RU2468229C2 - Monitoring method of gas turbine engine control system - Google Patents
Monitoring method of gas turbine engine control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468229C2 RU2468229C2 RU2010146104/06A RU2010146104A RU2468229C2 RU 2468229 C2 RU2468229 C2 RU 2468229C2 RU 2010146104/06 A RU2010146104/06 A RU 2010146104/06A RU 2010146104 A RU2010146104 A RU 2010146104A RU 2468229 C2 RU2468229 C2 RU 2468229C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- fuel consumption
- minimum allowable
- specified
- current
- Prior art date
Links
Images
Abstract
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 контроля топливной системы ГТД, заключающийся в том, что после каждого полета и перед каждым вылетом контролируют отсутствие подтекания топлива и масла (И.В.Кеба «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М.: «Транспорт», 1976 г., с.96-97).A known method of controlling the fuel system of a gas turbine engine, which consists in the fact that after each flight and before each departure, the absence of leakage of fuel and oil is controlled (I.V. Keba "Flight operation of helicopter gas turbine engines", M .: "Transport", 1976, p. .96-97).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность с точки зрения обнаружения зарождающихся дефектов в топливной системе ГТД.The disadvantage of this method is its low efficiency in terms of detecting incipient defects in the fuel system of a gas turbine engine.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ контроля электронно-гидромеханической системы управления ГТД, заключающийся в том, что контролируют работоспособность электронного регулятора (ЭР) и при его отказе переводят управление ГТД на резервный гидромеханический регулятор (ГМР) (В.И. Васильев «Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов», М.: «Машиностроение», 1989 г., с.23-27).Closest to this invention in technical essence is a method of controlling an electronic hydromechanical control system for a gas turbine engine, which consists in controlling the operability of an electronic regulator (ER) and, if it fails, transfer the gas turbine engine control to a backup hydromechanical regulator (GMR) (V.I. Vasiliev "Automatic control and diagnostics of control systems of power plants of aircraft", M .: "Mechanical Engineering", 1989, p.23-27).
Недостатком этого способа является следующее.The disadvantage of this method is the following.
Система встроенного контроля (СВК) ЭР обеспечивает не 100% контроль состояния элементов САУ. У современных САУ, например двигателей ТВ3-117 ВМА-СБМ1 или ПС-90А2, коэффициент полноты контроля составляет 0,995.The built-in control system (ICS) of the ER does not provide 100% control of the state of the ACS elements. In modern self-propelled guns, for example, TV3-117 VMA-SBM1 or PS-90A2 engines, the control completeness coefficient is 0.995.
Это может привести к тому, что при незафиксированном отказе ЭР в полете возникнет аварийная ситуация.This can lead to the fact that an unplanned failure of the ER in flight will cause an emergency.
Это приводит к снижению надежности работы ГТД и, как следствие, снижению безопасности самолета.This leads to a decrease in the reliability of the gas turbine engine and, as a consequence, to a decrease in the safety of the aircraft.
