RU2752332C1 - System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine - Google Patents

System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2752332C1
RU2752332C1 RU2020137951A RU2020137951A RU2752332C1 RU 2752332 C1 RU2752332 C1 RU 2752332C1 RU 2020137951 A RU2020137951 A RU 2020137951A RU 2020137951 A RU2020137951 A RU 2020137951A RU 2752332 C1 RU2752332 C1 RU 2752332C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
afterburner
fuel
engine
manifold
collector
Prior art date
Application number
RU2020137951A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Вадимович Коцюбинский
Original Assignee
Акционерное общество "ОДК-Климов"
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 Акционерное общество "ОДК-Климов" filed Critical Акционерное общество "ОДК-Климов"
Priority to RU2020137951A priority Critical patent/RU2752332C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752332C1 publication Critical patent/RU2752332C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/28Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed

Abstract

FIELD: aircraft engine construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of aircraft engine construction, in particular to systems for regulating the fuel supply to the afterburners of aircraft turbojet engines (turbojet engine with afterburner and turbojet dual-circuit engine with afterburner). A fuel supply system is proposed for the afterburner of a turbojet engine, which contains a control unit, a fuel tank, an afterburner pump, an afterburner fuel flow regulator, and a distributor that directs fuel to the first collector with flame stabilizers, the second collector and the third collector, depending on the gas pressure in the afterburner and the specified engine mode. At the same time, a shut-off valve is installed behind the distributor in the pipeline of the second collector, which opens and closes at the commands of the control unit when the set pressure values in the second and third collectors are reached, providing the fuel flow and pressure necessary for the uniform distribution of the fuel-air mixture along the afterburner section.
EFFECT: task of the invention is providing high quality and uniform spraying of afterburner fuel to improve engine control and increase the stability of the engine in afterburner modes.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к системам регулирования подачи топлива в форсажные камеры авиационных турбореактивных двигателей (ТРДФ и ТРДДФ).The invention relates to the field of aircraft engine building, in particular, to systems for regulating the supply of fuel to the afterburners of aircraft turbojet engines (TRDF and TRDDF).

Организация рабочего процесса в форсажных камерах ТРДДФ сопряжена с дополнительными трудностями. Смешение потоков горячего газа и холодного воздуха осуществляется перед стабилизаторами пламени, и в поперечном сечении камеры возникает существенная неравномерность газового потока по температуре, коэффициенту избытка воздуха и скорости. Эта неравномерность усиливается с увеличением скорости полета самолета, так как возрастает степень двухконтурности двигателя.The organization of the workflow in the afterburners of the TRDDF is fraught with additional difficulties. The mixing of hot gas and cold air flows is carried out in front of the flame stabilizers, and in the cross section of the chamber there is a significant unevenness of the gas flow in temperature, excess air ratio and velocity. This unevenness increases with an increase in the flight speed of the aircraft, since the degree of bypass of the engine increases.

Применительно к форсированным режимам работы двигателя основными проблемами управления являются обеспечение и поддержание оптимального состава топливовоздушной смеси в форсажной камере сгорания (αΣopt). (Коршенко В.Н., Мосягин В.В., К вопросу о структуре газового потока во фронтовом устройстве форсажной камеры сгорания ТРДДФ. // Климовские чтения-2014: перспективные направления развития авиадвигателестроения: сборник докладов международной научно-технической конференции. В 2-х т. - СПб.: Изд-во «Скифия-принт», 2014. - Т. 1 - 19…31 с.)With regard to the forced operation of the engine, the main control problems are the provision and maintenance of the optimal composition of the fuel-air mixture in the afterburner (α Σopt ). (Korshenko V.N., Mosyagin V.V., On the question of the structure of the gas flow in the front-line device of the afterburner combustion chamber of the TRDDF. // Klimovskie readings-2014: promising directions for the development of aircraft engine building: collection of reports of the international scientific and technical conference. x t. - SPb .: Publishing house "Scythia-print", 2014. - T. 1 - 19 ... 31 p.)

Известна форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя со смешением потоков, содержащая корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями форсажного топлива, состоящее из первого пускового коллектора со стабилизаторами пламени, второго и, открывающегося по заданному давлению во втором коллекторе, третьего коллектора, пропускающего через себя возрастающий расход форсажного топлива, предназначенных для равномерного распределения форсажного топлива по сечению камеры сгорания, (RU №2641191) Недостатком такой системы подачи и смешения является частичное погасание пламени в стабилизаторах при открытии третьего коллектора и плохое распыливание топлива при малых расходах через третий коллектор, что свойственно полетам на большой высоте (Коцюбинский С.В. Повышение полноты сгорания в форсажной камере двухконтурного турбореактивного двигателя РД-33 // Климовские чтения-2019: перспективные направления развития авиадвигателестроения: сборник статей научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во «Скифия-принт», 2019. - С 223…229).Known afterburner of a two-circuit turbojet engine with mixing flows, containing a housing, a mixer, a front-line device with afterburner nozzles, consisting of a first starting manifold with flame stabilizers, a second and, opening at a given pressure in the second manifold, a third manifold that passes an increasing flow through itself afterburner, designed for uniform distribution of afterburner fuel over the combustion chamber cross-section, (RU # 2641191) The disadvantage of such a feed and mixing system is the partial extinction of the flame in the stabilizers when the third manifold is opened and poor atomization of fuel at low flow rates through the third manifold, which is typical of flights on high altitude (Kotsyubinsky S.V. Increasing the combustion efficiency in the afterburner of the RD-33 bypass turbojet engine // Klimovskie readings-2019: promising directions for the development of aircraft engine building: collection of articles of the scientific and technical conference. - SPb .: Publishing house "Scythia-print", 2019. - From 223 ... 229).

Задачей изобретения является создание в форсажных коллекторах такого расхода и давления, которое обеспечит качественное распыливание форсажного топлива и создание однородной топливовоздушной смеси во всем диапазоне расходов в любой точке сечения перед фронтовым устройством форсажной камеры.The objective of the invention is to create in the afterburner such a flow rate and pressure that will ensure high-quality atomization of the afterburner and the creation of a homogeneous fuel-air mixture over the entire flow rate range at any point of the section in front of the front afterburner device.

Техническим результатом является улучшение управления двигателем и повышение устойчивости работы двигателя на форсажных режимах за счет обеспечения качественного и равномерного распыливания форсажного топлива.The technical result is to improve engine control and increase the stability of the engine in afterburner modes by ensuring high-quality and uniform atomization of afterburner fuel.

Поставленная задача решается тем, что предлагается система подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двигателя, содержащая блок управления, топливный бак, форсажный насос, регулятор расхода форсажного топлива, распределитель, направляющий, в зависимости от давления газов в форсажной камере и заданного режима работы двигателя, топливо в первый коллектор со стабилизаторами пламени, второй коллектор и третий коллектор, отличающаяся тем что за распределителем в трубопроводе второго коллектора установлен отсечной клапан, который открывается и закрывается по командам блока управления при достижении заданных значений давления во втором и третьем коллекторах, обеспечивая перераспределение расхода форсажного топлива между вторым и третьим коллекторами для качественного распыла и распределения топливовоздушной смеси по сечению форсажной камеры.The problem is solved by the fact that a system of fuel supply to the afterburner of a turbojet engine is proposed, which contains a control unit, a fuel tank, an afterburner pump, an afterburner consumption regulator, a distributor that directs, depending on the gas pressure in the afterburner and a given engine operating mode, fuel into the first manifold with flame stabilizers, the second manifold and the third manifold, characterized in that a shut-off valve is installed behind the distributor in the pipeline of the second manifold, which opens and closes at the commands of the control unit when the preset pressure values in the second and third manifolds are reached, providing redistribution of the afterburner fuel consumption between the second and third manifolds for high-quality atomization and distribution of the air-fuel mixture over the afterburner section.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами:The essence of the invention is illustrated by graphic materials:

Фиг. 1. Функциональная схема системы регулирования подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двигателя, гдеFIG. 1. Functional diagram of the system for regulating the fuel supply to the afterburner of a turbojet engine, where

1 - топливный бак,1 - fuel tank,

2 - форсажный насос,2 - afterburner pump,

3 - регулятор расхода форсажного топлива,3 - afterburner consumption regulator,

4 - распределитель,4 - distributor,

5 - форсажная камера сгорания,5 - afterburner combustion chamber,

6 - рычаг управления двигателем (РУД),6 - engine control lever (throttle),

7 - первый коллектор (1 ТК),7 - the first collector (1 TC),

8 - второй коллектор (2 ТК),8 - the second collector (2 TC),

9 - третий коллектор (3 ТК),9 - the third collector (3 TC),

10 - отсечной клапан,10 - shut-off valve,

11 - блок управления,11 - control unit,

12 - датчик давления в коллекторе 8,12 - pressure sensor in the manifold 8,

13 - датчик давления в коллекторе 9.13 - manifold pressure sensor 9.

Фиг. 2 - График распределения форсажного топлива по коллекторам от изменения положения рычага управления двигателем;FIG. 2 - Schedule of afterburner fuel distribution over the manifolds from changes in the position of the engine control lever;

Распределитель топлива с целью сокращения времени приемистости имеет функцию (н/д) подачи не дозированного топлива для заполнения при открытии второго и третьего форсажных коллекторов. За распределителем в трубопроводе второго коллектора установлен отсечной клапан, открывающийся и закрывающийся по командам от блока управления. Датчики давления во втором и третьем коллекторах контролируют давление при заполнении, работе и выключении коллекторов.In order to reduce the acceleration time, the fuel distributor has a function (N / A) of supplying non-metered fuel for filling when the second and third afterburner manifolds are opened. A shut-off valve is installed behind the distributor in the pipeline of the second manifold, which opens and closes by commands from the control unit. Pressure sensors in the second and third manifolds monitor the pressure during filling, operation and shutdown of the manifolds.

Второй и третий коллекторы распыляют топливо перед стабилизаторами пламени первого (пускового) коллектора для обеспечения равномерного распределения топливовоздушной смеси по сечению форсажной камеры, что обеспечивает устойчивую работу двигателя на всех форсажных режимах.The second and third manifolds spray fuel in front of the flame stabilizers of the first (starting) manifold to ensure uniform distribution of the air-fuel mixture over the afterburner section, which ensures stable engine operation in all afterburner modes.

Работа системы регулирования подачи топлива осуществляется следующим образом.The operation of the fuel supply control system is as follows.

При перемещении рычага управления двигателем 6 в зону форсажных режимов блок управления 11 открывает отсечной клапан 10 и включает форсажный насос 2 для подачи из топливного бака 1 топлива в регулятор расхода форсажного топлива 3 и подачу через распределитель 4 топлива в коллекторы форсажной камеры сгорания 5.When the engine control lever 6 is moved to the afterburner zone, the control unit 11 opens the shut-off valve 10 and turns on the afterburner pump 2 to supply fuel from the fuel tank 1 to the afterburner flow regulator 3 and supply fuel through the distributor 4 to the afterburner 5 manifolds.

Регулятор расхода форсажного топлива 3 формирует расход в зависимости от давления газов в форсажной камере сгорания 5 и режима, заданного положением рычага управления двигателем б.The afterburner flow regulator 3 forms the flow rate depending on the gas pressure in the afterburner 5 and the mode set by the position of the engine control lever b.

