RU2637153C1 - Method of operation of three-circuit turbojet engine - Google Patents
Method of operation of three-circuit turbojet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637153C1 RU2637153C1 RU2016126560A RU2016126560A RU2637153C1 RU 2637153 C1 RU2637153 C1 RU 2637153C1 RU 2016126560 A RU2016126560 A RU 2016126560A RU 2016126560 A RU2016126560 A RU 2016126560A RU 2637153 C1 RU2637153 C1 RU 2637153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit
- engine
- afterburner
- compressed air
- fed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
- F02K3/075—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type controlling flow ratio between flows
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
- F02K3/077—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type the plant being of the multiple flow type, i.e. having three or more flows
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в системах управления силовой установкой летательных аппаратов, оснащенной трехконтурным турбореактивным двигателем с форсажной камерой.The invention relates to the field of aviation technology and can be used in control systems of an aircraft power plant equipped with a three-circuit turbojet engine with afterburner.
Одним из требований к силовым установкам транспортной и гражданской авиации является экономичность работы двигателя в условиях длительных полетов при обеспечении требуемых уровней полетной тяги с учетом ограничений по габаритным размерам. Одним из основных направлений повышения топливной экономичности турбореактивных двигателей является снижение удельного расхода топлива за счет повышения степени двухконтурности двигателей. Однако реализация высоких значений степени двухконтурности в турбореактивных двигателях ограничено существенным повышением габаритных характеристик. Поэтому наиболее перспективным направлением совершенствования турбореактивных двигателей является создание многоконтурного двигателя с регулированием степени двухконтурности в зависимости от режима его работы.One of the requirements for power plants of transport and civil aviation is the efficiency of the engine in conditions of long flights while ensuring the required levels of flight thrust, taking into account restrictions on overall dimensions. One of the main directions of increasing the fuel efficiency of turbojet engines is to reduce specific fuel consumption by increasing the bypass ratio of engines. However, the implementation of high values of the bypass ratio in turbojet engines is limited by a significant increase in overall characteristics. Therefore, the most promising direction for improving turbojet engines is the creation of a multi-circuit engine with regulation of the bypass ratio depending on the mode of its operation.
Известен способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя, заключающийся в том, что сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока, поток первого контура подают в камеру сгорания, выхлопные газы из которой подают в турбины высокого и низкого давления и далее - в основное реактивное сопло, поток второго контура смешивают в смесителе с потоком первого контура, подают в камеру сгорания и в основное реактивное сопло, поток третьего контура через распределительное устройство подают в сопло третьего контура, задают основные и переходные режимы работы двигателя, контролируют параметры работы двигателя и регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха (заявка WO 2011/038188).A known method of operation of a three-circuit turbojet engine, which consists in the fact that the compressed air from the adaptive fan is divided into three streams, the flow of the primary circuit is supplied to the combustion chamber, the exhaust gases from which are fed to high and low pressure turbines and then to the main jet nozzle, flow the second circuit is mixed in the mixer with the flow of the primary circuit, fed to the combustion chamber and the main jet nozzle, the flow of the third circuit through the switchgear is fed to the nozzle of the third circuit, new and transient engine operation modes, control engine operation parameters and regulate engine operation by switching from a three-circuit operation scheme to a two-circuit operation scheme and vice versa, as well as by changing the degree of the bypass engine by switching the direction of compressed air flows by distribution devices (application WO 2011/038188).
В известном способе работы управление третьим контуром с отдельным входом и двухъярусной ступенью вентилятора осуществляется с помощью регулируемых направляющих аппаратов вентилятора, независимых для каждого яруса. Воздух третьего контура в предложенной схеме направляется в проточный тракт за критическое сечение основного сопла. Основным недостатком предложенной схемы является использование отдельного входа в канал третьего контура и двухъярусной лопатки вентилятора, что на режимах с выключенным третьим контуром создает дополнительный отбор мощности от ротора низкого давления, снижает экономичность двигателя и ограничивает возможности использования третьего контура на различных режимах работы двигателя.In the known method of operation, the control of the third circuit with a separate input and a two-tier fan stage is carried out using adjustable fan guides that are independent for each tier. The air of the third circuit in the proposed scheme is directed into the flow path for a critical section of the main nozzle. The main disadvantage of the proposed scheme is the use of a separate entrance to the channel of the third circuit and a two-tier fan blade, which in modes with the third circuit turned off creates additional power take-off from the low-pressure rotor, reduces the efficiency of the engine and limits the possibility of using the third circuit in various modes of engine operation.
