RU2627627C1 - Aero bypass turbofan engine control method - Google Patents
Aero bypass turbofan engine control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627627C1 RU2627627C1 RU2016132672A RU2016132672A RU2627627C1 RU 2627627 C1 RU2627627 C1 RU 2627627C1 RU 2016132672 A RU2016132672 A RU 2016132672A RU 2016132672 A RU2016132672 A RU 2016132672A RU 2627627 C1 RU2627627 C1 RU 2627627C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- behind
- low
- pressure
- low pressure
- rotational speed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления двухвальными турбореактивными двигателями с регулируемыми направляющими компрессора низкого давления.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in electronic-hydromechanical systems for automatic control of twin-shaft turbojet engines with adjustable guides of the low-pressure compressor.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является известный способ управления газотурбинным двигателем, в котором измеряют частоту вращения ротора низкого давления (РНД), положение рычага управления двигателем РУД, температуру воздуха на входе в двигатель, температуру газов за турбиной низкого давления, регулируют частоту вращения ротора низкого давления, дозируют расход топлива в камеру сгорания, регулируют величину угла установки входных направляющих аппаратов компрессора низкого давления.The closest to this invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a known method for controlling a gas turbine engine, in which the rotational speed of the low pressure rotor (RND), the position of the throttle control lever of the engine, the temperature of the air at the engine inlet, the temperature of the gases behind the low pressure turbine are measured , regulate the rotational speed of the low pressure rotor, meter the fuel consumption in the combustion chamber, adjust the angle of installation of the input guide vanes of the compress ora low pressure.
В известном устройстве поддерживают заданное значение одного из параметров двигателя (частоту вращения РНД, РВД, температуру за турбиной) посредством изменения расхода топлива.The known device maintains a predetermined value of one of the engine parameters (speed of the low pressure switch, high pressure switch, temperature behind the turbine) by changing the fuel consumption.
Система, реализующая приведенный выше способ, содержит последовательно соединенные: блок датчиков температуры газов за турбиной низкого давления (дат. Ттв), частоты вращения ротора низкого давления (дат. Npнд), температуры воздуха на входе в двигатель (дат. Твх), задатчики параметров ГТД (задатчик частоты вращения РНД (Задат. Npнд), задатчик температуры за турбиной (Задат. Ттв)), блоки регуляторов частоты вращения РНД (рег-р Npнд) и температуры за турбиной (рег-р Ттв), селектор минимума (MIN) и устройство управления расходом топлива (УУ Gт).The system that implements the above method contains in series: a block of gas temperature sensors behind a low-pressure turbine (DTT), rotational speed of a low-pressure rotor (DPC), air temperature at the engine inlet (DTX), parameter settings GTE (RND speed setter (Set Npnd), temperature setter behind the turbine (Set. Ttv)), blocks of regulators of the RND speed (set Npnd reg) and temperature behind the turbine (Ttr set), minimum selector (MIN) and a fuel management device (UU GT).
В процессе работы, в зависимости от измеренной датчиком Твх температуры на входе ГТД, задатчиками формируются соответственно заданные Npнд и Tтв. Блоки регулятора, сравнивая заданные значения с измеренными датчиками, рассчитывают необходимое воздействие на дозатор расхода топлива для поддержания каждого из параметров соответственно. Селектор минимума выбирает минимальное воздействие и подает его на дозатор расхода топлива, который обеспечивает изменение расхода топлива для поддержания заданного задатчиком значения.In the process, depending on the temperature measured at the TBX input by the TBx sensor, the setpoints Npnd and Ttv are set accordingly. The controller blocks, comparing the set values with the measured sensors, calculate the necessary effect on the fuel consumption meter to maintain each of the parameters, respectively. The minimum selector selects the minimum effect and feeds it to the fuel metering device, which provides a change in fuel consumption to maintain the value set by the master.