При установке рычага управления двигателем 6 в положение «Минимальный форсаж» регулятор 3 осуществляет подачу топлива в коллектор 7 и во внутренней зоне стабилизаторов (не показаны) форсажной камеры сгорания 5 создается топливовоздушная смесь с заданными значениями давления и температурой горения. Для обеспечения устойчивого горения в стабилизаторах пламени расход в коллектор 7 на разных режимах форсирования двигателя не изменяется.When the engine control lever 6 is set to the "Minimum afterburner" position, the regulator 3 supplies fuel to the manifold 7 and in the inner zone of the stabilizers (not shown) of the afterburner 5 a fuel-air mixture is created with preset pressure and combustion temperature. To ensure stable combustion in the flame stabilizers, the flow rate to the manifold 7 does not change at different engine boost modes.

После воспламенения и появления горения в стабилизаторах вырабатывается сигнал от датчика пламени за стабилизаторами коллектора 7 (не показан) и блок управления 11 снимает с регулятора 3 блокировку включения коллектора 8.After ignition and the appearance of combustion in the stabilizers, a signal is generated from the flame sensor behind the collector stabilizers 7 (not shown) and the control unit 11 removes the blocking of the collector 8 from the controller 3.

При увеличении форсажного режима и установке рычага управления двигателем 6 положении «Полный форсаж» расход форсажного топлива в коллекторе 8 линейно нарастает и после поступлении сигнала от датчика давления 12 о достижении заданного значения давления в коллекторе 8 (точка А на графике) блок управления 11 снимает с регулятора 3 блокировку включения коллектора 9 и закрывает отсечной клапан 10. Распределитель 4 перенаправляет расход форсажного топлива в коллектор 9 создавая в нем давление, необходимое для качественного распыливания топлива и устойчивой работы двигателя на заданном режиме. При дальнейшем увеличении расхода и достижении заданной величины давления в коллекторе 9 и поступления сигнала от датчика давления 13 (точка Б на графике), блок управления 11 вновь открывает отсечной клапан 10, распределитель 4 делит суммарный расход топлива между коллекторами, возвращая установленную долю топлива в коллектор 8, а остальную часть топлива направляет в коллектор 9.When the afterburner mode is increased and the engine control lever is set to 6 in the "Full afterburner" position, the afterburner consumption in the manifold 8 increases linearly, and after a signal from the pressure sensor 12 about reaching the set pressure in the manifold 8 (point A on the graph), the control unit 11 removes the regulator 3 blocks the inclusion of the manifold 9 and closes the cut-off valve 10. Distributor 4 redirects the afterburner fuel flow to the manifold 9, creating in it the pressure required for high-quality fuel atomization and stable engine operation at a given mode. With a further increase in flow rate and reaching a predetermined value of pressure in the manifold 9 and the receipt of a signal from the pressure sensor 13 (point B on the graph), the control unit 11 reopens the shut-off valve 10, the distributor 4 divides the total fuel consumption between the manifolds, returning the set fuel share to the manifold 8, and the rest of the fuel is directed to the collector 9.

При обратном движении рычага управления двигателем 6 на уменьшение форсажных режимов переключения производятся в обратном порядке на значениях давлений, пониженных на 2…3 кгс/см2 относительно давлений включения, что позволяет избежать пульсаций в камере и обеспечить устойчивую работу двигателя на всех форсажных режимах (фиг. 2).With the reverse movement of the engine control lever 6 to reduce the afterburner modes, the switching is performed in the reverse order at pressures reduced by 2 ... 3 kgf / cm 2 relative to the switch-on pressures, which avoids pulsations in the chamber and ensures stable engine operation at all afterburner modes (Fig. . 2).

Таким образом, предлагаемая система подачи топлива в форсажную камеру позволяет повысить качество распыливания форсажного топлива и распределения топливовоздушной смеси по сечению форсажной камеры во всем диапазоне расходов в любой точке сечения перед фронтовым устройством форсажной камеры.Thus, the proposed system for supplying fuel to the afterburner makes it possible to improve the quality of afterburner atomization and the distribution of the air-fuel mixture over the afterburner cross section over the entire flow range at any point in the cross section ahead of the front afterburner device.

Claims (1)

Система подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двигателя, содержащая блок управления, топливный бак, форсажный насос, регулятор расхода форсажного топлива, распределитель, направляющий в зависимости от давления газов в форсажной камере и заданного режима работы двигателя топливо в первый коллектор со стабилизаторами пламени, второй коллектор и третий коллектор, отличающаяся тем, что за распределителем в трубопроводе второго коллектора установлен отсечной клапан, который открывается и закрывается по командам блока управления при достижении заданных значений давления во втором и третьем коллекторах, обеспечивая расход и давление топлива, необходимые для качественного распыливания топлива и распределения топливовоздушной смеси по сечению форсажной камеры.The fuel supply system to the afterburner of a turbojet engine, containing a control unit, a fuel tank, an afterburner pump, an afterburner flow regulator, a distributor that directs, depending on the gas pressure in the afterburner and the preset engine operating mode, fuel to the first manifold with flame stabilizers, the second manifold and the third manifold, characterized in that a shut-off valve is installed behind the distributor in the pipeline of the second manifold, which opens and closes according to the commands of the control unit when the preset pressure values in the second and third manifolds are reached, providing the fuel consumption and pressure necessary for high-quality fuel atomization and distribution air-fuel mixture over the afterburner section.
RU2020137951A 2020-11-18 2020-11-18 System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine RU2752332C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137951A RU2752332C1 (en) 2020-11-18 2020-11-18 System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137951A RU2752332C1 (en) 2020-11-18 2020-11-18 System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752332C1 true RU2752332C1 (en) 2021-07-26

Family

ID=76989586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137951A RU2752332C1 (en) 2020-11-18 2020-11-18 System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752332C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2199675C1 (en) * 2001-09-25 2003-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики Gas turbine plant and method of its starting
RU2664900C1 (en) * 2017-11-14 2018-08-23 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Multi-collector device for fuel supply to the camera of combustion of a gas turbine engine
RU2708474C2 (en) * 2017-10-24 2019-12-09 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 Afterburner combustion chamber control system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2199675C1 (en) * 2001-09-25 2003-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики Gas turbine plant and method of its starting
RU2708474C2 (en) * 2017-10-24 2019-12-09 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 Afterburner combustion chamber control system
RU2664900C1 (en) * 2017-11-14 2018-08-23 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Multi-collector device for fuel supply to the camera of combustion of a gas turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5036657A (en) Dual manifold fuel system
US4903478A (en) Dual manifold fuel system
JP3143924B2 (en) Fuel splitter valve assembly for gas turbine
US4337616A (en) Fuel air ratio controlled fuel splitter
US9146566B2 (en) Fuel system
CN104533639B (en) Based on dual-fuel engine combustion system and the method for switchable type oil sprayer
GB891240A (en) Improvements in or relating to low-pressure fuel injection devices
JPH0639911B2 (en) Fuel supply control device for afterburner of gas turbine / jet propulsion engine
US4895184A (en) Fluid servo system for fuel injection and other applications
RU2752332C1 (en) System for regulating fuel supply to afterburner of turbojet engine
GB1045150A (en) Fuel injection systems for internal combustion engines
JPH0333906B2 (en)
US3996906A (en) Controlled exhaust gas fuel atomizing nozzle
US2989842A (en) Fuel pumping system for engines having afterburners
US2984970A (en) Thrust augmenting system
US3388898A (en) Fuel system
RU2726966C1 (en) Method for controlling fuel flow into afterburner combustion chamber of by-pass engine
CN204402678U (en) Based on the dual-fuel engine combustion system of switchable type oil sprayer
JPH06159150A (en) Injector used for internal combustion engine
US4646706A (en) System for continuous fuel injection
RU205518U1 (en) TWO-CIRCUIT TURBOJET ENGINE INJECTOR CHAMBER
RU2641191C1 (en) Afterburner of the two-convention turboreactive engine
US2975589A (en) Wide modulation range reheat fuel system
US2752900A (en) Charge forming device
RU2730581C1 (en) Method of controlling supply of fuel to gas turbine engine and system for its implementation