Известен способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой, заключающийся в том, что сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока, поток первого контура подают в газогенератор, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления, а от нее в основное реактивное сопло, поток второго контура подают через форсажную камеру в реактивное сопло, поток третьего контура подают в сопло третьего контура, задают основные и переходные режимы работы двигателя, в качестве параметров работы двигателя контролируют расход топлива по времени и значения частоты вращения ротора газогенератора и ротора низкого давления и регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры (патент US 4080785).A known method of operation of a three-circuit turbojet engine with an afterburner, which consists in the fact that the compressed air from the adaptive fan is divided into three flows, the flow of the primary circuit is supplied to a gas generator, exhaust gases from which are fed to a low pressure turbine, and from it to the main jet nozzle, the flow of the second circuit is fed through the afterburner to the jet nozzle, the flow of the third circuit is fed to the nozzle of the third circuit, the main and transient modes of the engine are set, as the parameters of the engine To control the fuel consumption in time and the rotational speed of the gas generator rotor and low pressure rotor and regulate the operation of the engine by switching from a three-circuit operation scheme to a two-circuit operation scheme and vice versa, as well as by changing the degree of a two-circuit engine by switching the direction of compressed air flow to the switchgear and turning it on afterburner (patent US 4080785).
В известном способе работы с помощью регулируемого смесителя происходит управление расходом воздуха в каналах второго и третьего контуров для получения требуемых характеристик двигателя. Недостатком данного способа является использование третьего контура только на дозвуковых скоростях, что не позволяет повысить экономичность двигателя на форсированных режимах его работы.In the known method of operation using an adjustable mixer, the air flow in the channels of the second and third circuits is controlled to obtain the required engine characteristics. The disadvantage of this method is the use of the third circuit only at subsonic speeds, which does not allow to increase the efficiency of the engine in forced modes of operation.
Известен также способ работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой, заключающийся в том, что сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока, поток первого контура подают в газогенератор, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления, а от нее через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло, поток второго контура подают через форсажную камеру в основное реактивное сопло, поток третьего контура подают в сопло третьего контура, задают основные и переходные режимы работы двигателя, в качестве параметров работы двигателя контролируют температуру торможения потока воздуха на входе в двигатель, расход топлива по времени и значения частоты вращения ротора турбины и регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры (патент US 9279388).There is also known a method of operating a three-circuit turbojet engine with an afterburner, which consists in the fact that the compressed air from the adaptive fan is divided into three streams, the primary circuit flow is fed to a gas generator, the exhaust gases from which are fed to a low pressure turbine, and from it through a mixer and afterburner the chamber into the main jet nozzle, the flow of the second loop is fed through the afterburner to the main jet nozzle, the flow of the third loop is fed into the nozzle of the third loop, the main and transition modes of operation are set You, as the engine operation parameters, control the braking temperature of the air flow at the engine inlet, the fuel consumption in time and the values of the turbine rotor speed and regulate the engine operation by switching from a three-circuit operation scheme to a two-circuit operation scheme and vice versa, as well as by changing the degree of the bypass engine by switching the direction of the compressed air flow by the switchgear and turning on the afterburner into the operation (patent US 9279388).