/RU 115832 U1, «НЛП «Темп» им. Ф. Короткова, 10.05.2012// RU 115832 U1, "NLP Temp them. F. Korotkova, 05/10/2012 /
Если в области максимальных режимов двигателя есть ограничения на диапазон частот вращения компрессора, например, из-за резонансов лопаток, такой способ управления не является оптимальным, так как не позволяет поддерживать частоту вращения ниже или выше области резонанса. Снижение частоты вращения нежелательно из-за потери тяги, возможность повышения частоты вращения ограничена предельно допустимой температурой газов за турбиной.If in the region of maximum engine conditions there are restrictions on the range of compressor rotation frequencies, for example, due to the resonances of the blades, this control method is not optimal, since it does not allow maintaining the rotation frequency below or above the resonance region. A decrease in the rotational speed is undesirable due to loss of traction; the possibility of increasing the rotational speed is limited by the maximum permissible temperature of the gases behind the turbine.
Задачей предлагаемого изобретения является исключение работы двигателя в зоне резонанса и повышение таким образом ресурса работы при сохранении тяги.The objective of the invention is the exclusion of engine operation in the resonance zone and thus increasing the service life while maintaining traction.
Ожидаемый технический результат заключается в достижении максимального значения тяги при наличии ограничений на значения регулируемых параметров и/или управляющих воздействий.The expected technical result is to achieve maximum thrust when there are restrictions on the values of the adjustable parameters and / or control actions.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что в способе регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя, включающем измерение частоты вращения ротора низкого давления, температуры воздуха на входе в двигатель и температуры газов за турбиной низкого давления, регулирование частоты вращения ротора низкого давления, дозирование расхода топлива в камеру сгорания и изменение площади критического сечения реактивного сопла, согласно изобретению дополнительно измеряют давление газа за турбиной низкого давления, определяют отношение давлений за компрессором и за турбиной низкого давления, для каждого значения температуры воздуха на входе в двигатель устанавливают нижнее и верхнее предельно допустимые значения частоты вращения ротора низкого давления при допустимом уровне напряжений в рабочих лопатках, а регулирование частоты вращения ротора низкого давления производят путем регулирования расхода топлива в камеру сгорания и изменения площади критического сечения реактивного сопла (PC), определяемой по отношению давлений за компрессором и за турбиной низкого давления, при этом регулирование частоты вращения производят до достижения частоты вращения ротора низкого давления предельно допустимых значений.The expected technical result is achieved in that in a method for controlling an aircraft turbojet bypass engine, including measuring the rotational speed of the low pressure rotor, the air temperature at the engine inlet and the temperature of the gases behind the low pressure turbine, adjusting the rotational speed of the low pressure rotor, dosing the fuel consumption into the combustion chamber and changing the critical cross-sectional area of the jet nozzle, according to the invention, the gas pressure behind the low-pressure turbine is additionally measured I, determine the pressure ratio behind the compressor and behind the low-pressure turbine, for each air temperature at the inlet of the engine, set the lower and upper maximum permissible rotational speeds of the low-pressure rotor at an acceptable voltage level in the working blades, and the low-speed rotor rotational speed is controlled by adjusting the fuel consumption in the combustion chamber and changing the area of the critical section of the jet nozzle (PC), determined by the ratio of the pressures behind the compressor and behind the low-pressure turbine, while the speed control is performed until the rotational speed of the low-pressure rotor reaches the maximum permissible values.
Допустимый уровень напряжений - такой уровень напряжений, при котором возможна кратковременная работа в течение 5-10 с, или суммарное время работы за ресурс двигателя не должно превышать 3-5 минут.Permissible voltage level is such a voltage level at which short-term operation for 5-10 s is possible, or the total operating time for the engine resource should not exceed 3-5 minutes.
Частота вращения ротора низкого давления двигателя определяется расходом топлива. Ограничение по температуре задает максимально допустимое значение расхода топлива и, как следствие, максимальное значение частоты вращения РНД. Достижение заданной частоты вращения выше зоны резонанса достигается за счет управления площадью критического сечения реактивного сопла. Номинальное положение створок сопла, определяющих площадь критического сечения, формируется в зависимости от заданного значения отношения давления газа за компрессором к давлению газа за турбиной низкого давления (степени расширения давления на турбине - Пт), которое зависит от температуры на входе в двигатель. При открытии створок PC относительно номинального значения частота вращения повышается. Необходимо определить величину открытия створок PC от номинального положения, которая обеспечит повышение частоты вращения до заданного значения. Рассчитать эту величину для всех условий работы с учетом изменения характеристик по мере выработки ресурса двигателя невозможно. Поэтому задача решается дополнительным регулятором, который открывает створки PC до достижения заданного значения частоты вращения.The rotational speed of the low pressure rotor of the engine is determined by fuel consumption. The temperature limit sets the maximum allowable value of fuel consumption and, as a consequence, the maximum value of the speed of the RND. Achieving a predetermined speed above the resonance zone is achieved by controlling the critical cross-sectional area of the jet nozzle. The nominal position of the nozzle flaps, which determine the critical cross-sectional area, is formed depending on the set value of the ratio of the gas pressure behind the compressor to the gas pressure behind the low-pressure turbine (degree of expansion of pressure on the turbine - Fri), which depends on the temperature at the engine inlet. When you open the sash PC relative to the nominal value, the speed increases. It is necessary to determine the amount of opening of the shutters PC from the nominal position, which will ensure an increase in the speed to a predetermined value. It is impossible to calculate this value for all operating conditions, taking into account changes in characteristics as the engine reaches its life. Therefore, the problem is solved by an additional regulator, which opens the shutters PC to achieve a predetermined speed value.
Сущность заявленного изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2.The essence of the claimed invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.
На фиг. 1 представлена схема системы регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя.In FIG. 1 is a diagram of a control system for an aircraft turbojet bypass engine.
На фиг. 2 представлена зависимость заданного значения частоты вращения от температуры на входе в двигатель.In FIG. 2 shows the dependence of the set value of the rotational speed on the temperature at the engine inlet.
Система регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя (фиг. 1) оснащена датчиками измерения параметров его работы, задатчиками измеряемых параметров и регуляторами параметров ГТД:The regulation system of an aircraft turbojet dual-circuit engine (Fig. 1) is equipped with sensors for measuring its operation parameters, measured value adjusters, and gas-turbine engine parameters regulators:
1 - газотурбинный двигатель,1 - gas turbine engine,
2 - датчик температуры газов за турбиной низкого давления,2 - gas temperature sensor behind the low pressure turbine,
3 - датчик частоты вращения ротора низкого давления,3 - speed sensor rotor low pressure,
4 - датчик температуры воздуха на входе в двигатель,4 - air temperature sensor at the engine inlet,
5 - датчик давления газа за компрессором (Pk),5 - gas pressure sensor behind the compressor (Pk),
6 - датчик давления газа за турбиной низкого давления (Ртв),6 - gas pressure sensor behind the low pressure turbine (Ptv),
7 - задатчик температуры газов за турбиной низкого давления,7 - gas temperature setpoint behind the low pressure turbine,
8 - задатчик частоты вращения ротора низкого давления,8 - speed controller rotor low pressure,
9 - задатчик степени расширения газов на турбинах (отношение давления газа за компрессором к давлению газа за турбиной низкого давления),9 - adjuster of the degree of expansion of gases on the turbines (the ratio of the gas pressure behind the compressor to the gas pressure behind the low pressure turbine),
10 - ограничитель температуры газов (Тг) за турбиной низкого давления,10 - gas temperature limiter (Tg) behind the low pressure turbine,
11 - регулятор частоты вращения ротора низкого давления,11 - speed controller of the low pressure rotor,
12 - управляемый ключ,12 - managed key,
13 - суммирующий усилитель,13 is a summing amplifier,
14 - компаратор,14 - comparator,
15 - регулятор Пт степени расширения газов на турбинах,15 - regulator Fri the degree of expansion of gases in turbines,
16 - селектор минимума,16 - minimum selector,
17 - дозатор топлива,17 - fuel dispenser,
18 - привод створок PC (ДРС).18 - drive leaf PC (DLS).
