RU2700321C2 - Method of fuel supply into afterburner combustion chamber - Google Patents

Method of fuel supply into afterburner combustion chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2700321C2
RU2700321C2 RU2017144373A RU2017144373A RU2700321C2 RU 2700321 C2 RU2700321 C2 RU 2700321C2 RU 2017144373 A RU2017144373 A RU 2017144373A RU 2017144373 A RU2017144373 A RU 2017144373A RU 2700321 C2 RU2700321 C2 RU 2700321C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
afterburner
value
combustion chamber
gas stream
Prior art date
Application number
RU2017144373A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017144373A (en
RU2017144373A3 (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 RU2017144373A priority Critical patent/RU2700321C2/en
Publication of RU2017144373A publication Critical patent/RU2017144373A/en
Publication of RU2017144373A3 publication Critical patent/RU2017144373A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2700321C2 publication Critical patent/RU2700321C2/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
    • 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)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the field of gas turbine engine (GTE) automatic control, and namely to the afterburner combustion mode operation modes control methods. Technical result of the invention is increase of efficiency of control of working process in afterburner combustion chamber due to measurement of value of full pressure of gas flow at output from afterburner combustion chamber and control of position of distributing valve of fuel collectors.
EFFECT: invention differs from known ones in that it is additionally measured value of full pressure of gas flow at output of afterburner combustion chamber and control over position of distributing valve of fuel manifolds.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), а именно к способам 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 methods for controlling the operating modes of the afterburner.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является способ подачи топлива в форсажную камеру сгорания, включающий измерение положения рычага управления двигателем, измерение полного давления воздуха за компрессором, а также измерение температуры воздуха на входе двигателя и управление величиной подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания [«Турбореактивный двигатель с форсажной камерой сгорания АЛ-31Ф» учебное пособие, под редакцией А.П. Назарова. М.: ВВИА, 1987., с. 313].The closest in technical essence of the claimed invention is a method of supplying fuel to the afterburner, including measuring the position of the engine control lever, measuring the total air pressure behind the compressor, as well as measuring the air temperature at the engine inlet and controlling the amount of fuel supplied to the afterburner [[Turbojet engine with afterburner combustion chamber AL-31F »study guide, edited by A.P. Nazarova. M .: VVIA, 1987., p. 313].

Недостатком данного способа 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 method 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 величины полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и управления положением распределительного крана топливных коллекторов.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the workflow control in the afterburner, by measuring the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner and controlling the position of the distribution valve of the fuel manifolds.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе подачи топлива в форсажную камеру сгорания газотурбинного двигателя летательного аппарата, включающий измерение положения рычага управления двигателем, измерение полного давления воздуха за компрессором, а также измерение температуры воздуха на входе двигателя и управление величиной подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания, согласно изобретению дополнительно измеряют величину полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и управляют положением распределительного крана топливных коллекторов.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of supplying fuel to the afterburner of the gas turbine engine of the aircraft, including measuring the position of the engine control lever, measuring the total air pressure behind the compressor, as well as measuring the air temperature at the engine inlet and controlling the amount of fuel supplied to the afterburner the combustion chamber, according to the invention, additionally measure the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner and ravlyaetsya position distributor crane fuel reservoir.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно измеряют величину полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и управляют положением распределительного крана топливных коллекторов.The essence of the invention lies in the fact that they additionally measure the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner and control the position of the distribution valve of the fuel manifolds.

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 величина полного давления в зависимости от условий внешней среды. 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 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 total pressure at the outlet of the afterburner burns changes in total pressure depending on environmental conditions. 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 gas flow 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 повышение величины полного давления 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 leads to an increase in the total pressure 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 повышении давления на выходе из форсажной камеры сгорания датчик полного давления на выходе из форсажной камеры сгорания фиксирует действительное значение полного давления и передает информацию о нем в регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов, где сигнал сравнивается с заданным программой управления значением величины полного давления 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 полного давления 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 the first collector. The greater the influence of environmental conditions, the more remote the collector must be included in the work. Thus, when the pressure at the outlet of the afterburner of the combustion chamber increases, the full pressure sensor at the outlet of the afterburner of the combustion chamber records the actual value of the total pressure and transmits information about it to the position control valve of the fuel manifold distribution valve, where the signal is compared with the preset control program for the value of the total pressure and in case of signal mismatch according to the control program, it generates a signal about a change in the fuel manifold, 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 values of the total pressure at the outlet of the afterburner , while maintaining a given fuel consumption in the afterburner.