Целью изобретения является повышение качества контроля системы управления ГТД и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности самолета.The aim of the invention is to improve the quality of control of the control system of a gas turbine engine 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 контроля электронно-гидромеханической системы управления ГТД, заключающемся в том, что контролируют работоспособность ЭР и при его отказе переводят управление ГТД на ГМР, дополнительно на взлете самолета при исправном ЭР по измеренным положению рычага управления двигателем, температуре и давлению воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, температуре газов за турбиной и частоте вращения ротора двигателя по известным зависимостям определяют заданный расход топлива в камеру сгорания (КС) двигателя, по измеренному положению дозатора топлива и первой заранее заданной зависимости, формируемой расчетно-экспериментальным путем, определяют текущий расход топлива в КС двигателя, по измеренным положению РУД и давлению воздуха на входе в двигатель и второй заранее заданной зависимости, формируемой расчетно-экспериментальным путем, определяют минимально допустимый расход топлива в КС для текущего режима работы двигателя и высоты полета самолета, сравнивают текущий расход топлива и минимально допустимый, если текущий расход топлива больше минимально допустимого, сравнивают заданный расход топлива и минимально допустимый, если заданный расход топлива становится меньше минимально допустимого, блокируют изменение текущего расхода топлива в течение наперед заданного времени, определяемого расчетно-экспериментальным путем, если по истечении этого времени заданный расход топлива не стал больше минимально допустимого, переводят управления двигателем на ГМР, формируют сигнал «Управление двигателем от ГМР» и подают его на табло в кабине пилота.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling the electronic-hydromechanical control system of a gas turbine engine, which consists in controlling the operation of the electric engine and, when it fails, the control of the gas engine is switched to GMR, additionally on take-off of the aircraft when the electric engine is operating according to the measured position of the engine control lever, temperature and the air pressure at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the gas temperature behind the turbine and the rotor speed of the engine rotor determine the specified fuel consumption from known dependencies the combustion chamber (KS) of the engine, according to the measured position of the fuel dispenser and the first predetermined dependence, formed by calculation and experimental methods, determine the current fuel consumption in the KS of the engine, from the measured position of the throttle and the air pressure at the engine inlet and the second predetermined dependence formed by calculation and experimental means, determine the minimum allowable fuel consumption in the compressor station for the current engine operating mode and aircraft altitude, compare the current fuel consumption and the minimum allowable, e if the current fuel consumption is greater than the minimum allowable, compare the specified fuel consumption and the minimum allowable, if the specified fuel consumption becomes less than the minimum allowable, block the change in the current fuel consumption for a predetermined time determined by the calculation-experimental method, if after this time the specified fuel consumption did not become more than the minimum allowable, transfer engine controls to GMP, form a signal "Engine control from GMP" and submit it to the panel in the saw cabin that one.
На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.The figure shows a diagram of a device that implements the inventive method.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), ЭР 2, блок 3 исполнительных механизмов, селектор 4 «электроника - гидромеханика», дозатор 5, к селектору 4 подключены распределительные золотники (РЗ) 6 и 7, управляющие положением гидроцилиндров привода входного направляющего аппарата компрессора (ВНА) и клапанов перепуска воздуха из-за компрессора (КПВ) соответственно, второй БД 8, подключенный к ГМР 9, выход которого подключен к селектору 4, блок 10 контроля, входы которого подключены к выходам блоков 1 и 8 и ЭР 2, первый выход - через электромагнит (ЭМ) 11 - к селектору 4, второй выход - к табло 12 «Управление двигателем от ГМР», третий выход - к ЭР 2.The device contains sequentially connected block 1 of sensors (DB),
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
ЭР 2 по информации из блока 1 по известным зависимостям (см., например, Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М.: «Машиностроение», 1976 г., с 123-144) формирует воздействия для управления дозатором 5 и золотниками 6 и 7.
То же самое делает ГМР 9 по информации из блока 8.GMR 9 does the same according to information from
Блок 10 по информации, получаемой из блока 1 и ЭР 2 известными способами (см., например, В.И. Васильев «Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов», М.: «Машиностроение», 1989 г., с.23-27) контролирует работоспособность ЭР 2.
При исправном ЭР 2 блок 10 формирует сигнал на ЭМ 11, ЭМ 11 переводит селектор 4 в положение «электроника». При этом положении селектора 4 к дозатору 5 и РЗ 6 и 7 подается управляющее воздействие от ЭР 2.With a
При отказе ЭР 2, обнаруженном блоком 10, сигнал с ЭМ 11 снимается, селектор 4 переводится в положение «гидромеханика», управление дозатором 5 и РЗ 6 и 7 переводится на ГМР 9.In case of failure of
При исправном ЭР 2 в блоке 10 дополнительно выполняются следующие операции.With a working
По информации, получаемой из БД 1, определяется режим взлета самолета. Например, в САУ СУ самолета Ан-140, в СУ которого входят два двигателя ТВ3-117 ВМА-СБМ1 производства ОАО «Мотор сич» г.Запорожье, Украина, признак «Взлетный режим» формируется при одновременном выполнении следующих условий:According to the information received from DB 1, the aircraft take-off mode is determined. For example, in the self-propelled guns of the SU of the An-140 aircraft, the SU of which includes two TV3-117 VMA-SBM1 engines manufactured by OJSC Motor Sich in Zaporizhia, Ukraine, the sign “Take-off mode” is formed while the following conditions are met:
- αруд ≥94° (положение РУД),- α ores ≥94 ° (position ORE),
иand
- наличие сигнала «Воздушный винт на промежуточном упоре».- the presence of the signal "propeller on the intermediate stop."