Заданный режим работы двигателя поддерживается регулятором частоты вращения компрессора низкого давления 11, который сравнивает заданное задатчиком 8 и измеренное датчиком 3 значения частоты вращения и формирует управляющий сигнал на дозатор топлива 17.The specified engine operating mode is supported by the speed controller of the low-
Задатчик 8 формирует заданное значение в зависимости от измеренной датчиком 4 температуры на входе в двигатель ниже или выше области резонанса. Зависимость заданного значения частоты вращения от температуры на входе в двигатель выбирается расчетным путем из условия достижения оптимальных параметров двигателя, характер зависимости представлен на фиг. 2.The
Ограничитель температуры газов за турбиной 10 сравнивает заданное задатчиком 7 и измеренное датчиком 2 значения температуры газов за турбиной и формирует выходной сигнал управления дозатором на снижение расхода топлива при превышении максимально допустимого значения температуры газов. Снижение расхода происходит до тех пор, пока температура не снизится до допустимого значения.The gas temperature limiter behind the
Селектор минимума 16 выбирает меньшее из выходных сигналов регулятора частоты вращения 11 и ограничителя температуры газов 10 значение и подает его на вход дозатора топлива 17. При этом, пока температуры газов за турбиной ниже заданного задатчиком 7 максимально допустимого значения, выходной сигнал селектора минимума 16 равен выходу регулятора частоты вращения 11. При этом обеспечивается поддержание заданного задатчиком частоты вращения 8 значение частоты. При достижении максимального значения температуры газов селектор минимума выбирает выходной сигнал ограничителя температуры газов 10, и частота вращения начинает снижаться ниже заданного задатчиком частоты 8 значения.The
Задатчик Пт формирует заданное значение положения створок PC в зависимости от измеренной датчиком 4 температуры на входе в двигатель. Регулятор Пт 15 по измеренному датчиком 5 давлению газа за компрессором и датчиком 6 давлению газа за турбиной низкого давления рассчитывает фактическое значение Пт и сравнивает его с заданным задатчиком Пт 9 и формирует сигнал управления на привод створок PC 18 для поддержания заданного значения перепада.The setpoint Fri generates a set value for the position of the shutters PC depending on the temperature at the engine inlet measured by the
Если выход селектора минимума 16 равен выходу регулятора частоты вращения 11, входы компаратора 14 равны, и его выходной сигнал равен логическому нулю. При этом ключ 12 разомкнут, и выход суммирующего усилителя 13 равен его входу. При этом створки PC устанавливаются в положение, формируемое задатчиком 9.If the output of the
Если температура газов за турбиной достигла максимально значения и выход селектора минимума 16 равен выходу ограничителя температуры 10, разность выходных сигналов селектора минимума 16 и регулятора частоты вращения 11 становится положительной. При этом на выходе компаратора 14 формируется логический сигнал, равный 1. Этот сигнал поступает на управляющий вход управляемого ключа 12, который замыкается и подает положительный выходной сигнал регулятора частоты вращения на суммирующий вход суммирующего усилителя 13. Заданное значение Пт увеличивается, и регулятор положения 15 открывает створки PC. В результате частота вращения компрессора повышается до тех пор, пока не достигнет заданного задатчиком частоты 8 значения.If the gas temperature behind the turbine reaches its maximum value and the output of the minimum 16 selector is equal to the output of the
Предлагаемый способ регулирования позволяет исключить работу двигателя в зоне резонанса, достичь максимальное значение тяги при наличии ограничений на значения регулируемых параметров и/или управляющих воздействий.The proposed control method allows to exclude engine operation in the resonance zone, to achieve the maximum thrust value if there are restrictions on the values of the adjustable parameters and / or control actions.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132672A RU2627627C1 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Aero bypass turbofan engine control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132672A RU2627627C1 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Aero bypass turbofan engine control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2627627C1 true RU2627627C1 (en) | 2017-08-09 |
Family