В известном способе работы решается задача регулирования работы вентилятора таким образом, чтобы обеспечить постоянный поток сжатого воздуха на входе в двигатель при изменении тяги двигателя на разных режимах его работы. Для этого осуществляется контроль таких параметров, характеризующих работу двигателя, как расход воздуха на входе в двигатель, запас устойчивости компрессора высокого давления. Эти параметры невозможно измерить в полете, они могут быть получены оценочным путем при использовании дополнительных входных данных. К недостаткам известного способа следует отнести и то, что в нем отсутствует возможность подачи потока сжатого воздуха третьего контура через форсажную камеру в основное реактивное сопло, что существенно ограничивает возможность повышения экономичности двигателя.In the known method of operation, the problem of regulating the operation of the fan is solved in such a way as to ensure a constant flow of compressed air at the engine inlet when the engine thrust changes in different modes of operation. For this, control is carried out of such parameters characterizing the operation of the engine as the air flow at the engine inlet, the stability margin of the high-pressure compressor. These parameters cannot be measured in flight; they can be obtained by estimation using additional input data. The disadvantages of this method include the fact that there is no possibility of supplying a compressed air stream of the third circuit through the afterburner to the main jet nozzle, which significantly limits the possibility of increasing the efficiency of the engine.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ работы турбореактивного двигателя с форсажной камерой, который содержит признаки, совпадающие с существенными признаками описываемого изобретения, а именно: сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока, поток первого контура подают в газогенератор, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления, а от нее через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло, поток второго контура подают через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло, поток третьего контура через распределительное устройство подают либо в сопло третьего контура, либо через форсажную камеру в основное реактивное сопло, задают основные и переходные режимы работы двигателя, в качестве параметров работы двигателя контролируют температуру торможения потока воздуха на входе в двигатель, расход топлива по времени и значения частоты вращения ротора газогенератора и ротора низкого давления, а регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры, причем на малом, взлетном и максимальном режимах, а также на переходных режимах без форсирования двигателя его работу осуществляют по двухконтурной схеме, а поток сжатого воздуха третьего контура направляют в канал второго контура, а на крейсерском режиме работы без форсирования двигателя поток сжатого воздуха третьего контура через канал третьего контура подают в сопло третьего контура (патент US 4064692).The closest analogue of the invention is a method of operating a turbojet engine with an afterburner, which contains features that match the essential features of the described invention, namely: compressed air from an adaptive fan is divided into three streams, the flow of the primary circuit is supplied to a gas generator, the exhaust gases from which are fed into low pressure turbine, and from it through the mixer and afterburner to the main jet nozzle, the secondary circuit flow is fed through the mixer and afterburner to the main react main nozzle, the flow of the third circuit through the switchgear is fed either to the nozzle of the third circuit or through the afterburner to the main jet nozzle, the main and transient modes of engine operation are set, the braking temperature of the air flow at the engine inlet is controlled as engine operation parameters, in time and frequency of rotation of the rotor of the gas generator and the low-pressure rotor, and regulate the engine by switching from a three-circuit operation scheme to a two-circuit operation scheme and It is clear, as well as by changing the degree of the bypass of the engine by switching the direction of compressed air flows by the switchgear and turning on the afterburner, and in the small, take-off and maximum modes, as well as in transition modes without boosting the engine, it operates according to the double-circuit, and the flow of compressed the air of the third circuit is sent to the channel of the second circuit, and in cruising mode without boosting the engine, the flow of compressed air of the third circuit through the channel of the third circuit round served in the nozzle of the third circuit (patent US 4064692).
В известном способе поток сжатого воздуха третьего контура используется только для перепуска из середины адаптивного вентилятора к основному реактивному соплу без возможности направлять воздух третьего контура в форсажную камеру непосредственно из канала третьего контура. При этом использование канала третьего контура в известном способе ограничивается дозвуковыми дроссельными режимами работы двигателя и не позволяет расширить возможности двигателя на основных и переходных режимах с форсированием его работы, что существенно снижает экономичность работы двигателя на этих режимах и не позволяет повысить полетную тягу на максимальных режимах с форсированием двигателя.In the known method, the compressed air stream of the third circuit is used only for bypassing from the middle of the adaptive fan to the main jet nozzle without the ability to direct the air of the third circuit into the afterburner directly from the channel of the third circuit. Moreover, the use of the channel of the third circuit in the known method is limited to subsonic throttle modes of the engine and does not allow to expand the capabilities of the engine in the main and transition modes with boosting its operation, which significantly reduces the efficiency of the engine in these modes and does not allow to increase flight thrust at maximum modes with engine boost.
Техническим результатом изобретения является повышение максимальной полетной тяги на максимальных и переходных режимах работы с форсированием двигателя при сохранении показателей расхода топлива.The technical result of the invention is to increase the maximum flight thrust at maximum and transient modes of operation with boosting the engine while maintaining fuel consumption.
