RU2665569C1

RU2665569C1 - Afterburner combustion chamber control system

Info

Publication number: RU2665569C1
Application number: RU2017129183A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Маяцкий; Андрей Александрович Пахольченко; Тарас Васильевич Грасько; Александр Сергеевич Колесников; Денис Николаевич Тесля; Тимерхан Мусагитович Хакимов
Priority date: 2017-08-15
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2018-08-31

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to the field of a gas turbine engine (GTE) automatic regulation, namely, to the afterburner combustion chamber with adaptive fuel supply system operation modes control systems. Afterburner combustion chamber control system, into which additionally added the in series connected third program-setting device, third comparison circuit, third regulator, which output is the system third output and the total gas pressure sensor at the afterburner combustion chamber outlet mounted on the critical nozzle cross-section control hydraulic cylinder rod, which output is connected to the third comparison circuit second input. At that, the air temperature sensor second output at the engine input is connected to the third program-setting device first input, and the engine control lever position sensor second output is to the third program-setting device second input.EFFECT: technical result of the invention is increase in the combustion chamber working process control efficiency by measuring of the gas flow total pressure at the afterburner combustion chamber outlet and the fuel manifold in front of the flame stabilizer position adjusting.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), а именно к системам управления режимами работы форсажной камеры сгорания с адаптивной системой подачи топлива.The invention relates to the field of automatic control of a gas turbine engine (GTE), and in particular to systems for controlling the operating modes of an afterburner with an adaptive fuel supply system.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является система управления форсажной камерой сгорания, содержащая последовательно соединенные датчик положения рычага управления двигателем, первое программно-задающее устройство, первую схему сравнения, первый регулятор, выход которого соединен со вторым входом первой схемы сравнения и является первым выходом из системы, последовательно соединенные датчик полного давления воздуха за компрессором, второе программно-задающее устройство, вторую схему сравнения и второй регулятор, выход которого соединен со вторым входом второй схемы сравнения и является вторым выходом из системы, а также датчик температуры воздуха на входе двигателя, первый выход которого соединен со вторым входом второго программно-задающего устройства [Турбореактивный двигатель с форсажной камерой сгорания АЛ-31Ф: Учебное пособие / Под редакцией А.П. Назарова. - М.: ВВИА, 1987, с. 313].Closest to the technical nature of the claimed invention is a control system of the afterburner of the combustion chamber, comprising a series-connected position sensor of the engine control lever, a first software-setting device, a first comparison circuit, a first controller, the output of which is connected to the second input of the first comparison circuit and is the first output from systems connected in series to a sensor for full air pressure behind a compressor, a second program-setting device, a second comparison circuit and a second the second regulator, the output of which is connected to the second input of the second comparison circuit and is the second exit from the system, as well as the air temperature sensor at the engine inlet, the first output of which is connected to the second input of the second program-setting device [Turbojet engine with afterburner combustion chamber AL-31F : Textbook / Edited by A.P. Nazarova. - M .: VVIA, 1987, p. 313].

Недостатком данной системы является низкая эффективность управления рабочим процессом камеры сгорания [Кудрявцев А.В., Медведев В.В. Форсажные камеры и камеры сгорания ПВРД. Инженерные методики расчета характеристик. - М.: ЦИАМ, 2013. 131 с.], обусловленная влиянием условий внешней среды на полноту сгорания топлива в циркуляционной зоне потока форсажной камеры сгорания [Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002, с. 132].The disadvantage of this system is the low efficiency of controlling the working process of the combustion chamber [Kudryavtsev A.V., Medvedev V.V. Afterburners and ramjet combustion chambers. Engineering methods for calculating characteristics. - M .: TsIAM, 2013. 131 p.], Due to the influence of environmental conditions on the completeness of fuel combustion in the circulation zone of the flow of the afterburner [Kulagin V.V. Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Engineering, 2002, p. 132].

