RU2699323C2 - Fuel supply system to afterburner combustion chamber - Google Patents

Fuel supply system to afterburner combustion chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2699323C2
RU2699323C2 RU2018104413A RU2018104413A RU2699323C2 RU 2699323 C2 RU2699323 C2 RU 2699323C2 RU 2018104413 A RU2018104413 A RU 2018104413A RU 2018104413 A RU2018104413 A RU 2018104413A RU 2699323 C2 RU2699323 C2 RU 2699323C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
afterburner
combustion chamber
gas stream
distributor
Prior art date
Application number
RU2018104413A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018104413A (en
RU2018104413A3 (en
Inventor
Сергей Александрович Маяцкий
Тарас Васильевич Грасько
Денис Николаевич Тесля
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018104413A priority Critical patent/RU2699323C2/en
Publication of RU2018104413A publication Critical patent/RU2018104413A/en
Publication of RU2018104413A3 publication Critical patent/RU2018104413A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2699323C2 publication Critical patent/RU2699323C2/en

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
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the field of automatic control of a gas-turbine engine, namely to a control system of operation modes of an afterburner combustion chamber. Afterburner combustion chamber control system comprises series-augmented pump, nozzle and afterburner regulator, afterburner fuel distributor, and N fuel collectors. Inputs of fuel manifolds are combined and connected to output of up-down fuel distributor, and outlets are output of system. Gas flow temperature transducer arranged at the outlet of afterburner combustion chamber and control valve of fuel distribution manifold valve arranged on afterburner fuel distributor case is additionally introduced. Output of fuel manifold control valve of fuel manifolds is connected to second input of afterburner distributor.
EFFECT: invention allows increasing completeness of fuel combustion in afterburner combustion chamber.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), а именно к системам управления режимами работы форсажной камеры сгорания.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 the afterburner.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является система подачи топлива форсажной камеры сгорания, содержащая последовательно соединенные форсажный насос, регулятор сопла и форсажа, распределитель форсажного топлива и N топливных коллекторов [«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 fuel supply system of the afterburner combustion chamber, containing a sequentially connected afterburner pump, nozzle and afterburn regulator, distributor of afterburner fuel and N fuel collectors ["Turbojet engine with afterburner combustion chamber AL-31F" training manual, edited A.P. Nazarova. M .: VVIA, 1987., p. 313].

Недостатком данной системы является низкая эффективность управления рабочим процессом в форсажной камере сгорания [Кудрявцев А.В., Медведев В.В. Форсажные камеры и камеры сгорания ПВРД. Инженерные методики расчета характеристик. Москва: ЦИАМ, 2013. 131 с.], обусловленная влиянием условий внешней среды на полноту сгорания топлива в циркуляционной зоне газового 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 the workflow control in the afterburner [Kudryavtsev A.V., Medvedev V.V. Afterburners and ramjet combustion chambers. Engineering methods for calculating characteristics. Moscow: TsIAM, 2013. 131 p.], Due to the influence of environmental conditions on the completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas 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 .: Mechanical Engineering, 2002. p. 132].

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности управления рабочим процессом в форсажной камере сгорания, за счет измерения температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и корректировки места подачи топлива перед стабилизатором пламени в форсажной камере сгорания.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the workflow control in the afterburner of the combustion chamber by measuring the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber and by adjusting the fuel supply point before the flame stabilizer in the afterburner of the combustion chamber.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе подачи топлива форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя летательного аппарата, содержащей последовательно соединенные форсажный насос, регулятор сопла и форсажа, распределитель форсажного топлива и N топливных коллекторов, входы которых объединены и соединены с выходом распределителя форсажного топлива, а выходы являются выходом системы, согласно изобретения дополнительно введены последовательно соединенные датчик температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов выход которого соединен со вторым входом распределителя форсажного топлива.The specified technical result is achieved by the fact that in the known fuel supply system of the afterburner combustion chamber of a gas turbine engine of an aircraft, comprising successively connected afterburner pump, nozzle and afterburn regulator, afterburner distributor and N fuel manifolds, the inputs of which are combined and connected to the outlet of the afterburner distributor, and the outputs are the output of the system, according to the invention, a gas flow temperature sensor is further connected in series to the course of the afterburner combustion chamber, the position controller of the distribution valve of the fuel manifolds, the output of which is connected to the second input of the afterburner fuel distributor.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены последовательно соединенные датчик температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, установленный на штоке гидроцилиндра управления площадью критического сечения сопла, регулятор положения распределительного кранатопливных коллекторов, установленный на корпусе распределителя форсажного топлива, при этом выход регулятора положения распределительного кранатопливных коллекторов соединен со вторым входом распределителя форсажного топлива.The essence of the invention lies in the fact that additionally introduced in series are a gas temperature sensor at the outlet of the afterburner, mounted on the rod of the hydraulic cylinder for controlling the critical section area of the nozzle, a position regulator for distributive crane-fuel manifolds mounted on the body of the afterburner fuel distributor, while the output of the position controller distribution crane manifolds connected to the second input of the afterburner fuel distributor.