Этот технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой, заключающегося в том, что сжатый воздух из адаптивного вентилятора разделяют на три потока, поток первого контура подают в газогенератор, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления, а от нее через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло, поток второго контура подают через смеситель и форсажную камеру в основное реактивное сопло, поток третьего контура через распределительное устройство подают либо в сопло третьего контура, либо через форсажную камеру в основное реактивное сопло, задают основные и переходные режимы работы двигателя, в качестве параметров работы двигателя контролируют температуру торможения потока воздуха на входе в двигатель, расход топлива по времени и значения частоты вращения ротора газогенератора и ротора низкого давления и регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры, причем на малом, взлетном и максимальном режимах, а также на переходных режимах без форсирования двигателя его работу осуществляют по двухконтурной схеме, а поток сжатого воздуха третьего контура направляют в канал второго контура, а на крейсерском режиме работы без форсирования двигателя поток сжатого воздуха третьего контура через канал третьего контура подают в сопло третьего контура.This technical result is achieved due to the fact that when implementing the method of operation of a three-circuit turbojet engine with afterburner, which consists in the fact that the compressed air from the adaptive fan is divided into three streams, the flow of the primary circuit is supplied to a gas generator, the exhaust gases from which are fed to a low turbine pressure, and from it through the mixer and afterburner to the main jet nozzle, the flow of the second circuit is fed through the mixer and afterburner to the main jet nozzle, the flow of the third loop either a third circuit nozzle or through an afterburner into the main jet nozzle are fed through a switchgear, the main and transient engine operating modes are set, the braking temperature of the air flow at the engine inlet, the fuel consumption in time and the rotation speed are controlled as engine operation parameters the rotor of the gas generator and the rotor of low pressure and regulate the operation of the engine by switching from a three-circuit operation scheme to a two-circuit operation scheme and vice versa, as well as by changing the degree of engine contour by switching distributors of the direction of compressed air flow and turning on the afterburner, and in small, take-off and maximum modes, as well as in transition modes without boosting the engine, it operates according to a two-circuit scheme, and the compressed air flow of the third circuit is sent to the channel the second circuit, and in cruising operation without boosting the engine, the compressed air stream of the third circuit through the channel of the third circuit is fed into the nozzle of the third circuit pa
Согласно изобретению на максимальном и переходных режимах работы с форсированием двигателя поток сжатого воздуха третьего контура подают непосредственно из канала третьего контура через форсажную камеру в основное реактивное сопло, а открытие и закрытие распределительных устройств для подключения и отключения канала третьего контура осуществляют по значениям приведенной частоты вращения ротора низкого давления.According to the invention, at maximum and transient modes of operation with boosting the engine, the third circuit compressed air flow is supplied directly from the third circuit channel through the afterburner to the main jet nozzle, and the opening and closing switchgears for connecting and disconnecting the third circuit channel are carried out according to the values of the reduced rotor speed low pressure.
Существенность отличительных признаков способа работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой подтверждается тем, что только совокупность всех действий и операций, описывающая изобретение позволяет, получить технический результат изобретения - повышение максимальной полетной тяги турбореактивного двигателя на максимальных и переходных режимах с форсированием двигателя при сохранении параметров расхода топлива.The significance of the distinguishing features of the method of operation of a three-circuit turbojet engine with an afterburner is confirmed by the fact that only the totality of all actions and operations describing the invention allows to obtain the technical result of the invention - increasing the maximum flight thrust of a turbojet engine at maximum and transient conditions with boosting the engine while maintaining fuel consumption parameters .
Пример реализации способа работы трехконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой поясняется чертежами, гдеAn example implementation of a three-circuit turbojet engine with afterburner is illustrated by drawings, where
на фиг. 1 представлен общий вид трехконтурного турбореактивного двигателя с изменяемым рабочим процессом;in FIG. 1 shows a general view of a three-circuit turbojet engine with a variable working process;
на фиг. 2 представлена схема работы двигателя в двухконтурном режиме;in FIG. 2 shows a diagram of the engine in dual-circuit mode;
на фиг. 3 представлена схема работы двигателя в трехконтурном режиме с подачей потока сжатого воздуха третьего контура в форсажную камеру;in FIG. 3 shows a diagram of the engine in three-circuit mode with the flow of compressed air of the third circuit into the afterburner;
на фиг. 4 представлена схема работы двигателя в трехконтурном режиме с подачей потока сжатого воздуха третьего контура в сопло третьего контура.in FIG. 4 presents a diagram of the engine in three-circuit mode with the supply of a compressed air stream of the third circuit to the nozzle of the third circuit.
Трехконтурный турбореактивный двигатель содержит адаптивный двухкаскадный вентилятор 1, выходом второго каскада 2 сообщенный каналом первого контура 3 с газогенератором 4, состоящим из компрессора высокого давления 5, основной камеры сгорания 6 и турбины высокого давления 7. К выходу газогенератора 4 последовательно подключены турбина низкого давления 8, смеситель 9, форсажная камера 10 и основное реактивное сопло 11.A three-circuit turbojet engine contains an adaptive two-
Также адаптивный вентилятор 1 выходом второго каскада 2 через канал второго контура 12 последовательно сообщен со смесителем 9, форсажной камерой 10 и основным реактивным соплом 11, а выходом первого каскада 13 сообщен через распределительное устройство 14 с каналом третьего контура 15, подключенное через распределительное устройство 16 к реактивному соплу третьего контура 17, а также к смесителю 9, форсажной камере 10 и основному реактивному соплу 11.Also, the
Адаптивный вентилятор 1 приводится в движение турбиной низкого давления 8 с помощью ротора низкого давления 18. Компрессор высокого давления 5 приводится в движение турбиной высокого давления 7 с помощью ротора высокого давления 19.The
Для контроля параметров работы в двигателе установлены датчик 20 температуры торможения потока воздуха на входе в двигатель, датчик 21 расхода топлива и датчики 22 и 23 частоты вращения ротора газогенератора и ротора низкого давления соответственно. Датчики 20, 21, 22 и 23 подключены к сравнивающему устройству 24, подключенному к блоку управления 25.To control the operating parameters in the engine, a
Работа трехконтурного турбореактивного двигателя осуществляется следующим образом. Сжатый воздух из адаптивного двухкаскадного вентилятора 1 разделяют на три потока, поток сжатого воздуха первого контура по каналу первого контура 3 подают в газогенератор 4, выхлопные газы из которого подают в турбину низкого давления 8, а от нее через смеситель 9 и форсажную камеру 10 в основное реактивное сопло 11, поток сжатого воздуха второго контура подают по каналу второго контура 12 через смеситель 9 и форсажную камеру 10 в основное реактивное сопло 11, а поток сжатого воздуха третьего контура через распределительное устройство 14 подают в канал третьего контура 15. Через канал третьего контура 15 поток сжатого воздуха подается через распределительное устройство 16 либо в сопло третьего контура 17, либо через форсажную камеру 10 в основное реактивное сопло 11.The operation of a three-circuit turbojet engine is as follows. Compressed air from the adaptive two-
Регулируют работу двигателя переходом с трехконтурной схемы работы на двухконтурную схему работы и обратно, а также изменением степени двухконтурности двигателя путем переключения распределительными устройствами 14 и 16 направления потоков сжатого воздуха и включения в работу форсажной камеры 10. На малом, взлетном и максимальном режимах, а также на переходных режимах без форсирования двигателя его работу осуществляют по двухконтурной схеме, а поток сжатого воздуха третьего контура через распределитель 14 и второй каскад 2 адаптивного вентилятора 1 направляют в канал второго контура 12, а на крейсерском режиме работы без форсирования двигателя поток сжатого воздуха третьего контура через канал третьего контура 15 подают в сопло третьего контура 17. На максимальном и переходных режимах работы с форсированием двигателя поток сжатого воздуха третьего контура подают непосредственно из канала третьего контура 15 через форсажную камеру 10 в основное реактивное сопло 11.The engine is regulated by switching from a three-circuit operation scheme to a two-circuit operation scheme and vice versa, as well as by changing the degree of the bypass engine by switching
Оператором задаются основные и переходные режимы работы двигателя, в качестве параметров работы двигателя датчиком 20 контролируют температуру торможения потока воздуха на входе в двигатель, с помощью датчиков 21 определяют расход топлива по времени, датчиками 22 и 23 контролируют значения частоты вращения ротора газогенератора и ротора низкого давления.The operator sets the main and transient modes of engine operation, as the engine operation parameters, the
Открытие и закрытие распределительных устройств 14 и 16 для подключения и отключения канала третьего контура осуществляют по значениям приведенной частоты вращения ротора низкого давления NI пр, определяемая по физической частоте вращения ротора низкого давления, пересчитанной по полной температуре на входе в двигатель:Opening and closing of
, ,
где NI физ - физическая частота вращения ротора низкого давления;where N I physical - physical frequency of rotation of the low pressure rotor;
Т0 - стандартное значение температуры, к которой приводится значение частоты вращения (по ГОСТ 4401-81 Т0=288 K);T 0 is the standard temperature value to which the value of the rotational speed is given (according to GOST 4401-81 T 0 = 288 K);
Т* вх - температура торможения потока воздуха на входе в двигатель.T * in - the braking temperature of the air flow at the inlet to the engine.
На взлетном режиме двигатель работает как обычный двухконтурный турбореактивный двигатель, так как параметр NI пр выше граничного значения переключения режима работы третьего контура. В данных условиях агрегаты управления адаптивного вентилятора 1 и распределительные устройства 14 и 16 сводят к минимуму расход воздуха в канале третьего контура 15, а сопло третьего контура 17 закрыто, как это показано на фиг. 2, схематично поясняющей конфигурацию двигателя без отбора воздуха в третий контур. Поток воздуха, попавший на вход в двигатель, проходит через оба каскада 2 и 13 адаптивного вентилятора 1.In take-off mode, the engine operates as a conventional double-circuit turbojet engine, since the parameter N I pr is higher than the limit value of switching the operating mode of the third circuit. Under these conditions, the control units of the
На режиме «малый газ» двигатель управляется как обычный двухконтурный турбореактивный двигатель с выключенной форсажной камерой 10 (конфигурация без отборов воздуха в канал третьего контура 15). Распределительные устройства 14 и 16 сводят к минимуму расход воздуха в канале третьего контура, сопло третьего контура 20 закрыто, подача сжатого воздуха из канала третьего контура 15 в форсажную камеру 10 отсутствует, как показано на фиг. 2. Весь поток воздуха, поступающий на вход в двигатель, проходит через оба каскада 2 и 13 адаптивного вентилятора 11.In the "low gas" mode, the engine is controlled as a conventional double-circuit turbojet engine with the
Такая же схема работы двигателя сохраняется на режимах с форсированием двигателя в условиях дозвукового полета, обеспечивая максимально возможную тягу двигателя. В этих условиях адаптивный вентилятор 1 работает на максимальном режиме, тем самым не допуская снижения параметра NI пр из-за снижения частоты его вращения, а набегающий поток воздуха имеет низкую полную температуру.The same engine operation pattern is maintained in modes with engine boosting in the conditions of subsonic flight, providing the maximum possible engine thrust. Under these conditions, the
На дроссельных крейсерских режимах, характеризующихся пониженными частотами вращения газогенератора 4, при выключенной форсажной камере 10 адаптивный вентилятор работает с низкой физической частотой вращения NI физ, значение параметра NI пр становится ниже заданной величины. Распределительные устройства 14 и 16 через канал третьего контура 15 направляют расход воздуха в сопло третьего контура 17, подача воздуха третьего контура в форсажную камеру 10 отсутствует, как это показано на фиг. 4. Повышение степени двухконтурности двигателя при такой схеме работы обеспечивается за счет более высокого расхода воздуха через весь двигатель, параметры рабочего процесса в двигателе выше, а общие потери силовой установки ниже, чем у силовой установки с двухконтурным турбореактивным двигателем, что суммарно приводит к уменьшению эффективного удельного расхода топлива в турбореактивном двигателе.At throttle cruising modes, characterized by lower speeds of the
На максимальном дроссельном режиме работы с форсированием двигателя в условиях сверхзвукового полета вентилятор 1 работает на глубоких дроссельных режимах в связи с существенным повышением температуры Т* вх торможения потока воздуха на входе в двигатель. Распределительные устройства 14 и 16 дополнительно направляют поток сжатого воздуха третьего контура в форсажную камеру 17 непосредственно из канала третьего контура 15, как схематично показано на фиг. 3. Подача сжатого воздуха третьего контура к соплу третьего контура 17 перекрыта распределительным устройством 16, а само сопло третьего контура 17 остается закрытым. Работа двигателя осуществляется по схеме, характерной для сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Тем самым повышается максимальная полетная тяга двигателя и, соответственно, обеспечивается максимальная скорость полета.At the maximum throttle operation, with forcing of the engine in supersonic flight conditions the
В том случае, когда параметр NI пр возрастает и его значение превышает заданную величину без команды оператора на изменение режима работы двигателя в конфигурации с подачей потока сжатого воздуха третьего контура в форсажную камеру 10, показанной на фиг. 3, распределительные устройства 14 и 16 перекрывают подачу сжатого воздуха через канал третьего контура 15 в форсажную камеру 10, снижают расход воздуха в третьем контуре до минимума, тем самым автоматически переводят двигатель на двухконтурную схему работы (фиг. 2).In the case when the parameter N I pr increases and its value exceeds a predetermined value without an operator's command to change the engine operating mode in a configuration with a compressed air flow of the third circuit into the
На переходных режимах работы управление двигателем осуществляется следующим образом.In transient modes of operation, the engine is controlled as follows.