По измеренным положению рычага управления двигателем, температуре и давлению воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, температуре газов за турбиной и частоте вращения ротора двигателя по известным зависимостям определяют заданный расход топлива в КС двигателя.Based on the measured position of the engine control lever, the temperature and air pressure at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the gas temperature behind the turbine and the rotor speed of the engine rotor, the specified fuel consumption in the engine's CS is determined by known dependencies.
Так, например, в электронном регуляторе РЭД-2000 производства ОАО «СТАР», г.Пермь, являющемся ядром САУ двигателя ТВ3-117 ВМА-СБМ1, это делается следующим образом.So, for example, in the electronic regulator RED-2000 manufactured by STAR OJSC, Perm, which is the core of the self-propelled guns of the TV3-117 VMA-SBM1 engine, this is done as follows.
Вычисляются заданные значения регулируемых параметров двигателя:The calculated values of the adjustable engine parameters are calculated:
где nк - заданная частота вращения компрессора двигателя;where nк is the set rotation frequency of the engine compressor;
αРУД - положение РУД;α ORE - position of the ORE;
Т*ВХ - температура воздуха на входе в двигатель;T * BX - air temperature at the engine inlet;
Р*ВХ - давление воздуха на входе в двигатель.P * BX - air pressure at the engine inlet.
гдеWhere
nст - заданная частота вращения свободной турбины двигателя;nst is the set rotation frequency of a free engine turbine;
αРУД - положение РУД.α ORE - position of the ORE.
Вычисляются заданные значения ограничиваемых параметров двигателя:The calculated values of the limited engine parameters are calculated:
где Т*т - заданная температура газов перед свободнойwhere T * t is the given temperature of the gases before free
турбиной двигателя;engine turbine;
αРУД - положение РУД;α ORE - position of the ORE;
Т*ВХ - температура воздуха на входе в двигатель;T * BX - air temperature at the engine inlet;
Р*ВХ - давление воздуха на входе в двигатель.P * BX - air pressure at the engine inlet.
гдеWhere
Рк* - заданное давление воздуха за компрессором двигателя;P to * - set air pressure behind the engine compressor;
αРУД - положение РУД;α ORE - position of the ORE;
Р*ВХ - давление воздуха на входе в двигатель.P * BX - air pressure at the engine inlet.
гдеWhere
nВmax - максимально допустимая частота вращения компрессора двигателя;n Vmax - maximum permissible engine compressor speed;
гдеWhere
nСТmax - максимально допустимая частота вращения свободной турбины двигателя.nST max - maximum allowable speed of a free engine turbine.
Далее вычисленные по зависимостям 1-6 заданные значения параметров двигателя сравниваются с соответствующими им измеренными в БД 1. Вычисленные величины рассогласования селектируются по минимуму (выбирается минимальная величина).Next, the calculated values of the engine parameters calculated from dependencies 1-6 are compared with the corresponding values measured in DB 1. The calculated values of the mismatch are selected to a minimum (the minimum value is selected).
Выбранная минимальная величина селектируется по минимуму с заданными значениями, вычисленными по программам переходных режимов:The selected minimum value is selected at the minimum with the given values calculated according to the programs of transient modes:
где - заданное ускорение компрессора двигателя;Where - specified acceleration of the engine compressor;
αРУД - положение РУД;α ORE - position of the ORE;
Р*ВХ - давление воздуха на входе в двигатель.P * BX - air pressure at the engine inlet.
- приведенная по температуре воздуха на входе в двигатель частота вращения компрессора двигателя - given by the temperature of the air at the engine inlet, the engine compressor speed
гдеWhere
Gт - заданный расход топлива в КС двигателя;Gt is the given fuel consumption in the engine's CS;
Рk* - заданное давление воздуха за компрессором двигателя;P k * - set air pressure behind the engine compressor;
пр - приведенный параметр;pr - a given parameter;
nВДПР - приведенная по температуре воздуха на входе в двигатель частота вращения компрессора двигателя.n VDPR is the engine compressor speed shown in terms of the air temperature at the engine inlet.