ID=59632587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016132672A RU2627627C1 (en) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Aero bypass turbofan engine control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2627627C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691287C1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-06-11 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Control method of aircraft turbojet engine |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4296601A (en) * | 1979-08-23 | 1981-10-27 | Otis Elevator Company | Electronic fuel control system |
RU19556U1 (en) * | 2001-04-06 | 2001-09-10 | Константинов Сергей Валентинович | AIRCRAFT POWER INSTALLATION CONTROL SYSTEM AND TURBOREACTIVE ENGINE REGULATION SYSTEM |
US6568166B2 (en) * | 2000-12-22 | 2003-05-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Back-up control apparatus for turbo machine |
RU2372505C2 (en) * | 2007-12-20 | 2009-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Wireless fail-safe electronic control system of gas turbine engine |
RU115832U1 (en) * | 2011-12-14 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени котрой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации | GAS-TURBINE ENGINE CONTROL SYSTEM |
RU2574213C1 (en) * | 2014-10-14 | 2016-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Control over dual-flow turbojet engine with augmenter |
-
2016
- 2016-08-09 RU RU2016132672A patent/RU2627627C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4296601A (en) * | 1979-08-23 | 1981-10-27 | Otis Elevator Company | Electronic fuel control system |
US6568166B2 (en) * | 2000-12-22 | 2003-05-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Back-up control apparatus for turbo machine |
RU19556U1 (en) * | 2001-04-06 | 2001-09-10 | Константинов Сергей Валентинович | AIRCRAFT POWER INSTALLATION CONTROL SYSTEM AND TURBOREACTIVE ENGINE REGULATION SYSTEM |
RU2372505C2 (en) * | 2007-12-20 | 2009-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Wireless fail-safe electronic control system of gas turbine engine |
RU115832U1 (en) * | 2011-12-14 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени котрой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации | GAS-TURBINE ENGINE CONTROL SYSTEM |
RU2574213C1 (en) * | 2014-10-14 | 2016-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Control over dual-flow turbojet engine with augmenter |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691287C1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-06-11 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Control method of aircraft turbojet engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9133772B2 (en) | Fuel system | |
US20110016876A1 (en) | Method for the control of gas turbine engines | |
US10890117B2 (en) | Fluid supply system for turbine engine, including an adjustable flow pump and a fluid metering device | |
US7992392B2 (en) | Method for regulating the flow rate of fuel to a turboshaft engine in acceleration or in deceleration | |
JP2012518116A (en) | Method and system for controlling a gas turbine, and a gas turbine including such a system | |
US8915088B2 (en) | Fuel control method for starting a gas turbine engine | |
US9303566B2 (en) | Method for optimizing the control of a free turbine power package for an aircraft, and control for implementing same | |
EP3472445B1 (en) | Method for controlling fuel distribution in a gas turbine engine with multiple combustion zones | |
JP2017505403A (en) | Method for operating a gas turbine at partial load | |
KR101843698B1 (en) | Control device, system, and control method | |
RU2623849C1 (en) | Aeronautic bypass turbofan engine control method | |
RU2627627C1 (en) | Aero bypass turbofan engine control method | |
JP5843515B2 (en) | Gas turbine, gas turbine control device, and power generation system | |
JPS63131844A (en) | Revolving speed control device for internal combustion engine | |
EP2846021B1 (en) | Two-shaft gas turbine | |
JP3849071B2 (en) | Operation method of gas turbine equipment | |
RU2623605C1 (en) | Control method of aircraft jet turbine bypass engine | |
JP2017145701A (en) | Gas turbine control device, gas turbine control method, and gas turbine | |
RU2634997C2 (en) | Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system | |
RU2691287C1 (en) | Control method of aircraft turbojet engine | |
US11486316B2 (en) | Method and system for adjusting a variable geometry mechanism | |
US11333070B2 (en) | Gas turbine engine and methods of operating same | |
EP1990521A1 (en) | Pressure dynamics reduction within a gas turbine engine | |
RU2696516C1 (en) | Control method of two-shaft gas turbine engine with adjustable guide vanes of compressor and fan | |
WO2019138709A1 (en) | Fuel supply system, gas turbine, electricity generation plant, control method, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |