Способ обеспечения газодинамической устойчивости подпорных ступеней вентилятора двухконтурного газотурбинного двигателя
Изобретение предназначено для предотвращения помпажа компрессора и позволяет повысить надежность работы двигателя Привыполнении сброса режима двигателя формируется сигнал сброса режима и при наличии его осуществляют поворот входного направляющего аппарата (ВНА) в сторону положительных значений дополнительно к открываемым по этому сигналу заслонкам перепуска воздуха из-за подпорных ступеней Угол поворота ВНА определяется по формуле внд ДфЛд где ПВД первая пР°изв°Дная частоты вращения ротора компрессора высокого давления; К. - коэффициент, зависящий от режима работы двигателя например приведенной частоты вращения ротора высокого давления п К Кп„„ ) Изменение угла поворота ВНАв ВДпр/J .. н сторону положительных значении можно осуществлять за счет динамической задержки перекладки ВНА например ограничения быстродействия исполнительного механизма перекладки ВНА
(щ ÊRÖ (и> 2 (5Ц5 F94 D 7 ОЗ
Комитет Российской Федерации ио иатеитам и товариым знакам (т (21) 4698563/06 (22) 31.05.89 (46) 30.1293 Бюп Йа 47-48 (71) Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" (72) Алексеев В.В:, Анненков В.В„Панков АГ„Тимкин
IO.È. (?3) Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" (54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДПОРНЫХ СТУПЕНЕЙ ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО
ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение предназначено для предотвращения помпажа компрессора и позволяет повысить надежность работы двигателя. При выполнении сброса режима двигателя формируется сигнал сброса режима и при наличии его осуществляют поворот входного направляющего аппарата (ВНА) в сторону положительных значений дополнительно к открываемым по этому сигналу заслонкам перепуска во духа из-за подпорных ступенеК Угол поворота ВНА определяется по формуле
Ф н Ь пв где пв первая производная частоты вращениа ротора компрессора аысокого давления; К, —. коэффициент, зависящий от режима работы двигателя, например приведенной частоты вращения ротора высокого давления и
Х =f(n ). Изменение угла поворота ВгИ в л<р вдпр. сторону поло>кительных значений можно осуществлять за счет динамической задержки перекладки
ВНА, например ограничения быстродействия исполнительного механизма перекладки ВНА
2005219
30
Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) и предназначено для предотвращения помпажа компрессора
ГТД, в частности, авиационногодвухвального двухконтурного двигателя (ТРДД), имеющего вентилятор, компрессор среднего давления на одном валу с вентилятором (подпорные ступени — ПС вЂ” вентилятор), подающим воздух во внутренний контур ГТД, а также компрессор высокого давления (КВД), подающий воздух во внутренний контур двигателя и имеющий поворотные статорные лопатки первых нескольких ступеней, Такой двигатель может иметь клапаны перепуска воздуха из-эа ПС в наружный канал двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому является способ обеспечения газодинамической устойчивости (ГДУ) ПС вентилятора
ГТД по сигналу ускорения частоты вращения ротора КВД пвд, согласно которому на . статических режимах сигнал на управление заслонками перепуска воздуха (ЗПВ) определяется по величине разности (пнд-A . пвд), где и вд — частота вращения ротора высокого давления;
nI-Ip — частота вращения ротора низкого давления;
А — const, а на переменных режимах— по величине пвд, К недостаткам данного способа обеспечения ГДУ ЗПВ ПС следует отнести то, что он требует значительных площадей для выпуска воздуха из-за ПС в наружный канал, что ведет к усложнению конструкции, увеличению габаритов, массы заслонок и привода и, как следствие, к снижению надежности и устойчивости работы двигателя.
Целью изобретения является повышение устойчивости работы газотурбинного двигателя при одновременном повышении надежности, снижении массы двигателя и упрощение конструкции.
Цель достигается тем, что дополнительIIo измеряют полную температуру воздуха на входе в двигатель или компрессор (Твх* или Твх.квд.* по измеренным величинам температуры воздуха и частоты вращения ротора высокого давления пвд определяют значение приведенной к входу в двигатель или компрессор частоты вращения ротора
КВД пцд"Р или подо и по полученному значению формируют программную величину угла установки входного направляющего аппарата (В НА) КВД (p цнд"Р", по величине пцд определяют величину поправки угла установки ВНА КВД ЛрвнА, измеряют фактическое значение угла установки ВНА КВД рцнА и подают на привод ВНА сигнал, пропорциональный разности фактического значения рвнА, программной величины
p AIIpor И ВЕЛИЧИНЫ ПОПраВКИ уГЛа уСтановки ВНА КВД Ьр«А .