При селекции используются соответствующие коэффициенты приведения рассогласований к безразмерному виду.During selection, the corresponding coefficients of reducing the mismatches to a dimensionless form are used.
Далее по отселектированной величине («ошибке регулирования») с помощью ПИД-алгоритма формируется заданный расход топлива в КС двигателя.Further, according to the selected value (“control error”), using the PID algorithm, the specified fuel consumption in the engine CS is formed.
Количественные характеристики, используемые в зависимостях 1 - 8, и величины коэффициентов, используемых при селекции и вычислении заданного положения дозатора, приведены в документе «Техническое задание «Система автоматического управления и контроля двигателя ТВ3-117-ВМА-СБМ1», ЗМКБ «Прогресс», г.Запорожье, 1999 г.The quantitative characteristics used in dependencies 1–8, and the values of the coefficients used in the selection and calculation of the set position of the dispenser, are given in the document “Terms of Reference“ Automatic control and monitoring system for the engine TV3-117-VMA-SBM1 ”, ZMKB“ Progress ”, Zaporozhye, 1999
Далее по измеренному с помощью БД 1 положению дозатора 5 топлива и первой заранее заданной зависимости, формируемой расчетно-экспериментальным путем, определяют текущий расход топлива в КС двигателя.Then, using the position of the
Пример такой зависимости для дозатора топлива агрегата HP-2000 производства ОАО «СТАР», г.Пермь, входящего в состав САУ двигателя ТВ3-117 ВМА-СБМ1, приведен в таблице 1.An example of such a dependence for the fuel dispenser of the HP-2000 unit manufactured by STAR OJSC, Perm, which is part of the self-propelled guns of the TV3-117 VMA-SBM1 engine, is shown in table 1.
Далее по измеренным положению РУД (αРУД) и давлению воздуха на входе в двигатель (Р*ВХ) и второй заранее заданной зависимости, формируемой расчетно-экспериментальным путем, определяют минимально допустимый расход топлива в КС для текущего режима работы двигателя и высоты полета самолета (Gт min).Next, by the measured throttle position (α throttle ) and the air pressure at the engine inlet (P * BX ) and the second predetermined dependence formed by calculation and experimental methods, the minimum allowable fuel consumption in the compressor station is determined for the current engine operating mode and aircraft flight altitude ( GT min).
Пример такой зависимости для двигателя ТВ3-117 ВМА-СБМ1, входящего в состав СУ самолета Ан-140, приведен в таблице 2.An example of such a dependence for the TV3-117 VMA-SBM1 engine, which is part of the An-140 aircraft SU, is shown in Table 2.
Далее сравнивают текущий расход топлива и минимально допустимый, если текущий расход топлива больше минимально допустимого, сравнивают заданный расход топлива и минимально допустимый, если заданный расход топлива становится меньше минимально допустимого, по команде блока 10 ЭР 2 блокирует изменение текущего расхода топлива в течение наперед заданного времени, определяемого расчетно-экспериментальным путем (для двигателя ТВ3-117 ВМА-СБМ1 это время составляет 1 с).Next, compare the current fuel consumption and the minimum allowable, if the current fuel consumption is greater than the minimum allowable, compare the set fuel consumption and the minimum allowable, if the set fuel consumption becomes less than the minimum allowable, by the command of
Если по истечении этого времени заданный расход топлива не стал больше минимально допустимого, по команде блока 10 с помощью электромагнита 11 и селектора 4 переводят управления двигателем на ГМР 9, формируют сигнал «Управление двигателем от ГМР» и подают его на табло 12 в кабине пилота.If, after this time, the specified fuel consumption does not exceed the minimum allowable, by the command of
Таким образом, обеспечивается повышение качества контроля системы управления ГТД в полете и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности самолета.Thus, improving the quality of control of the gas turbine engine control system in flight is ensured and, as a result, improving the reliability of the gas turbine engine and aircraft safety.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146104/06A RU2468229C2 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Monitoring method of gas turbine engine control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146104/06A RU2468229C2 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Monitoring method of gas turbine engine control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010146104A RU2010146104A (en) | 2012-05-20 |
RU2468229C2 true RU2468229C2 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=46230287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010146104/06A RU2468229C2 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Monitoring method of gas turbine engine control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468229C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638497C1 (en) * | 2017-03-09 | 2017-12-13 | АО "НПП "Темп" им.Ф.Короткова" | Method of gas-turbine engine control |