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 определяет 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.

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 температура газового потока в зависимости от условий внешней среды. Понижение температуры газового потока 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 газового 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 temperature of the gas stream changes at the outlet of the afterburner of the combustion depending on the environmental conditions. A decrease in the temperature of the gas stream 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 the deterioration of 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 gas stream of the afterburner.

В ходе исследований эффективности организации рабочего процесса в форсажной камере сгорания, проведенных в Военном учебно-научном 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 газового потока форсажной камеры сгорания зависит от условий внешней среды. Так на режиме работы газотурбинного двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» топливо подается с первого топливного коллектора, расположенного непосредственно перед стабилизатором пламени. При изменении условий внешней среды параметры газового потока изменяются. Так, в частности при возрастании скорости газового потока время нахождения топлива в газовом потоке перед стабилизаторам пламени уменьшается. Это приводит к ухудшению качества подогрева топлива, то есть качества образования топливовоздушной смеси. Известно, что снижение качества топливовоздушной смеси, в свою очередь приводит к ухудшению процессов горения, и как следствие снижению коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне газового потока [Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник для студентов вузов / В.В. Кулагин. - М.: Машиностроение, 2003., с. 161]. При снижении коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне газового потока фронт пламени смещается ближе к выходу из форсажной камеры сгорания и снижает степень подогрева газового потока, что обуславливает понижение температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания. Для обеспечения требуемого значения коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне газового потока необходимо обеспечить заданное время нахождения топлива перед стабилизатором пламени, что возможно за счет увеличения пути которое проходит топливо в газовом потоке от впрыска в газовый поток до стабилизатора пламени.In the course of studies of the effectiveness of the organization of the working process in the afterburner, carried out at the Military Training and Scientific Center of the Air Force “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 gas flow of the afterburner combustion chamber depends on the environmental conditions. So, in the “MINIMUM FORCING” gas turbine engine operating mode, fuel is supplied from the first fuel collector located directly in front of the flame stabilizer. When environmental conditions change, gas flow parameters change. So, in particular, with increasing gas flow rate, the residence time of the fuel in the gas flow in front of the flame stabilizers decreases. This leads to a deterioration in the quality of fuel heating, that is, the quality of formation of the air-fuel mixture. It is known that a decrease in the quality of the air-fuel mixture, in turn, leads to a deterioration in combustion processes, and as a result, a decrease in the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas stream [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]. With a decrease in the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas stream, the flame front shifts closer to the outlet of the afterburner and reduces the degree of heating of the gas stream, which causes a decrease in the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner. To ensure the required value of the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas stream, it is necessary to provide a predetermined time spent by the fuel in front of the flame stabilizer, which is possible by increasing the path that the fuel travels in the gas stream from injection into the gas stream to the flame stabilizer.

Изменение полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне газового потока возможно за счет изменения топливного коллектора, из которого происходит подача топлива в газовый поток, что соответствует изменению места с которого осуществляется подача топлива в газовый поток, который должен находится на большем удалении от стабилизатора пламени по сравнению с первым коллектором. Чем больше влияние условий внешней среды, тем более удаленный коллектор необходимо включать в работу. Таким образом при понижении температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания датчик температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания фиксирует действительное значение температуры газового потока и передает информацию о нем в регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов, где сигнал сравнивается с заданным программой управления значением температуры газового потока и при несоответствии сигналов согласно программы управления вырабатывает сигнал об изменении топливного коллектора, из которого происходит подача топлива, который передается в распределитель форсажного топлива. Таким образом при необходимости изменения топливного коллектора, из которого происходит подача топлива в форсажную камеру сгорания распределитель форсажного топлива выключает первый коллектор и включает в работу второй или третий топливный коллектор, что зависит от величины разности заданного и действительного значения температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, при сохранении заданного расхода топлива в форсажную камеру сгорания.A change in the completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas stream is possible due to a change in the fuel manifold from which the fuel is supplied to the gas stream, which corresponds to a change in the place from which the fuel is supplied to the gas stream, which should be located at a greater distance from the flame stabilizer compared to first collector. The greater the influence of environmental conditions, the more remote the collector must be included in the work. Thus, when the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber decreases, the temperature sensor of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber records the actual value of the temperature of the gas stream and transmits information about it to the position controller of the distribution valve of the fuel manifolds, where the signal is compared with the set value control program gas flow temperature and in case of signal mismatch, according to the control program, it generates a signal about a change in fuel Ktorov from which the fuel supply, which is transmitted to the distributor afterburner fuel. Thus, if it is necessary to change the fuel manifold, from which fuel is supplied to the afterburner, the afterburner distributor turns off the first manifold and switches on the second or third fuel manifold, which depends on the difference between the set and actual gas flow temperature at the outlet of the afterburner combustion, while maintaining a given fuel consumption in the afterburner.