Поэтому согласно изобретению, измеряют величину полного давления 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 существующего способа 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 total pressure 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 before flame stabilizer. The difference from the existing method of fuel supply 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 .: Mechanical 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 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;

Figure 00000001
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»;
Figure 00000002
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при минимальном значении температуры воздуха на входе двигателя;
Figure 00000003
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЬШ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя;
Figure 00000004
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя;
Figure 00000005
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»;
Figure 00000006
- 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;
Figure 00000001
- the value of the estimated amount of fuel in the engine operating mode "MINIMUM FORCING";
Figure 00000002
- the value of the estimated amount of fuel at the engine operating mode “MINIMUM FORCING” with a minimum value of the air temperature at the engine inlet;
Figure 00000003
- the value of the estimated amount of fuel at the engine operating mode “MINIMUM FORCING” at the maximum value of the air temperature at the engine inlet;
Figure 00000004
- 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;
Figure 00000005
- the value of the estimated amount of fuel in the engine mode "FULL FORCING";
Figure 00000006
- 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 местом подачи топлива в зависимости от количества подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания, где обозначено:

Figure 00000007
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя;
Figure 00000008
- величина расчетного количества топлива на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ» при максимальном значении температуры воздуха на входе двигателя; Р*ф min - линия места подачи топлива при минимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; Р*ф max - линия места подачи топлива при максимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; Р*ф - линия места подачи топлива при расчетном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; Lкол мф min - значение места подачи топлива при минимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол мф - значение места подачи топлива при расчетном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол мф max - значение места подачи топлива при максимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол пф max - значение места подачи топлива при максимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол пф - значение места подачи топлива при расчетном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ»; Lкол пф min - значение места подачи топлива при минимальном значении полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания на режиме работы двигателя «ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ».In FIG. 2 shows a program for managing the fuel supply site, depending on the amount of fuel supplied to the afterburner, where it is indicated:
Figure 00000007
- 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;
Figure 00000008
- the value of 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 is the line of the place of fuel supply at the minimum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner; P * f max - line of the place of fuel supply at the maximum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner; P * f is the line of the place of fuel supply 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 fuel supply point 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 is the value of the fuel supply point at the calculated value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner in the MINIMUM FORCING engine operation mode; L kol mf max - the value of the fuel supply point at the maximum value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner in the MINIMUM FORCING engine operation mode; L count pf max - the value of the place of fuel supply 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 fuel supply point at the calculated value of the total pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner of the combustion engine at the FULL FORCING engine mode; L count pf min - the value of the fuel supply point at the minimum value of the total pressure 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 величине полного давления 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. Величина полного давления 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 величины полного давления 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 полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания, и сравнивается с действительным значением, полученным от 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 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 for the total pressure of the gas stream 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 from the position regulator of the fuel manifold distribution valve, from which feeds 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 value of the total pressure at the outlet of the afterburner of the combustion chamber depends on the heating of the gas stream, according to the data 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 total pressure 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 total pressure 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 sensor of the total pressure of the gas stream at the outlet from the afterburner of combustion. 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 one specified in the position controller 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.

На фиг. 3 приведена структурная схема возможного варианта устройства, с помощью которого может быть реализован способ подачи топлива в форсажную камеру сгорания, где обозначено: 1 - форсажный насос; 2 - регулятор сопла и форсажа; 3 - распределитель форсажного топлива; 4.1 - N - топливные коллектора; 5 - датчик полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания; 6 - регулятор положения распределительного крана топливных коллекторов.In FIG. 3 is a structural diagram of a possible embodiment of the device, with which a method of supplying fuel to the afterburner can be implemented, where it is indicated: 1 - afterburner pump; 2 - nozzle and afterburner regulator; 3 - afterburner fuel distributor; 4.1 - N - fuel collectors; 5 - sensor full pressure of the gas stream 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 полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания 5, где он сравнивается с заданным значением величины полного давления 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 sensor for the full pressure of the gas stream at the outlet of the afterburner 5, where it is compared with the set value of the total pressure at the outlet of the afterburner, a signal is generated about the need to change the fuel the collector from which the fuel is supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer, according to the control program, entering the distributor Sazhnev fuel 3, which provides a flow of fuel in a combustion chamber similar to augmentor prototype, and performs correction of the fuel reservoir from which the fuel supply to the gas stream ahead 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 полного давления на выходе из форсажной камеры сгорания и расчета по численным зависимостям величины полного давления 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 manifold through which the fuel must be supplied to the gas stream in front of the flame stabilizer based on the data obtained from the full pressure sensor at the outlet of the afterburner and the calculation of the total pressure of the gas stream at the outlet of afterburner combustion chamber from the amount supplied to the afterburner combustion chamber of fuel 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)

Способ подачи топлива в форсажную камеру сгорания, включающий измерение положения рычага управления двигателем, измерение полного давления воздуха за компрессором, а также измерение температуры воздуха на входе двигателя и управление величиной подаваемого топлива в форсажную камеру сгорания, отличающийся тем, что дополнительно измеряют величину полного давления газового потока на выходе из форсажной камеры сгорания и управляют положением распределительного крана топливных коллекторов.The method of supplying fuel to the afterburner, including measuring the position of the engine control lever, measuring the total air pressure behind the compressor, as well as measuring the temperature of the air at the engine inlet and controlling the amount of fuel supplied to the afterburner, characterized in that the gas pressure is also measured flow at the outlet of the afterburner and control the position of the distribution valve of the fuel collectors.
RU2017144373A 2017-12-18 2017-12-18 Method of fuel supply into afterburner combustion chamber RU2700321C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144373A RU2700321C2 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Method of fuel supply into afterburner combustion chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144373A RU2700321C2 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Method of fuel supply into afterburner combustion chamber

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017144373A RU2017144373A (en) 2019-06-18
RU2017144373A3 RU2017144373A3 (en) 2019-06-18
RU2700321C2 true RU2700321C2 (en) 2019-09-16

Family

ID=66947276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144373A RU2700321C2 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Method of fuel supply into afterburner combustion chamber

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700321C2 (en)

Citations (3)

* 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
RU2631974C2 (en) * 2016-01-25 2017-09-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Gas-turbine engine with augmented combustion chamber operation mode and its actualization system
RU2634997C2 (en) * 2016-01-25 2017-11-08 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system

Patent Citations (3)

* 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
RU2631974C2 (en) * 2016-01-25 2017-09-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Gas-turbine engine with augmented combustion chamber operation mode and its actualization system
RU2634997C2 (en) * 2016-01-25 2017-11-08 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system

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
RU2017144373A (en) 2019-06-18
RU2017144373A3 (en) 2019-06-18

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
CN104121102B (en) The diesel oil ignited direct-jet natural gas engine fuel supply system of trace and controlling method
CA2834285C (en) Apparatus and method for controlling a pressure gain combustor
JP2009216098A (en) Method for actively controlling combustion pattern factor in gas turbine engine
CN105934570B (en) Method for operating gas turbine under part load
CN104133677B (en) Method and system for engine fuel injection control
CN109312685B (en) Method for determining a correction value for a fuel metering of a fuel injector
CN104903563A (en) Method and arrangement for controlling fuel supply for gas turbine
CN204646492U (en) The diesel oil ignited cylinder inner high voltage of trace directly sprays sparger heat load control system
RU2665567C1 (en) Afterburner combustion chamber control method
RU2435972C1 (en) Control method of fuel flow to multi-manifold combustion chamber of gas turbine engine
RU2700321C2 (en) Method of fuel supply into afterburner combustion chamber
RU2699324C2 (en) Fuel supply system to afterburner combustion chamber
CN109915271A (en) A kind of control method, electronic control unit and the vehicle of methanol engine fuel injection amount
RU2699322C2 (en) Method of fuel supply into afterburner combustion chamber
CN203978671U (en) The diesel oil ignited direct-jet natural gas engine fuel supply system of trace
RU2699323C2 (en) Fuel supply system to afterburner combustion chamber
RU2708474C2 (en) Afterburner combustion chamber control system
RU2665569C1 (en) Afterburner combustion chamber control system
RU2592562C1 (en) Aircraft turbojet engine control method
RU2708476C2 (en) Afterburner combustion chamber control method
RU2464437C1 (en) Control method of jet turbine double-flow engine with afterburner
CN103604135B (en) A kind of aviation kerosine ignition of gas generator and temperature automatic control method
RU2726966C1 (en) Method for controlling fuel flow into afterburner combustion chamber of by-pass engine

Legal Events

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

Effective date: 20191219