При переходе двигателя с максимального режима работы (фиг. 2) на максимальный с форсированием двигателя после включения форсажной камеры сгорания 10 сначала двигатель работает как обычный двухконтурный турбореактивный двигатель с включенной форсажной камерой, но в связи с увеличением температуры Т* вх торможения потока воздуха на входе в двигатель значение параметра NI пр снижается и при достижении им установленного граничного значения агрегаты распределительные устройства 14 и 16 дополнительно направляют поток сжатого воздуха третьего контура в форсажную камеру 17 непосредственно из канала третьего контура 15 (фиг. 3). При этом увеличение расхода сжатого воздуха через форсажную камеру при сохранении ее режима работы (температура газов после форсажной камеры не изменяется) позволяет повысить тягу двигателя.When switching the motor from the maximum operation mode (FIG. 2) at the maximum with the forcing of the engine after the combustion of the
Двигатель адаптируется к условиям работы, характерным для режима глубокого дросселирования, приближаясь к облику прямоточного воздушно-реактивного двигателя. По мере работы двигателя на этом режиме ускорение прекращается и двигатель продолжает работу в данной конфигурации, но уже на максимальном режиме с форсированием двигателя, обеспечивая более высокую скорость полета, нежели в конфигурации без отбора потока сжатого воздуха в канал третьего контур 15.The engine adapts to the operating conditions characteristic of the deep throttle mode, approaching the appearance of a ramjet engine. As the engine is running in this mode, acceleration stops and the engine continues to work in this configuration, but at maximum speed with boosting the engine, providing a higher flight speed than in the configuration without taking compressed air into the channel of the
При поступлении команды оператора на изменение режима работы на максимальный режим без форсирования двигателя распределительные устройства 14 и 16 уменьшают расход воздуха третьего контура, перекрывая его подачу в форсажную камеру сгорания 10, прекращается подача топлива в форсажную камеру сгорания 10. Двигатель переходит в конфигурацию без подачи потока сжатого воздуха в канал третьего контура 15, вновь управляется как двухконтурный турбореактивный двигатель с выключенной форсажной камерой 10.Upon receipt of an operator’s command to change the operating mode to the maximum mode without forcing the engine, switchgears 14 and 16 reduce the air flow of the third circuit by blocking its supply to the
При переходе из максимального режима работы с форсированием двигателя на крейсерский режим двигатель сначала переходит в конфигурацию без отбора сжатого воздуха в канал третьего контура 15. По мере работы двигателя на этом режиме частота вращения ротора низкого давления NI физ снижается из-за дросселирования двигателя, что приводит к снижению параметра NI пр.When switching from the maximum operating mode with boosting the engine to cruising mode, the engine first goes into the configuration without taking compressed air into the channel of the
При преодолении параметром NI пр граничного значения распределительные устройства 14 и 16 увеличивают расход сжатого воздуха в канале третьего контура 15, направляя его в сопло третьего контура 17 и переводя двигатель в конфигурацию с отбором воздуха в третий контур и подачей его в сопло третьего контура (фиг. 4). Подача воздуха третьего контура в форсажную камеру сгорания 10 отсутствует. Двигатель адаптируется к новым условиям работы, приобретая облик двухконтурного турбореактивного двигателя с более высокой степенью двухконтурности.When parameter N I overcome the limit value, the
Таким образом, управление двигателем по параметрам NI пр и NI физ на максимальных и переходных режимах с форсированием двигателя и подача потока сжатого воздуха непосредственно из канала третьего контура через форсажную камеру в основное реактивное сопло позволяет повысить полетную тягу двигателя с сохранением показателей расхода топлива.Thus, controlling the engine according to the parameters N I pr and N I physical at maximum and transient conditions with boosting the engine and supplying a stream of compressed air directly from the channel of the third circuit through the afterburner to the main jet nozzle allows to increase the flight thrust of the engine while maintaining fuel consumption.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126560A RU2637153C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Method of operation of three-circuit turbojet engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126560A RU2637153C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Method of operation of three-circuit turbojet engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2637153C1 true RU2637153C1 (en) | 2017-11-30 |
Family