На фиг. 1 показано влияние отклонения рвнА(лфвнА) от программного значения р Ь р внА"Ро" — отклонение угла установки ВНА от программного значения; пвд.rip., пвд.о. — частота вращения ротора КВД, приведенная по TIx или по Твх.квд На фиг. 2 на характеристике ПС лпс-f (6вйсо) показано влияние ApвнА нэ изменение запасов ГТД ПС при сбросе режима, где Жйс — степень повышения давления в ПС; Овпсо — расход воздуха через ПС, приведенный по Tax ПС Линия 1 — статическая линия рабочих режимов (ЛРР), линия 2 — линия перемещения рабочей точки при сбросе режима (например, с максимального до малого газа) при выполнении программы: РвнА"р« =f (пвд.пp. или пвд,о). Линия 3 — линия перемещения рабочей точки при сбросе режима с учетом отворота ВНА в сторону положительных значений в зависимости от пвд. Предложенный способ может быть реа-, лизован в различных вариантах устройства, в том числе в приведенном на фиг. 3. Блок 1 — дифференцирующее устройство, на вход которого поступает сигнал, пропорциональный величине пвд, а на выходе формируется сигнал, характеризующий величину пвд. Блок 2 — компаоатор, выполняющий сравнение величин пцд и лцд, . При услопор вии пцд < пвд вырабатывается сигнал пор lb= 1 на открытие ЗПВ ПС, при пцд пцд — сигнал на закрытие ЗПВ ПС le=-О. Блок 3 — исполнительный i exaHH3I4 ЗПВ ПС (ИМзп ПС). 2005219 Блоки 1, 2 и 3 реализуют способ управления по прототипу. Блок 4 — арифметическое устройство, на вход которого поступает сигнал, характеризующий величины Твх или Твх.квд* на выходе которого формируется сигнал, 268.15 характеризующий величины или Твх Так как пвд <О и КДр < О, то h, р вне > О. т.е. при сбросе режима работы рвнс "vo растет, увеличивая тем самым расход возду- . ха через ПС (см. фиг. 1), а также запасы ГДУ (см. линию 3 на фиг. 2). Далее управление поворотом ВНА осуществляется тем же порядком, что и на статических режимах (посредством блоков 10 и 11). Кроме того, при сбросе режима пвд < 0 На статических режимах (пвд=0) 45 (56) ПатентФранциий.2488696, хп.601Р 1/00, сигналы с блоков 1,4 и 5, характеризующие Формула изобретения повышения устойчивости работы двигате-. ля, дополнительно измеряют полную температуру воздуха на входе в двигатель или компрессор, по измеренным величинам температуры воздуха и частоты вращения определяют значение приведенной к входу в двигатель или компрессор частоты вращения ротора компрессора высокого давления и по полученному значению формируют программную величину угла установки входного направляющего аппараСПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДПОРHblX СТУПЕНЕЙ ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ путем измерения частоты вращения ротора компрессора высокого давления, определения по измеренной величине скорости изменения частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью 288,15 Твх.квд. Блок 5- арифметическое устройство, на выходе которого формируется сигнал, характеризующий величины пвд.пр. или пвд.о. Блок 6- арифметическое устройство, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине поправочного коэффициента КЛр в зависимости от режима работы двигателя Кфр= 1(пвд.пp. или пвд,o.). Блок 7 — арифметическое устройство, на выходе которого формируется сигнал, характеризующий величину Лу) внА . Блок 8- арифметическое устройство, на .выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине р Внд . Блок 9 — сумматор, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разнице между величинами фактического и программного значения рвнд с учетом поправки ЬрвнА : МвнА =Ps 9 sHA" "+ Ю } Блок 10 — умножитель, который вырабатывает сигнал воздействия на ИМвнд: РвнА =Ау" внА pe где Крег — коэффициент усиления, Блок 11 — ИМвнл. Блок 12 — датчик фактической величины < внд КВД. Ниже описан предлагаемый способ с использованием данного варианта устройства, представленного на фиг. 3. величины пвд.пр. или пвд.р, поступают на вход блока 8, на выходе которого формируется сигнал, характеризующий величины пвд,пр. или пвд.о. Сигналы, поступающие на 5 входы блока 9 с блоков 8 и 12, посредством блоков 10 и 11 обеспечивают доворот ВНА до величины его программного значения <р „прог При сбросе режима в работу устройства подключаются блоки 6 и 7. Сигнал, характеризующий величину КДр, с блока 6 поступает на первый вход блока 7, где формируется сигнал о величине поправки к 15 программному значению для переменных режимов работы как Лрвнд = пвд Kg@. при выполнени условия nsll «(пвдпоР по 30, результату сравнения этих величин с выхода блока 2 поступает сигнал на вход блока 3 на открытие ЗПВ ПС. Часть устройства, реализующего спо35 соб (блок-схема на фиг. 3 за исключением блоков 2 и 3), может быть использована отдельно, а также совместно с блоками 2 и 3. Данный .способ можно реализовать, используя и другие блок-схемные устрой40 ства. Кроме того, определение поправки Л рвнд и рвнА "ро" может осуществляться, используя схемы, отличные от представленной. 2005219 та компрессора высокого давления по величине скорости изменения частоты вращения и по значению приведенной по температуре в двигатель или компрессор частоты вращения ротора компрессора вы- 5 сокого давления определяют величину поправки угла установки входного направляющего аппарата компрессора высокого давления, измеряют фактическое значение угла установки входного направляющего аппарата компрессора высокого давления и подают на привод входного направляющего аппарата сигнал, пропорциональный разности фактического значения, программной величины и поправки угла установки входного направляющего аппарата компрессора высокого давления. 2005219 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор Т.Лошкарева Заказ 3427 Составитель Н.Воробьева Техред M,Моргентал Корректор I Л ЛивринМ Тираж Подписное Hll0 "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