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности управления рабочим процессом камеры сгорания, за счет измерения величины полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и корректировки положения топливного коллектора перед стабилизатором пламени.The technical result of the invention is to increase the efficiency of controlling the working process of the combustion chamber, by measuring the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner and adjusting the position of the fuel manifold in front of the flame stabilizer.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе управления форсажной камерой сгорания газотурбинного двигателя летательного аппарата, содержащей последовательно соединенные датчик положения рычага управления двигателем, первое программно-задающее устройство, первую схему сравнения, первый регулятор, выход которого соединен со вторым входом первой схемы сравнения и является первым выходом из системы, последовательно соединенные датчик полного давления воздуха за компрессором, второе программно-задающее устройство, вторую схему сравнения и второй регулятор, выход которого соединен со вторым входом второй схемы сравнения и является вторым выходом из системы, а также датчик температуры воздуха на входе двигателя, первый выход которого соединен со вторым входом второго программно-задающего устройства, согласно изобретению дополнительно введены последовательно соединенные третье программно-задающее устройство, третья схема сравнения, третий регулятор, выход которого является третьим выходом системы и датчик полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, установленный на штоке гидроцилиндра управления площадью критического сечения сопла, выход которого соединен со вторым входом третьей схемы сравнения, при этом второй выход датчика температуры воздуха на входе двигателя соединен с первым входом третьего программно-задающего устройства, а второй выход датчика положения рычага управления двигателем со вторым входом третьего программно-задающего устройства.The specified technical result is achieved by the fact that in the known control system of the afterburner of the combustion chamber of a gas turbine engine of an aircraft, comprising a serially connected position sensor of the engine control lever, a first software-setting device, a first comparison circuit, a first controller, the output of which is connected to the second input of the first comparison circuit and is the first exit from the system, the gauge of full air pressure behind the compressor is connected in series, the second program-setting device the triad, the second comparison circuit and the second controller, the output of which is connected to the second input of the second comparison circuit and is the second exit from the system, as well as the air temperature sensor at the engine inlet, the first output of which is connected to the second input of the second program-setting device, according to the invention additionally introduced in series are a third program-setting device, a third comparison circuit, a third controller, the output of which is the third system output and a full gas pressure sensor at the outlet of the afterburner of combustion, mounted on the rod of the hydraulic cylinder controlling the critical section area of the nozzle, the output of which is connected to the second input of the third comparison circuit, while the second output of the air temperature sensor at the engine inlet is connected to the first input of the third program-setting device, and the second the output of the position sensor of the engine control lever with the second input of the third program-setting device.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены последовательно соединенные третье программно-задающее устройство, третья схема сравнения, третий регулятор, выход которого является третьим выходом системы и датчик полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, установленный на штоке гидроцилиндра управления площадью критического сечения сопла, выход которого соединен со вторым входом третьей схемы сравнения, при этом второй выход датчика температуры воздуха на входе двигателя соединен с первым входом третьего программно-задающего устройства, а второй выход датчика положения рычага управления двигателем со вторым входом третьего программно-задающего устройства.The essence of the invention lies in the fact that additionally connected in series are a third program-setting device, a third comparison circuit, a third controller, the output of which is the third output of the system and a sensor for the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner, mounted on the rod of the critical area hydraulic control cylinder section of the nozzle, the output of which is connected to the second input of the third comparison circuit, while the second output of the air temperature sensor at the engine inlet is connected to the first input of the third program-setting device, and the second output of the position sensor of the engine control lever with the second input of the third program-setting device.

Известно [Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002. 616 с.], что значение положения рычага управления двигателем является режимным параметром и обуславливает количество подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания.It is known [Kulagin V.V. Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Engineering, 2002. 616 pp.], That the value of the position of the engine control lever is a regime parameter and determines the amount of fuel supplied to the afterburner.

На фиг. 1 приведена программа управления величиной подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания в зависимости от режима работы двигателя, где обозначено: α_{руд min} - минимальное значение положения рычага управления двигателем; α_{руд max} - максимальное значение положения рычага управления двигателем; Т*_{в max} - линия максимального расхода топлива при максимальном значение температуры воздуха на входе двигателя; Т*_в - линия расчетного количества топлива при расчетном значении температуры воздуха на входе двигателя; Т*_{в min} - линия минимального расхода топлива при минимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; G_{тф мф} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; G_{тф мф max} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при минимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; G_{тф мф min} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; G_{тф мф max} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; G_{тф пф} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; G_{тф пф min} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при минимальном значении температуры воздуха на входе двигателя.In FIG. 1 shows a program to control the amount of fuel supplied to the afterburner, depending on the engine operating mode, where it is indicated: α _{ore min} - the minimum value of the position of the engine control lever; α _{ores max} - the maximum value of the position of the engine control lever; T * _{in max} - line of maximum fuel consumption at the maximum value of the air temperature at the engine inlet; Т * _в - line of the estimated amount of fuel at the calculated value of the air temperature at the engine inlet; T * _{in min} - line of minimum fuel consumption with a minimum value of air temperature at the engine inlet; G _{TF TF} - the value of the estimated amount of fuel at the engine operating mode "MINIMUM FORCING"; G _{tf mf max} - the estimated amount of fuel at the engine operating mode “MINIMUM FORCING” with a minimum air temperature at the engine inlet; G _{tf mf min} - the estimated amount of fuel at the engine operating mode “MINIMUM FORCING” at the maximum value of the air temperature at the engine inlet; G _{tf mf max} - the estimated amount of fuel at the engine operating mode “FULL FORCING” at the maximum value of the air temperature at the engine inlet; G _{TF PF} - the value of the estimated amount of fuel in the engine mode "FULL FORCING"; G _{TF PF min} - the value of the estimated amount of fuel at the engine operating mode “FULL FORCING” with a minimum value of the air temperature at the engine inlet.

