RU2781456C1 - Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя - Google Patents
Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781456C1 RU2781456C1 RU2021137296A RU2021137296A RU2781456C1 RU 2781456 C1 RU2781456 C1 RU 2781456C1 RU 2021137296 A RU2021137296 A RU 2021137296A RU 2021137296 A RU2021137296 A RU 2021137296A RU 2781456 C1 RU2781456 C1 RU 2781456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- maximum
- pressure rotor
- low
- temperature
- Prior art date
Links
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
Abstract
Изобретение относится к способам регулирования турбореактивного двигателя для обеспечения ограничений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной в регуляторе двигателя, не превышающих максимально допустимых значений. Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя, в котором предварительно для данного типа двигателей со штатной программой поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого (n1ОГР) и высокого давления (n2ОГР) и температуры газов за турбиной (Т4ОГР) на максимальном режиме работы двигателя формируют программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления (n1ОГР), а также программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления с увеличением на 1% относительно исходной (n1ОГР+1%), затем проводят испытания репрезентативного количества образцов двигателей данного типа, при которых на максимальном режиме выполняют измерение частот вращения ротора низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной при программах n1ОГР (n1, n2, Т4) и n1ОГР+1% (n1+1%, n2+1%, Т4+1%), затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления и изменение температуры газов за турбиной по формулам: (Δn2=n2+1%/n2); (ΔT4=Τ4+1%/T4), далее для двигателя, у которого на максимальном режиме при штатной программе превышено по меньшей мере одно из значений (n1ОГР), (n2ОГР), (Т4ОГР), измеряют частоту вращения ротора низкого давления (n1ИСХ), частоту вращения ротора высокого давления (n2ИСХ) и температуру газов за турбиной (Т4ИСХ) на максимальном режиме, затем определяют относительную величину отклонения исходного параметра (n1ИСХ), (n2ИСХ) и (Т4ИСХ) от настройки ограничения δn1 по формулам:
затем выбирают наименьшее значение из δn1(по n1), δn1(по n2) и δn1(по Т4) по абсолютной величине, которое в дальнейшем принимают за δn1, далее по формулам определяют настройки ограничений частот вращения роторов низкого (n1НАСТ) и высокого давления (n2НАСТ) и температуры газов за турбиной (Т4НАСТ): n1НАСТ=n1ИСХ*(1+δn1); n2НАСТ=n2ИСХ*(1+Δn2*δn1); Т4НАСТ=Т4ИСХ*(1+Δt4*δn1), на основании которых корректируют штатную программу поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной на максимальном режиме работы двигателя. Изобретение обеспечивает повышение надежности эксплуатации двигателя в течение заданного ресурса.
Description
Изобретение относится к способам регулирования турбореактивного двигателя для обеспечения ограничений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной в регуляторе двигателя, не превышающих максимально допустимых значений.
Известен способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя, включающий в себя поддержание эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов на максимальном режиме работы двигателя (см. Ю.Н. Нечаев «Законы управления и характеристики авиационных силовых установок», Москва Машиностроение, 1995 г., страница 272, 273).
Данный способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя не является оптимальным в силу того, что он не обеспечивает ограничений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной не превышающих максимально допустимых значений, что не обеспечивает в дальнейшем надежность эксплуатации двигателя в течение заданного ресурса.
Задача изобретения заключается в обеспечении ограничений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной, не превышающих максимально допустимых значений.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного способа является повышение надежности эксплуатации двигателя в течение заданного ресурса.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что в способе регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя, в котором предварительно для данного типа двигателей со штатной программой поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого (n1ОГР) и высокого давления (n2ОГР) и температуры газов за турбиной (Т4огр) на максимальном режиме работы двигателя формируют программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления (n1ОГР), а также программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления с увеличением на 1% относительно исходной (n1ОГР+1%), затем проводят испытания репрезентативного количества образцов двигателей данного типа, при которых на максимальном режиме выполняют измерение частот вращения ротора низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной при программах n1ОГР (n1, n2, T4) и n1ОГР+1% (n1+1%, n2+1%, T4+1%), затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления и изменение температуры газов за турбиной по формулам:
где Δn2 - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
n2+1% - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме, при реализации программы ограничения n1ОГР+1%;
n2 - частота вращения ротора высокого давления, при реализации программы ограничения n1ОГР;
где ΔТ4 - изменение температуры газов за турбиной;
T4+1% - температура газов за турбиной на максимальном режиме, при реализации программы ограничения n1ОГР+1%;
Т4 - температура газов за турбиной, при реализации программы ограничения n1ОГР;
далее для двигателя, у которого на максимальном режиме при штатной программе превышено по меньшей мере одно из значений (n1ОГР), (n2ОГР), (T4ОГР), измеряют частоту вращения ротора низкого давления (n1Исх), частоту вращения ротора высокого давления (n2Исх) и температуру газов за турбиной (Т4исх) на максимальном режиме, затем определяют относительную величину отклонения исходного параметра (n1ИСх), (n2исх) и (Т4исх) от настройки ограничения по формулам:
где δn1(по n1) - относительная величина отклонения исходного параметра частоты вращения ротора низкого давления на максимальном режиме от максимального значения частоты вращения ротора низкого давления при штатной программе;
n1ОГР - максимальное значение частоты вращения ротора низкого давления при штатной программе;
n1ИСХ - частота вращения ротора низкого давления на максимальном режиме;
где δn1(по n2) - относительная величина отклонения исходного параметра частоты вращения ротора высокого давления на максимальном режиме от максимального значения частоты вращения ротора высокого давления при штатной программе;
n2ОГР - максимальное значение частоты вращения ротора высокого давления при штатной программе;
n2ИСХ - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме;
Δn2 - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
где δn1(по Т4) - относительная величина отклонения исходного параметра температуры газов за турбиной на максимальном режиме от максимального значения температуры газов за турбиной при штатной программе;
Т4огр _ максимальное значение температуры газов за турбиной при штатной программе;
Т4исх - температура газов за турбиной на максимальном режиме;
ΔТ4 - изменение температуры газов за турбиной;
затем выбирают наименьшее значение δn1 из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) по абсолютной величине, которое в дальнейшем принимают за δn1, далее по формулам определяют настройки ограничений частот вращения роторов низкого (n1НАСТ) и высокого давления (n2 наст) и температуры газов за турбиной (Т4 наст):
где n1НАСТ - максимальное значение частоты вращения ротора низкого давления;
n1 исх - частота вращения ротора низкого давления на максимальном режиме;
δn1 - наименьшее значение из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) абсолютной величине;
где n2наст - максимальное значение частоты вращения ротора высокого давления;
n2исх - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме;
Δn2 - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
δn1 - наименьшее значение из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) по абсолютной величине;
где Т4Наст _ максимальное значение температуры газов за турбиной;
Т4исх - температура газов за турбиной на максимальном режиме;
ΔТ4 - изменение температуры газов за турбиной;
δn1 - наименьшее значение из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) по абсолютной величине;
на основании которых корректируют штатную программу поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной на максимальном режиме работы двигателя.
Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя реализуется следующим образом. Проводят испытания репрезентативного количества образцов двигателей в количестве 5 штук с различными настройками ограничений частоты вращения ротора низкого давления n1=100% и n1+1%=101% на максимальном режиме, при этом фиксируют частоты вращения ротора высокого давления n2=99,5%, n2+1%=100,6% и температуры газа за турбиной Т4=1135 К, T4+1%=1150 К. Затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления Δn2=100,6/99,5=1,011 и изменение температуры газов за турбиной ΔТ4=1150/1135=1,013.
Настройку двигателя имеющего ограничения n1ОГР=100%, n2ОГР=99,5%, Т4ОГР=1140 К (Т4огр=1140 К превышает Т4=1135 К) определяют путем вывода двигателя на максимальный режим, при этом производят измерение частоты вращения ротора низкого давления n1ИСХ=99,8%, частоты вращения ротора высокого давления n2ИСХ=99,6 и температуры газа за турбиной Т4исх=1162 К. Затем определяют относительную величину отклонения исходного значения (n1ИСх), (n2исх) и (Т4исх) от настройки ограничителя δn1
далее выбирают наименьшее δn1=-0,0187. Затем определяют значения ограничений
n1НАСТ=99,8*(1-0,0187)=97,9%
n2НАСТ=99,6*(1-1,011*0,0187)=97,7%
Т4наст=1162*(1-1,013*0,0187)=1140К
Далее полученные настройки вводят в регулятор двигателя.
Таким образом, полученные величины настроек ограничителей частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газа за турбиной не превышают их максимально допустимых ограничений.
Claims (40)
- Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя, в котором предварительно для данного типа двигателей со штатной программой поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого (n1ОГР) и высокого давления (n2ОГР) и температуры газов за турбиной (Т4ОГР) на максимальном режиме работы двигателя формируют программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления (n1ОГР), а также программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления с увеличением на 1% относительно исходной (n1ОГР+1%), затем проводят испытания репрезентативного количества двигателей данного типа, при которых на максимальном режиме выполняют измерение частот вращения ротора низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной при программах n1ОГР (n1, n2, T4) и n1ОГР+1% (n1+1%, n2+1%, T4+1%), затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления и изменение температуры газов за турбиной по формулам:
- где Δn2 - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
- n2+1% - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме, при реализации программы ограничения n1ОГР+1%;
- n2 - частота вращения ротора высокого давления, при реализации программы ограничения n1ОГР;
- где ΔТ4 - изменение температуры газов за турбиной;
- T4+1% - температура газов за турбиной на максимальном режиме, при реализации программы ограничения n1ОГР+1%;
- Т4 - температура газов за турбиной, при реализации программы ограничения n1ОГР;
- далее для двигателя, у которого на максимальном режиме при штатной программе превышено по меньшей мере одно из значений (n1ОГР), (n2ОГР), (Т4огр), измеряют частоту вращения ротора низкого давления (n1ИСх), частоту вращения ротора высокого давления (n2исх) и температуру газов за турбиной (Т4исх) на максимальном режиме, затем определяют относительную величину отклонения исходного параметра (n1ИСх), (n2исх) и (Т4исх) от настройки ограничения δn1 по формулам:
- где δn1 (по n1) - относительная величина отклонения исходного параметра частоты вращения ротора низкого давления на максимальном режиме от максимального значения частоты вращения ротора низкого давления при штатной программе;
- n1ОГР - максимальное значение частоты вращения ротора низкого давления при штатной программе;
- n1ИСХ - частота вращения ротора низкого давления на максимальном режиме;
- где δn1 (по n2) - относительная величина отклонения исходного параметра частоты вращения ротора высокого давления на максимальном режиме от максимального значения частоты вращения ротора высокого давления при штатной программе;
- n2ОГР - максимальное значение частоты вращения ротора высокого давления при штатной программе;
- n2ИСХ - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме;
- Δn2 - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
- где δn1 (по Т4) - относительная величина отклонения исходного параметра температуры газов за турбиной на максимальном режиме от максимального значения температуры газов за турбиной при штатной программе;
- Т4огр - максимальное значение температуры газов за турбиной при штатной программе;
- Т4исх - температура газов за турбиной на максимальном режиме;
- ΔТ4 - изменение температуры газов за турбиной;
- затем выбирают наименьшее значение δn1 из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) по абсолютной величине, которое в дальнейшем принимают за δn1, далее по формулам определяют настройки ограничений частот вращения роторов низкого (n1НАСТ) и высокого давления (n2наст) и температуры газов за турбиной (Т4наст):
- где n1НАСТ - максимальное значение частоты вращения ротора низкого давления;
- n1исх - частота вращения ротора низкого давления на максимальном режиме;
- δn1 - наименьшее значение из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) абсолютной величине;
- где n2наст - максимальное значение частоты вращения ротора высокого давления;
- n2исх - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме;
- Δn2 - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
- δn1 - наименьшее значение из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) по абсолютной величине;
- где Т4Наст - максимальное значение температуры газов за турбиной;
- Т4исх - температура газов за турбиной на максимальном режиме;
- ΔТ4 - изменение температуры газов за турбиной;
- δn1 - наименьшее значение из δn1 (по n1), δn1 (по n2) и δn1 (по Т4) по абсолютной величине;
- на основании которых корректируют штатную программу поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого и высокого давления и температуры газов за турбиной на максимальном режиме работы двигателя.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781456C1 true RU2781456C1 (ru) | 2022-10-12 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2960906A1 (fr) * | 2010-06-07 | 2011-12-09 | Snecma | Unite electronique de protection survitesse d'une turbomachine de moteur d'aeronef |
EP2855900A1 (fr) * | 2012-04-27 | 2015-04-08 | SNECMA Services | Turbomachine comportant un système de surveillance comprenant un module d'engagement d'une fonction de protection de la turbomachine et procédé de surveillance |
RU2583486C2 (ru) * | 2011-01-31 | 2016-05-10 | Снекма | Устройство впрыска для камеры сгорания турбомашины |
RU2623605C1 (ru) * | 2016-08-09 | 2017-06-28 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя |
RU2623849C1 (ru) * | 2016-08-09 | 2017-06-29 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя |
RU2731824C1 (ru) * | 2019-09-19 | 2020-09-08 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2960906A1 (fr) * | 2010-06-07 | 2011-12-09 | Snecma | Unite electronique de protection survitesse d'une turbomachine de moteur d'aeronef |
RU2583486C2 (ru) * | 2011-01-31 | 2016-05-10 | Снекма | Устройство впрыска для камеры сгорания турбомашины |
EP2855900A1 (fr) * | 2012-04-27 | 2015-04-08 | SNECMA Services | Turbomachine comportant un système de surveillance comprenant un module d'engagement d'une fonction de protection de la turbomachine et procédé de surveillance |
RU2623605C1 (ru) * | 2016-08-09 | 2017-06-28 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя |
RU2623849C1 (ru) * | 2016-08-09 | 2017-06-29 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя |
RU2731824C1 (ru) * | 2019-09-19 | 2020-09-08 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Christensen et al. | Development and demonstration of a stability management system for gas turbine engines | |
RU2562131C2 (ru) | Способ управления турбомашиной | |
Nielsen et al. | Modeling and validation of the thermal effects on gas turbine transients | |
RU2781456C1 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя | |
Barbosa et al. | Influence of Variable Geometry Transients on the Gas Turbine Performance | |
RU2334889C2 (ru) | Способ управления расходом топлива в турбовинтовую силовую установку | |
Evans | Testing and modelling aircraft gas turbines: An introduction and overview | |
JP5643319B2 (ja) | タービンエンジンの燃焼室の非フレームアウト試験 | |
RU2255247C1 (ru) | Способ защиты компрессора при неустойчивой работе газотурбинного двигателя | |
Csank et al. | Application of the tool for turbine engine closed-loop transient analysis (TTECTrA) for dynamic systems analysis | |
RU2682226C1 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя | |
Riegler et al. | Validation of a mixed flow turbofan performance model in the sub-idle operating range | |
RU2792702C1 (ru) | Способ регулирования авиационного газотурбинного двигателя | |
Barbosa et al. | Gas turbine transients with controlled variable geometry | |
RU2316678C1 (ru) | Способ диагностики неустойчивой работы компрессора газотурбинного двигателя на запуске | |
RU2730568C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
Garg | Fundamentals of aircraft turbine engine control | |
RU2583485C1 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя | |
RU2691287C1 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя | |
RU2592360C2 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя | |
RU2491527C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем при его испытаниях на стенде | |
RU2791100C1 (ru) | Способ определения истинного значения тяги на максимальном режиме работы авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя | |
RU2627628C1 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя | |
Gurevich et al. | Analysis of the impact of control methods on turbofan performance in ice crystal conditions | |
Gurevich et al. | Compensating the Effects of Ice Crystal Icing on the Engine Performance by Control Methods |