Поэтому согласно изобретению, измеряют температуру газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, а также распределитель форсажного топлива измеряет количество подаваемого топлива, в зависимости от их значения изменяется место подачи топлива, за счет изменения коллектора из которого осуществляется подача топлива в газовый поток перед стабилизатором пламени. Отличием от существующей системы подачи топлива является то, что на режиме работы газотурбинного двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при аналогичном с прототипом расходе топлива, топливо подается не со всех коллекторов. Коллектора с которых осуществляется подача топлива определяется согласно программе управления, этим объясняется наличие дополнительных (дежурных) коллекторов в системе подачи топлива. Топливные коллектора располагаются на одинаковом расстоянии, друг от друга соответствующем характерному размеру стабилизатора пламени [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.].Therefore, according to the invention, the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner is measured, and the afterburner distributor measures the amount of fuel supplied, depending on their value, the place of fuel supply changes, due to a change in the collector from which fuel is supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer . The difference from the existing fuel supply system is that in the FULL FORCING gas turbine engine operating mode with the fuel consumption similar to the prototype, not all collectors are supplied with fuel. The collector from which the fuel is supplied is determined according to the control program, this explains the presence of additional (standby) collectors in the fuel supply system. Fuel collectors are located at the same distance from each other corresponding to the characteristic size of the flame stabilizer [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. 616 p.].

На фиг. 1 приведена программа управления величиной подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания в зависимости от режима работы двигателя, где обозначено: αруд min - минимальное значение положения рычага управления двигателем; αруд max - максимальное значение положения рычага управления двигателем; Т*в mах - линия максимального расхода топлива при максимальном значении 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; Gmф мф - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Gmф мф max - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при минимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Gmф мф min - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Gmф nф max - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Gmф nф - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; Gmф nф 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 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 mf mf - the estimated amount of fuel at the engine operating mode "MINIMUM FORCING"; G mf mf max - the estimated amount of fuel at the engine operating mode “MINIMUM FORCING” with a minimum air temperature at the engine inlet; G mf 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 mf nf max - the value of the estimated amount of fuel in the engine mode "FULL FORCING" at the maximum value of the air temperature at the engine inlet; G mf nf - the estimated amount of fuel in the engine mode "FULL FORCING"; G mf nf min - the value of the estimated amount of fuel in the engine 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.

На фиг. 2 представлена программа управления положением топливного коллектора в зависимости от количества подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания, где обозначено: Gmф nф max - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Gmф мф min - величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Т*ф min - линия положения топливного коллектора при минимальном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания; Т*ф max - линия положения топливного коллектора при максимальном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания; Т*ф - линия положения топливного коллектора при расчетном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания; Lкол мф min - значение положения топливного коллектора при минимальном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол мф - значение положения топливного коллектора при расчетном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол мф mах - значение положения топливного коллектора при максимальном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол nф max - значение положения топливного коллектора при максимальном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол nф - значение положения топливного коллектора при расчетном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол nф min - значение положения топливного коллектора при минимальном значении температуры газового потока на выходе форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ».In FIG. 2 shows a program for controlling the position of the fuel manifold depending on the amount of fuel supplied to the afterburner, where it is indicated: G mf nf max - the estimated amount of fuel in the engine mode “FULL FORCING” at the maximum air temperature at the engine inlet; G mf 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; T * f min - the position line of the fuel manifold at a minimum temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner; T * f max - the position line of the fuel manifold at the maximum temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner; T * f - line of the position of the fuel manifold at the calculated value of the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner; L kol mf min - the value of the position of the fuel collector at the minimum temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “MINIMUM FORCING”; L kol mf - the value of the position of the fuel manifold at the calculated value of the temperature 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 collector at the maximum temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “MINIMUM FORCING”; L count nf max - the value of the position of the fuel collector at the maximum temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “FULL FORCING”; L count nf - the value of the position of the fuel manifold at the calculated value of the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the engine operating mode “FULL FORCING”; L count nf min - the value of the position of the fuel collector at the minimum temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber at the “FULL FORCING” engine operation mode.

Для обеспечения корректировки места подачи топлива по температуре газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания в распределителе форсажного топлива по сигналу от регулятора сопла и форсажа определяется потребное количество топлива, а по сигналу от регулятора положения распределительного крана топливных коллекторов осуществляется корректировка топливного коллектора, из которого подается топливо в газовый поток. Затем вычисляется относительный расход топлива, как указано в книге 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 зависимостей, приведенных 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. Температура на выходе из форсажной камеры сгорания зависит от подогрева газового потока, согласно 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. 167 данным. Тем самым заложенный алгоритм расчета обеспечивает выработку заданного значения температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания. Таким образом на основании рассчитанного количества, подаваемого в форсажную камеру сгорания топлива, в регуляторе положения распределительного крана топливных коллекторов определяется заданное значение температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, и сравнивается с действительным значением, полученным от датчика температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания. В качестве датчика температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания может быть использован, например, преобразователи термоэлектрические бескорпусные ТПР 5 182 003, ТПР 5 182 004 [http://www.omsketalon.ru/?action=tpr5182003& 06.07.2017]. Если действительное значение температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания отличается от заданного в регуляторе положения распределительного крана топливных коллекторов вырабатывается сигнал о необходимости изменения топливного коллектора из которого осуществляется подача топлива в газовый поток перед стабилизатором пламени. При изменении места подачи топлива обеспечивается эффективное образование топливовоздушной смеси, что приводит к высокой полноте сгорания топлива в циркуляционной зоне газового потока. Заданное значение коэффициента полноты сгорания топлива в циркуляционной зоне газового потока 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].To ensure that the fuel supply point is adjusted according to the temperature of the gas flow at the outlet of the afterburner in the afterburner distributor, the required amount of fuel is determined by a signal from the nozzle and afterburner regulator, and the fuel collector is adjusted by the signal from the position regulator of the fuel manifold distribution valve, from which fuel into the gas stream. Then, the relative fuel consumption is calculated, as indicated in the book 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 .: Mechanical Engineering, 2002. p. 131. According to the dependencies given in Kulagin VV 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 is determined by heating the gas stream, depending on the relative fuel consumption. The temperature at the outlet of the afterburner of the combustion chamber depends on the heating of the gas stream, according to the ones given 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. 167 data. Thus, the inherent calculation algorithm ensures the development of a given value of the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner. Thus, based on the calculated amount supplied to the afterburner of the combustion chamber, the set value of the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion chamber is determined in the position controller of the distribution valve of the fuel manifolds and compared with the actual value received from the temperature sensor of the gas stream at the outlet of the afterburner combustion chambers. As a temperature sensor for the gas flow at the outlet of the afterburner, for example, thermocouple transformers TPR 5 182 003, TPR 5 182 004 [http://www.omsketalon.ru/?action=tpr5182003& 07.07.2017] can be used. If the actual value of the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner is different from the one specified in the controller of the position of the distribution valve of the fuel manifolds, a signal is generated about the need to change the fuel manifold from which the fuel is supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer. When changing the fuel supply location, efficient formation of the air-fuel mixture is ensured, which leads to a high completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas stream. The set value of the coefficient of completeness of fuel combustion in the circulation zone of the gas stream is in the range from 0.8 to 0.85 cm, for example, [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 подачи топлива в форсажную камеру сгорания приведена на фиг. 3, где обозначено: 1 - форсажный насос; 2 - регулятор сопла и форсажа; 3 - распределитель форсажного топлива; 4.1 - N - топливные коллектора; 5 - датчик температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; 6 - регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов.The block diagram of the system for supplying fuel to the afterburner is shown in FIG. 3, where indicated: 1 - afterburner pump; 2 - nozzle and afterburner regulator; 3 - afterburner fuel distributor; 4.1 - N - fuel collectors; 5 - gas flow temperature sensor at the outlet of the afterburner; 6 - regulator of the position of the distribution valve of the fuel manifolds.

Назначение датчиков и элементов, входящих в систему ясны из их названия. Форсажный насос 1, регулятор сопла и форсажа 2, топливные коллектора 4.1 - N работают аналогично прототипу. Для обеспечения требуемого расхода топлива в форсажную камеру сгорания форсажный насос нагнетает топливо в систему и подает его на вход в регулятор сопла и форсажа, где поступившее топливо распределяется на топливный контур форсажной камеры сгорания и системы управления соплом, контур форсажного топлива поступает на вход распределителя форсажного топлива где оно распределяется по контурам согласно программе управления по расходу топлива. Для выработки управляющего воздействия в регуляторе положения распределительного крана топливных коллекторов 6 по сигналу от датчика температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания 5, где он сравнивается с заданным значением температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, вырабатывается сигнал о необходимости изменения топливного коллектора, из которого осуществляется подача топлива в газовый поток перед стабилизатором пламени, согласно программе управления, поступающий в распределитель форсажного топлива 3, который обеспечивает расход топлива в форсажную камеру сгорания аналогично прототипа, а также осуществляет корректировку топливного коллектора из которого осуществляется подача топлива в газовый поток перед стабилизатором пламени. Таким образом, осуществляется коррекция места подачи топлива в форсажную камеру сгорания перед стабилизатором пламени при изменении условий внешней среды.The purpose of the sensors and the elements included in the system are clear from their name. Afterburner pump 1, nozzle and afterburner regulator 2, fuel collectors 4.1 - N work similarly to the prototype. To ensure the required fuel consumption in the afterburner, the afterburner pump injects fuel into the system and feeds it to the inlet of the nozzle and afterburner, where the incoming fuel is distributed to the fuel circuit of the afterburner and the nozzle control system, the afterburner circuit enters the inlet of the afterburner where it is distributed along the contours according to the fuel management program. To generate a control action in the position controller of the distribution valve of the fuel manifolds 6 according to the signal from the gas flow temperature sensor at the outlet of the afterburner 5, where it is compared with the set value of the gas flow temperature at the outlet of the afterburner, a signal is generated about the need to change the fuel manifold , from which fuel is supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer, according to the control program, which enters the force distributor fuel oil 3, which provides fuel consumption in the afterburner of the combustion chamber similarly to the prototype, as well as adjusts the fuel manifold from which fuel is supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer. Thus, the correction of the place of fuel supply to the afterburner in front of the flame stabilizer is carried out when the environmental conditions change.

Регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов предназначен для определения топливного коллектора через который должна осуществляться подача топлива в газовый поток перед стабилизатором пламени на основании получаемых данных от датчика температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и расчета по численным зависимостям температуры газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания от количества, подаваемого в форсажную камеру сгорания топлива и условий внешней среды. Конструктивно регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов может быть выполнен различными способами и включает в себя целый комплекс состоящий из программно-задающего устройства, элементов сравнения, исполнительных механизмов. Он может быть, как электронным, так и гидромеханическим аналогично существующим регуляторам. Его конструкция зависит от специфических особенностей газотурбинного двигателя на котором он входит в состав системы управления подачи топлива в форсажную камеру сгорания.The regulator of the position of the distribution valve of the fuel manifolds is designed to determine the fuel collector through which the fuel must be supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer based on the data received from the temperature sensor of the gas stream at the outlet of the afterburner and calculated from the numerical dependences of the temperature of the gas stream at the outlet of the afterburner combustion chambers from the amount supplied to the afterburner of the fuel combustion chamber and environmental conditions. Structurally, the position controller of the distribution valve of the fuel manifolds can be made in various ways and includes a whole complex consisting of a program-setting device, comparison elements, actuators. It can be, both electronic and hydromechanical, similar to existing regulators. Its design depends on the specific features of the gas turbine engine on which it is part of the control system for supplying fuel to the afterburner.