Из фиг. 1 видно, что каждому значению величины положения рычага управления двигателем соответствует заданное значение величины подаваемого топлива. При изменении положения рычага управления двигателем от режима работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» до режима работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» расход топлива в форсажную камеру сгорания увеличивается, обеспечивая заданный режим работы двигателя. Из фиг. 1 также видно, что в зависимости от температуры воздуха на входе двигателя, чем выше температура на входе двигателя, тем больше расход топлива.From FIG. 1 shows that each value of the position of the engine control lever corresponds to a predetermined value of the supplied fuel. When changing the position of the engine control lever from the “MINIMUM FORCING” engine operating mode to the “FULL FORCING” engine operating mode, the fuel consumption in the afterburner increases, providing the specified engine operation mode. From FIG. 1 also shows that depending on the temperature of the air at the engine inlet, the higher the temperature at the engine inlet, the greater the fuel consumption.

Известно [Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002. 616 с.], что для заданного количества подаваемого топлива при сохранении постоянного расхода топлива, на выходе из форсажной камеры сгорания изменяется величина полного давления в зависимости от условий внешней среды, как описано в Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002. с. 165-168. Повышение полного давления на выходе из форсажной камеры сгорания при сохранении неизменного расхода топлива свидетельствует о снижении эффективности сжигания топлива, за счет ухудшения образования топливовоздушной смеси перед стабилизатором пламени и снижении коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне потока форсажной камеры сгорания.It is known [Kulagin V.V. Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Mashinostroenie, 2002. 616 pp.], That for a given amount of supplied fuel while maintaining a constant fuel consumption, the total pressure at the outlet of the afterburner burns changes in total pressure depending on environmental conditions, as described in V. Kulagin. AT. Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Mechanical Engineering, 2002. p. 165-168. An increase in the total pressure at the outlet of the afterburner of the combustion chamber while maintaining a constant fuel consumption indicates a decrease in the efficiency of fuel combustion, due to a deterioration in the formation of the air-fuel mixture in front of the flame stabilizer and a decrease in the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone of the flow of the afterburner.

В ходе исследований эффективности организации рабочего процесса в форсажной камере сгорания, проводимых в Военном научно-исследовательском центре Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» установлено, что требуемое значение коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне потока форсажной камеры сгорания обеспечивается корректировкой положения топливного коллектора относительно стабилизатора пламени, которое зависит от величины полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, что обусловлено влиянием параметров газового потока на образование топливовоздушной смеси.In the course of studies of the efficiency of the organization of the working process in the afterburner of the combustion chamber, carried out at the Military Research Center of the Air Force, the Air Force Academy named after Professor N. Ye. Zhukovsky and Yu.A. Gagarina "found that the required value of the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone of the flow of the afterburner combustion chamber is provided by adjusting the position of the fuel collector relative to the flame stabilizer, which depends on the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner combustion chamber, due to the influence of gas flow parameters on the formation air-fuel mixture.

Поэтому согласно изобретению измеряют величину полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и в зависимости от его значения и количества подаваемого топлива управляют положением топливного коллектора. На фиг. 2 представлена программа управления положением топливного коллектора в зависимости от количества подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания, где обозначено: G_{тф пф max} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; G_{тф мф min} - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Р*_{ф min} - линия положения топливного коллектора при минимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; Р*_{ф max} - линия положения топливного коллектора при максимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; Р*_ф - линия положения топливного коллектора при расчетном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; L_{кол мф min} - значение положения топливного коллектора при минимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; L_{кол мф} - значение положения топливного коллектора при расчетном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; L_{кол мф max} - значение положения топливного коллектора при максимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; L_кол _пф _max - значение положения топливного коллектора при максимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; L_{кол пф} - значение положения топливного коллектора при расчетном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; L_{кол пф min} - значение положения топливного коллектора при минимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ».Therefore, according to the invention, the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner is measured and, depending on its value and the amount of fuel supplied, the position of the fuel manifold is controlled. In FIG. 2 shows a program for controlling the position of the fuel collector depending on the amount of fuel supplied to the afterburner, where it is indicated: G _{tf pf max} - the estimated amount of fuel in the engine mode “FULL FORCING” at the maximum air temperature at the engine inlet; G _{tf mf min} - the estimated amount of fuel at the engine operating mode “MINIMUM FORCING” at the maximum value of the air temperature at the engine inlet; P * _{f min} - the position line of the fuel manifold at the minimum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner; P * _{f max} - the position line of the fuel manifold at the maximum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner; P * _f is the position line of the fuel manifold at the calculated value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner; L _{kol mf min} - the value of the position of the fuel manifold at the minimum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “MINIMUM FORCING”; L _{count mf} - the value of the position of the fuel manifold at the calculated value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “MINIMUM FORCING”; L _{Kol mf max} - the value of the position of the fuel manifold at the maximum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “MINIMUM FORCING”; L _count _pf _max - the value of the position of the fuel manifold at the maximum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “FULL FORCING”; L _{count pf} is the value of the position of the fuel manifold at the calculated value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the “FULL FORCING” engine operating mode; L _{count pf min} - the value of the position of the fuel manifold at the minimum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “FULL FORCING”.

Для обеспечения корректировки положения топливного коллектора по величине полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания в третьем программно-задающем устройстве по сигналам от датчика положения рычага управления двигателем и датчика температуры воздуха на входе двигателя согласно зависимости, описанной на фиг. 1, осуществляется расчет количества подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания. Затем вычисляется относительный расход топлива как указано в Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002. с. 131. Согласно зависимостям, приведенным в Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002. с. 135, определяется подогрев газового потока, зависящий от относительного расхода топлива. Величина полного давления на выходе из форсажной камеры сгорания зависит от подогрева газового потока согласно приведенным зависимостям в Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. Основы теории ГТД. Рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 1. - М.: Машиностроение, 2002, с. 167. Тем самым заложенный алгоритм расчета обеспечивает выработку заданного значения величины полного давления на выходе из форсажной камеры сгорания.To ensure that the position of the fuel manifold is corrected for the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner in the third program setter by signals from the position sensor of the engine control lever and the air temperature sensor at the engine inlet according to the dependence described in FIG. 1, the amount of fuel supplied to the afterburner is calculated. Then, the relative fuel consumption is calculated as indicated in V.V. Kulagin Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Mechanical Engineering, 2002. p. 131. According to the dependencies given in V. Kulagin Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Mechanical Engineering, 2002. p. 135, heating of the gas stream is determined, depending on the relative fuel consumption. The value of the total pressure at the outlet of the afterburner of the combustion chamber depends on the heating of the gas flow according to the above dependences in V.V. Kulagin Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: a Textbook. Fundamentals of the theory of gas turbine engines. Workflow and thermogasdynamic analysis. Prince 1. - M .: Engineering, 2002, p. 167. Thus, the inherent calculation algorithm ensures the generation of a given value of the total pressure at the outlet of the afterburner.

Таким образом на основании рассчитанного количества, подаваемого в форсажную камеру сгорания топлива, определяется заданное значение полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, и передается в третью схему сравнения, на второй вход которой поступает сигнал с датчика полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания. В качестве датчика полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания может быть использован, например, пьезоэлектрический датчик давления EL-SCADA RAV [https://el-scada.ru/davlenie/dinamicheskoe-davlenie/pezoelektricheskie-datchiki-dinamicheskogo-davleniya дата обращения 31.05.2017]. Если действительное значение полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания отличается от заданного, третья схема сравнения вырабатывает сигнал для третьего регулятора, в котором формируется управляющее воздействие на корректировку положения топливного коллектора перед стабилизатором пламени форсажной камеры сгорания. При изменении положения топливного коллектора обеспечивается эффективное образование топливовоздушной смеси и высокое значение полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне потока. Заданное значение коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне находится в пределах от 0,8 до 0,85 [см., например, Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник для студентов вузов / В.В. Кулагин. - М.: Машиностроение, 2003, с. 161].Thus, based on the calculated amount supplied to the afterburner, the set value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner is determined, and transmitted to the third comparison circuit, the second input of which receives a signal from the sensor of the total pressure of the gas stream at the outlet of afterburner combustion chamber. As a sensor for the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner, for example, the EL-SCADA RAV piezoelectric pressure sensor [https://el-scada.ru/davlenie/dinamicheskoe-davlenie/pezoelektricheskie-datchiki-dinamicheskogo-davleniya] can be used appeal date 05/31/2017]. If the actual value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner is different from the set value, the third comparison circuit generates a signal for the third regulator, which generates a control action for adjusting the position of the fuel manifold in front of the flame stabilizer of the afterburner. By changing the position of the fuel manifold, efficient formation of the air-fuel mixture and a high value of the completeness of fuel combustion in the circulation zone of the flow are ensured. The set value of the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone is in the range from 0.8 to 0.85 [see, for example, V.V. Kulagin Theory, calculation and design of aircraft engines and power plants: Textbook for university students / V.V. Kulagin. - M.: Mechanical Engineering, 2003, p. 161].

Этим достигается указанный в изобретении технический результат.This achieves the technical result indicated in the invention.

Структурная схема системы управления форсажной камерой сгорания приведена на фиг. 3, где обозначено: 1.1 - датчик положения рычага управления двигателем; 1.2 - датчик полного давления воздуха за компрессором; 1.3 - датчик температуры воздуха на входе двигателя; 1.4 - датчик полного давления газового потока за форсажной камерой сгорания; 2.1 - первое программно-задающее устройство; 2.2 - второе программно-задающее устройство; 2.3 - третье программно-задающее устройство; 3.1 - первая схема сравнения; 3.2 - вторая схема сравнения; 3.3 - третья схема сравнения; 4.1 - первый регулятор; 4.2 - второй регулятор; 4.3 - третий регулятор.The block diagram of the control system of the afterburner is shown in FIG. 3, where it is indicated: 1.1 - the position sensor of the engine control lever; 1.2 - full air pressure sensor behind the compressor; 1.3 - air temperature sensor at the engine inlet; 1.4 - sensor full pressure of the gas stream after the afterburner; 2.1 - the first software-setting device; 2.2 - the second software-setting device; 2.3 - the third software-setting device; 3.1 - the first comparison scheme; 3.2 - the second comparison scheme; 3.3 - the third comparison scheme; 4.1 - the first regulator; 4.2 - the second regulator; 4.3 - the third regulator.

Назначение датчиков положения рычага управления двигателем 1.1, датчика полного давления воздуха за компрессором 1.2, датчика температуры воздуха на входе двигателя 1.3, датчика полного давления газового потока за форсажной камерой сгорания 1.4 ясны из их названия. Первое программно-задающее устройство 2.1, первая схема сравнения 3.1, первый регулятор 4.1, второе программно-задающее устройство 2.2, вторая схема сравнения 3.2, второй регулятор 4.2 работают аналогично прототипу. Для выработки управляющего воздействия в первом программно-задающем устройстве 2.1 по сигналу от датчика положения рычага управления двигателем 1.1 вырабатывается сигнал заданного значения перемещения золотника дозирующего крана, который поступает в первую схему сравнения 3.1, на второй вход которой поступает сигнал о текущем значении положения золотника дозирующего крана. Если величина текущего значения положения отличается от заданного, то в первом регуляторе 4.1 вырабатывается управляющее воздействие для перемещения золотника дозирующего крана в требуемое положение для обеспечения заданной величины подаваемого топлива. При этом во втором программно-задающем устройстве 2.2 по сигналу от датчика температуры на входе двигателя 1.3, где изменение температуры воздуха происходит за счет изменения условий внешней среды (высоты и скорости полета летательного аппарата), вырабатывается заданное значение поворота золотника дозирующего крана и поступает на первый вход второй схемы сравнения 3.2, на второй вход которой поступает текущее значение положения угла поворота золотника дозирующего крана, если заданное значение не соответствует текущему положению во втором регуляторе 4.2 вырабатывается управляющее воздействие на изменение угла поворота золотника дозирующего крана. От датчика полного давления воздуха за компрессором 1.2 поступает сигнал на второй вход второго программно-задающего устройства 2.2, который обеспечивает контроль возможности перехода системы управления от режима «МАКСИМАЛЬНЫЙ» на «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ». Таким образом, осуществляется коррекция величины подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания при изменении условий внешней среды.The purpose of the sensors for the position of the engine control lever 1.1, the sensor for the total air pressure behind the compressor 1.2, the sensor for the air temperature at the inlet of the engine 1.3, and the sensor for the full pressure of the gas flow behind the afterburner combustion 1.4 are clear from their name. The first program-setting device 2.1, the first comparison circuit 3.1, the first controller 4.1, the second program-setting device 2.2, the second comparison circuit 3.2, the second controller 4.2 work similarly to the prototype. To generate a control action in the first program-setting device 2.1, a signal from the setpoint displacement valve of the metering valve is generated by a signal from the position sensor of the engine control lever 1.1, which enters the first comparison circuit 3.1, the second input of which receives a signal about the current value of the position of the metering valve spool . If the value of the current position value differs from the set value, then in the first controller 4.1 a control action is generated to move the spool of the metering valve to the required position to ensure the set value of the supplied fuel. At the same time, in the second program-setting device 2.2, by a signal from the temperature sensor at the engine inlet 1.3, where the air temperature changes due to changes in the environment (altitude and flight speed of the aircraft), the set value for the rotation of the spool of the metering valve is generated and goes to the first the input of the second comparison circuit 3.2, the second input of which receives the current value of the position of the angle of rotation of the spool of the metering valve, if the set value does not correspond to the current position in the second controller 4.2 produces a control action on the change in the angle of rotation of the spool of the metering valve. The signal from the full air pressure sensor behind compressor 1.2 receives a signal at the second input of the second program-setting device 2.2, which provides control of the possibility of the transition of the control system from the “MAXIMUM” mode to the “MINIMUM FORCING”. Thus, the correction of the amount of supplied fuel to the afterburner of the combustion is carried out when the environmental conditions change.

Третье программно-задающее устройство 2.3 предназначено для выработки заданного значения величины полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на основании получаемых данных от датчика положения рычага управления двигателем 1.1, датчика температуры воздуха на входе двигателя 1.3 и расчета по численным зависимостям величины полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания от количества подаваемого в форсажную камеру сгорания топлива. Третья схема сравнения 3.3 на основании получаемых сигналов о величине заданного, третьим программно-задающим устройством 2.3 и текущего, получаемого от датчика полного давления газового потока за форсажной камерой сгорания 1.4 значения полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания вырабатывает сигнал корректировки положения топливного коллектора. Третий регулятор 4.3 на основании полученного сигнала производит корректировку положения топливного коллектора.The third program-setting device 2.3 is designed to generate a set value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner based on data received from the position sensor of the engine control lever 1.1, the air temperature sensor at the engine inlet 1.3 and the calculation of the numerical dependences of the total gas pressure the flow at the outlet of the afterburner of the combustion of the amount supplied to the afterburner of the combustion chamber. The third comparison scheme 3.3, based on the received signals about the value set by the third program-setting device 2.3 and the current value received from the full pressure sensor of the gas stream behind the afterburner, 1.4 the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner, generates a signal for adjusting the position of the fuel manifold . The third regulator 4.3, based on the received signal, adjusts the position of the fuel collector.

Claims

The control system of the afterburner, containing a series-connected sensor of the position of the engine control lever, the first program-setting device, the first comparison circuit, the first controller, the output of which is connected to the second input of the first comparison circuit and is the first output of the system, the total air pressure sensor connected in series a compressor, a second program-setting device, a second comparison circuit and a second controller, the output of which is connected to the second input of the second comparison circuit, and is the second output of the system, as well as the air temperature sensor at the engine inlet, the first output of which is connected to the second input of the second program-setting device, characterized in that the third program-setting device, the third comparison circuit, the third regulator, the output are additionally connected in series which is the third output of the system, and a sensor for the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner, mounted on the rod of the hydraulic cylinder for controlling the critical section of the nozzles Whose output is connected to the second input of the third comparison circuit, the second temperature sensor output to the motor input connected to the first input of the third master device and software, and the second output engine control lever position sensor to a second input of the third software and the master device.