ID=60581510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016126560A RU2637153C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Method of operation of three-circuit turbojet engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637153C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110259600A (en) * | 2019-06-25 | 2019-09-20 | 中国航空发动机研究院 | Double outer adaptive cycle engines of culvert |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3937013A (en) * | 1974-06-27 | 1976-02-10 | General Motors Corporation | By-pass jet engine with centrifugal flow compressor |
US4080785A (en) * | 1974-02-25 | 1978-03-28 | General Electric Company | Modulating bypass variable cycle turbofan engine |
US20100154383A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-06-24 | Ress Jr Robert A | Gas turbine engine |
RU2402688C2 (en) * | 2005-02-25 | 2010-10-27 | Вольво Аэро Корпорейшн | Bypass channel between inner and outer loops of gas turbine engine (versions) ans gas bypass device comprising said channel, gas turbine and aircraft engines |
WO2011038188A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | General Electric Company | Adaptive core engine |
RU2467209C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-11-20 | Снекма | Air bleed device, compressor stage with said device, compressor with said stage, and turbojet with said compressor |
US9279388B2 (en) * | 2011-11-01 | 2016-03-08 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with two-spool fan and variable vane turbine |
-
2016
- 2016-07-04 RU RU2016126560A patent/RU2637153C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4080785A (en) * | 1974-02-25 | 1978-03-28 | General Electric Company | Modulating bypass variable cycle turbofan engine |
US3937013A (en) * | 1974-06-27 | 1976-02-10 | General Motors Corporation | By-pass jet engine with centrifugal flow compressor |
RU2402688C2 (en) * | 2005-02-25 | 2010-10-27 | Вольво Аэро Корпорейшн | Bypass channel between inner and outer loops of gas turbine engine (versions) ans gas bypass device comprising said channel, gas turbine and aircraft engines |
RU2467209C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-11-20 | Снекма | Air bleed device, compressor stage with said device, compressor with said stage, and turbojet with said compressor |
US20100154383A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-06-24 | Ress Jr Robert A | Gas turbine engine |
WO2011038188A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | General Electric Company | Adaptive core engine |
US9279388B2 (en) * | 2011-11-01 | 2016-03-08 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with two-spool fan and variable vane turbine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110259600A (en) * | 2019-06-25 | 2019-09-20 | 中国航空发动机研究院 | Double outer adaptive cycle engines of culvert |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110259600A (en) | Double outer adaptive cycle engines of culvert | |
EP1942269B1 (en) | Convertible gas turbine engine | |
US7811050B2 (en) | Operating line control of a compression system with flow recirculation | |
US4175384A (en) | Individual bypass injector valves for a double bypass variable cycle turbofan engine | |
US3368352A (en) | Gas turbine engines | |
US9879610B2 (en) | Pnuematic system for an aircraft | |
US3641766A (en) | Gas turbine engine constant speed thrust modulation | |
US3108767A (en) | By-pass gas turbine engine with air bleed means | |
US4010608A (en) | Split fan work gas turbine engine | |
US3659422A (en) | Method and apparatus for aircraft propulsion | |
US20160186667A1 (en) | Gas turbine engine with two-spool fan and variable vane turbine | |
US7788899B2 (en) | Fixed nozzle thrust augmentation system | |
RU2566510C2 (en) | Method and system for adjustment of clearance at turbine rotor blade edges | |
EP1939437A2 (en) | Turbine engine with modulated flow fan and method of operation | |
US11884414B2 (en) | Supersonic aircraft turbofan engine | |
RU2659133C2 (en) | Turbofan reducer engine, which is equipped with the low pressure system for controlling the aircraft environment | |
US20200141417A1 (en) | Booster compressor with speed change system | |
US7784266B2 (en) | Methods and systems for supplying air to a vehicle | |
GB1313841A (en) | Gas turbine jet propulsion engine | |
US10533501B2 (en) | Engine bleed air with compressor surge management | |
RU2637153C1 (en) | Method of operation of three-circuit turbojet engine | |
US10718272B2 (en) | Variable-geometry boundary layer diverter | |
RU2675637C1 (en) | Method for operation of three-circuit turbojet engine with afterburner chamber | |
US20230024094A1 (en) | Gas turbine engine with low-pressure compressor bypass | |
US11539316B2 (en) | Active stability control of compression systems utilizing electric machines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210804 |