fuel consumption in the combustion chamber of the engine, the position of the blades of the inlet guide vane (VNA) of the compressor and valves (KPV) air bypass.

Работоспособность ЭР 2 оценивается БВК 16 по известным принципам (см., например, книгу Васильев В.И. «Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов», М.: «Машиностроение», 1989 г., с.123-145).The performance of ER 2 is evaluated by BVK 16 according to well-known principles (see, for example, the book by V. Vasiliev, “Automatic Control and Diagnostics of Aircraft Power Systems Control Systems,” Moscow: Mashinostroenie, 1989, p. 123-145 )

При исправном ЭР 2 селектор 3 находится в положении «электроника» и пропускает в блок 4 ИЭ управляющие команды ЭР 2.With a working ER 2, the selector 3 is in the “electronics” position and passes control commands of the ER 2 to the IE block 4.

При отказе ЭР 2, обнаруженном БВК 16, по команде БВК 16 селектор 3 перекладывается в положение «гидромеханика», в блок 4 ИЭ подается управляющее воздействие с выхода ГМР 6.In case of failure of ER 2 detected by BVK 16, at the command of BVK 16, selector 3 is shifted to the "hydromechanics" position, and control unit 4 is supplied from the output of GMP 6 to the IE unit 4.

При работе на ЭР 2 уровень жесткого γ-излучения контролируется с помощью сигнализатора 13. При превышении наперед заданного уровня жесткого γ-излучения сигнализатор 13 срабатывает, на его выходе появляется сигнал, по которому:When working on ER 2, the level of hard γ-radiation is monitored using a signaling device 13. When the predetermined level of hard γ-radiation is exceeded, the signaling device 13 is triggered, a signal appears at its output, according to which:

- размыкается ключ 14, ЭМТ 15 обесточивается и селектор 3 перекладывается в положение «гидромеханика», переводя управление двигателем на ГМР 6;- the key 14 is opened, EMT 15 is de-energized and selector 3 is shifted to the "hydromechanics" position, transferring engine control to GMP 6;

- размыкается ключ 12 и отключается электропитание ЭР 2;- the key 12 is opened and the power supply of the ER 2 is turned off;

- замыкается ключ 8, электропитание от аккумулятора 7 подается на ЭМТ 9, включается ГУВТ 10, начинается его перекладка с упора на упор.- the key 8 is closed, the power supply from the battery 7 is supplied to the EMT 9, the GUVT 10 is turned on, its re-starting from one extreme position to another begins.

Время перекладки ГУВТ 10 с упора на упор выбрано заведомо больше времени действия жесткого γ-излучения при ЯВ. Подробное описание ГУВТ приведено, например, в книге Башта Т.М. и др. «Гидравлика, гидромашины и гидроприводы», М.: «Машиностроение», 1982 г., с.356-374.The time taken to transfer the GWTT 10 from one stop to another was obviously chosen to be longer than the action time of hard γ-radiation in nuclear explosions. A detailed description of the police department is given, for example, in the book of T. Basht. and others. "Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives", M .: "Mechanical Engineering", 1982, S. 356-374.

Окончание действия жесткого γ-излучения фиксируют с помощью KB 11: ГУВТ 10 переложился с упора на упор и включил KB 11. На выходе KB 11 появляется сигнал, по которому:The termination of the action of hard γ-radiation is fixed using KB 11: the GUVT 10 shifted from lock to lock and turned on KB 11. At the output of KB 11, a signal appears along which:

- замыкается ключ 12 и включается электропитание ЭР 2;- closes the key 12 and turns on the power of the ER 2;

- размыкается ключ 8, электропитание от аккумулятора 7 снимается с ЭМТ 9, выключается ГУВТ 10 (возвращается в исходное положение).- the key 8 opens, the power supply from the battery 7 is removed from the EMT 9, the GUVT 10 is turned off (returns to its original position).

После включения электропитания ЭР 2 проводится его тестирование по программам, хранящимся в ПЗУ (на чертеже не показано), стойком к воздействию жесткого γ-излучения.After turning on the power of the ER 2, it is tested according to the programs stored in the ROM (not shown in the drawing), which is resistant to hard γ-radiation.

После окончания тестирования, в случае если ЭР 2 работоспособен, БВК 16 замыкает ключ 14, на ЭМТ 15 подается электропитание, и селектор 3 перекладывается в положение «электроника», переводя управление двигателем на ЭР 2.After testing, if ER 2 is operational, BVK 16 closes key 14, power is supplied to EMT 15, and selector 3 is shifted to the "electronic" position, transferring engine control to ER 2.

Таким образом, исключается ситуация, при которой управление двигателем находится под управлением неисправного ЭР, т.е. обеспечивается повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.Thus, a situation is excluded in which the engine control is under the control of a faulty ER, i.e. the quality of the self-propelled guns is improved and, as a result, the reliability of the gas turbine engine and the safety of the aircraft are improved.

Claims

The method of controlling a gas turbine engine, which consists in the fact that in the electronic controller (ER) using the ER sensors, the position of the engine control lever (ORE) and the power unit (SU) parameters are measured, depending on the position of the ORE and the value of the SU parameters according to the control laws implemented in the ER, the control action of the ER is formed, in the hydromechanical regulator (GMR) using the GMR sensors measure the position of the ore and the parameters of the control system, depending on the position of the ore and the value of the control parameters according to the laws of control implemented in GMP form the control action of the GMR, with a good ER using the selector, the control action of the GMR is cut off, and the control action of the ER is fed to the block of actuating elements (IE) and the engine is controlled, if the ER fails, the control effect of the ER is cut off with the selector, and the control action of the GMR is fed on IE and control the engine, characterized in that, in addition, when working on the ER control with the help of a signaling device, the level of hard γ-radiation, at the moment the indicator is triggered off They switch off the power supply of the ER, transfer the engine control to GMR and turn on the temporary-type hydraulic blocking device (ГУВТ), the transfer time of which from lock to lock is obviously longer than the action time of the hard γ-radiation during a nuclear explosion, fix the switching of the ГУВТ by means of the limit switch, turn on the power of the ER, carry out its testing according to the programs stored in a read-only memory (ROM), and, if the ER is operational, transfer the engine control to the ER.