Claims (1)

Система управления форсажной камерой сгорания, содержащая последовательно соединенные форсажный насос, регулятор сопла и форсажа, распределитель форсажного топлива, а также N топливных коллекторов, входы которых объединены и соединены с выходом распределителя форсажного топлива, а выходы являются выходом системы, отличающаяся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные датчик температуры газового потока, установленный на выходе из форсажной камеры сгорания, регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов, установленный на корпусе распределителя форсажного топлива, выход которого соединен со вторым входом распределителя форсажного топлива.The control system of the afterburner, which contains the afterburner pump, the nozzle and afterburn regulator, the afterburner distributor, as well as the N fuel collectors, the inputs of which are combined and connected to the output of the afterburner, and the outputs are the output of the system, characterized in that they are additionally introduced a gas flow temperature sensor connected in series at the outlet of the afterburner, connected to a fuel valve projectors mounted on afterburner fuel distributor housing, whose output is connected to the second input of the distributor afterburner fuel.
RU2018104413A 2018-02-05 2018-02-05 Fuel supply system to afterburner combustion chamber RU2699323C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104413A RU2699323C2 (en) 2018-02-05 2018-02-05 Fuel supply system to afterburner combustion chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104413A RU2699323C2 (en) 2018-02-05 2018-02-05 Fuel supply system to afterburner combustion chamber

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018104413A RU2018104413A (en) 2019-08-06
RU2018104413A3 RU2018104413A3 (en) 2019-08-06
RU2699323C2 true RU2699323C2 (en) 2019-09-04

Family

ID=67586502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104413A RU2699323C2 (en) 2018-02-05 2018-02-05 Fuel supply system to afterburner combustion chamber

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699323C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2027887C1 (en) * 1991-06-28 1995-01-27 Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова Method of starting afterburner chamber of gas-turbine engine
RU2292477C1 (en) * 2005-12-01 2007-01-27 Владимир Григорьевич Павлюков Method of feed of fuel to multi-fuel internal combustion engine with spark-plug ignition system and fuel-feed system for such engine (versions)
RU2292471C1 (en) * 2005-12-01 2007-01-27 Владимир Григорьевич Павлюков Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions)
RU2430252C1 (en) * 2010-03-23 2011-09-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Система-Сервис" Method of determining gas turbine engine combustion chamber go-out

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2027887C1 (en) * 1991-06-28 1995-01-27 Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова Method of starting afterburner chamber of gas-turbine engine
RU2292477C1 (en) * 2005-12-01 2007-01-27 Владимир Григорьевич Павлюков Method of feed of fuel to multi-fuel internal combustion engine with spark-plug ignition system and fuel-feed system for such engine (versions)
RU2292471C1 (en) * 2005-12-01 2007-01-27 Владимир Григорьевич Павлюков Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions)
RU2430252C1 (en) * 2010-03-23 2011-09-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Система-Сервис" Method of determining gas turbine engine combustion chamber go-out

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ФОРСАЖНОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ АЛ-31Ф" / Учебное пособие, под редакцией А.П. НАЗАРОВА. М.: ВВИА, 1987, с.313. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018104413A (en) 2019-08-06
RU2018104413A3 (en) 2019-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2112572B1 (en) Method and system for operating gas turbine engine systems
CN1971013B (en) Methods and apparatus for operating gas turbine engine systems
EP0765998B1 (en) Turbine engine control system
US8483931B2 (en) Active pattern factor control for gas turbine engines
US7044103B2 (en) Fuel quantity modulation in pilot ignited engines
EP1521037A1 (en) Method and system for controlling fuel supply in a combustion turbine engine
CN105934570B (en) Method for operating gas turbine under part load
EP2672089B1 (en) Control device for gas turbine power generation plant
US10968836B2 (en) Method for controlling fuel distribution in a gas turbine engine with multiple combustion zones
US20140090353A1 (en) Systems and Methods for Determining a Target Exhaust Temperature for a Gas Turbine
KR20170123304A (en) Internal combustion engine having a regulating device
CN214309492U (en) Fuel system of tester of engine combustion chamber
RU149566U1 (en) DEVICE FOR GAS-DYNAMIC TESTS
RU2665567C1 (en) Afterburner combustion chamber control method
RU2699323C2 (en) Fuel supply system to afterburner combustion chamber
RU2699324C2 (en) Fuel supply system to afterburner combustion chamber
RU2699322C2 (en) Method of fuel supply into afterburner combustion chamber
RU2708474C2 (en) Afterburner combustion chamber control system
RU2700321C2 (en) Method of fuel supply into afterburner combustion chamber
CN108474307A (en) Internal combustion engine with straying quatity control
RU2665569C1 (en) Afterburner combustion chamber control system
RU2592562C1 (en) Aircraft turbojet engine control method
RU2708476C2 (en) Afterburner combustion chamber control method
CN103604135B (en) A kind of aviation kerosine ignition of gas generator and temperature automatic control method
RU2389008C1 (en) Tune-up method of gas turbine engine with augmentor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210206