RU2661802C1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-07-19 | Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Monitoring method of gas turbine engine control system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5168447A (en) * | 1983-12-27 | 1992-12-01 | The Boeing Company | Engine trim control unit |
RU2063622C1 (en) * | 1992-02-25 | 1996-07-10 | Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" | Stand for testing engine installation automatic control system |
EP1619489A1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-01-25 | Techspace Aero | Test equipment for the development of an aircraft gas turbine engine |
RU2313677C1 (en) * | 2006-04-05 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of diagnosing two-channel automatic control system of gas-turbine engine |
RU2351909C2 (en) * | 2007-03-01 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Trial method of two-channel electronic system of gte automatic control with block of built in control |
RU2387856C2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method control aircraft gas turbine engine operation |
-
2010
- 2010-11-11 RU RU2010146104/06A patent/RU2468229C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5168447A (en) * | 1983-12-27 | 1992-12-01 | The Boeing Company | Engine trim control unit |
RU2063622C1 (en) * | 1992-02-25 | 1996-07-10 | Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" | Stand for testing engine installation automatic control system |
EP1619489A1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-01-25 | Techspace Aero | Test equipment for the development of an aircraft gas turbine engine |
RU2313677C1 (en) * | 2006-04-05 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of diagnosing two-channel automatic control system of gas-turbine engine |
RU2351909C2 (en) * | 2007-03-01 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Trial method of two-channel electronic system of gte automatic control with block of built in control |
RU2387856C2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method control aircraft gas turbine engine operation |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВАСИЛЬЕВ В.И. Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1989, с.23-27. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638497C1 (en) * | 2017-03-09 | 2017-12-13 | АО "НПП "Темп" им.Ф.Короткова" | Method of gas-turbine engine control |
RU2661802C1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-07-19 | Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" | Monitoring method of gas turbine engine control system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010146104A (en) | 2012-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10113487B2 (en) | Cascaded multi-variable control system for a turboshaft engine | |
US10040565B2 (en) | Single lever turboprop control systems and methods utilizing torque-based and power based scheduling | |
US8762025B2 (en) | Method and system for controlling a gas turbine and a gas turbine including such a system | |
US7647778B2 (en) | Engine arrangements and control | |
US20200277064A1 (en) | Degraded mode operation of hybrid electric propulsion systems | |
EP3738874A1 (en) | System and method for operating a rotorcraft | |
US9500138B1 (en) | Twin-engine rotorcrafts and load power sharing control systems thereof and methods for load power sharing control | |
US10822996B2 (en) | Gas turbine engine health determination | |
RU2466287C1 (en) | Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation | |
CN111216903A (en) | Integrated propeller and engine controller | |
Connolly et al. | Model-based control of a nonlinear aircraft engine simulation using an optimal tuner Kalman filter approach | |
RU2468229C2 (en) | Monitoring method of gas turbine engine control system | |
US8800295B2 (en) | Device and a method for regulating a turbine engine, and an aircraft | |
EP3753846B1 (en) | System and method for operating a multi-engine rotorcraft for ice accretion shedding | |
RU2365774C2 (en) | Control mode of twin-engine propulsion system | |
RU2464437C1 (en) | Control method of jet turbine double-flow engine with afterburner | |
RU2387856C2 (en) | Method control aircraft gas turbine engine operation | |
RU2425238C2 (en) | Gas turbine engine control device | |
RU2432476C2 (en) | Control method of electronic-hydraulic/mechanical control system of gas-turbine engine | |
RU2345234C2 (en) | Method of gas turbine engine control | |
RU2348824C2 (en) | Method for control of gas turbine engine | |
RU2417326C2 (en) | Method of control over gas turbine engine | |
RU2489592C1 (en) | Method of controlling fuel feed to gas turbine engine | |
RU2432475C2 (en) | Gas turbine engine control method | |
RU2387855C2 (en) | Method control aircraft gas turbine engine operation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |