Усовершенствованный способ регулирования контура питания

Авторы патента:

Изобретение относится к способу регулирования контура питания, содержащего по меньшей мере первый насос и входной трубопровод, ведущий к первому насосу, включающий этапы, на которых определяют во входном трубопроводе содержание газа в потоке, питающем первый насос, и, если значение содержания газа во входном трубопроводе, определенное на этапе определения, превышает или равно заранее определенному пороговому значению, изменяют расход потока, питающего первый насос. Таким образом, нет необходимости использовать насос низкого давления слишком большой размерности, конфигурированный для всех типов потоков. За счет этого можно уменьшить общую массу контура питания. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области контуров питания топливом для двигателя и, в частности, для газотурбинных двигателей, и более конкретно относится к способу регулирования контура питания и к такому контуру питания, в котором циркулирует двухфазный поток.

Настоящее изобретение можно применять, в частности, для авиационного турбореактивного двигателя.

Уровень техники

Авиационные двигатели классически содержат контуры питания топливом, отбирающие топливо из баков, которые, как правило, находятся в крыльях самолета. Во время своего пути от этих баков до двигателя топливо проходит сначала по магистрали, выходящей из этих баков и принадлежащей к самолету, затем по магистрали, принадлежащей к контуру питания двигателя. Соединение между этими двумя магистралями образует, таким образом, сопряжение между самолетом и двигателем. Кроме того, контуры питания этих двигателей содержат насосное оборудование, позволяющее повысить давление топлива до его подачи в камеру сгорания. Это насосное оборудование обычно содержит две ступени: насос НД (низкого давления) и насос ВД (высокого давления). Обычно насос НД является центробежным насосом с крыльчаткой, нормальная работа которого во многом зависит от его хорошего питания топливом. В частности, насос этого типа предназначен для работы с текучими средами в жидкой фазе, и присутствие газов в потоке топлива может ухудшить нормальную работу насоса.

Однако во время изготовления двигателя производители двигателей могут точно не знать условия, в которых двигатель будет работать во время полета и, в частности, могут не знать точную конструкцию баков и топливных трубопроводов самолета. С другой стороны, изготовители самолета могут не знать тип двигателя, которые будет использован для данного самолета, поскольку, как правило, для одной модели самолета могут подходить несколько моделей двигателей. Следовательно, могут быть неизвестны условия потока на сопряжении между самолетом и двигателем. В зависимости от конфигурации самолета и от условий его использования (геометрия трубопроводов, высота полета, тип топлива, температура…) характеристики потока на этом сопряжении могут претерпевать изменения. Следствием этого может быть, в частности, дегазация или кавитация, а также сочетание обоих явлений, которые возникают, когда давление потока становится слишком слабым. Получаемые таким образом двухфазные потоки содержат микропузырьки, пузырьки или целые газовые мешки, которые могут нарушить работу насоса НД и даже привести к его необратимому повреждению и, следовательно, к сбоям в работе двигателя. В этой связи на фиг. 1, где представлен поток текучей среды, наблюдаемый на испытательном стенде, показаны различные виды кавитации, в частности:

- Полостная кавитация (фиг. 1А), соответствующая малому расходу потока и относительно высокому давлению потока. Этот вид кавитации характеризуется относительно статичным потоком со стабильными кавитационными мешками (газовыми мешками), причем последние остаются локализованными на сопряжении между самолетом и двигателем (моделируется в виде трубки Вентури с расходящимися частями, которые можно рассматривать как спинки лопаток) таким образом, что не перемещаются в трубопроводе и не достигают насоса. Как правило, этот тип кавитации может также появляться на спинках лопаток насоса.

- Вихревая кавитация (фиг. 1В), соответствующая более высокому расходу потока и более низкому давлению, чем при полостной кавитации. Этот вид кавитации характеризуется сильным завихрением, очень динамичным потоком, в котором кавитационные мешки отрываются синхронно с четко определенной частотой, перемещаясь сверху вниз в сечении трубопровода, следуя потоку.

Эти режимы кавитационного потока могут отрицательно сказываться на нормальной работе насоса и, следовательно, двигателя. Действительно, в режимах этого типа насос НД может получать точечное питание текучей средой в основном в виде газовой фазы. Вертикальной линией на фиг. 1В показано сечение, в котором поток является почти полностью газовым. Эта конфигурация может привести, в частности, к отказу насоса или может стать причиной вибраций, а также явления помпажа, которое может повредить насос.

Чтобы избежать этих типов режимов потока, следовало бы смоделировать и, таким образом, правильно определить условия подачи топлива на уровне сопряжения между самолетом и двигателем во время полета. Однако, как было указано выше, изготовители двигателей редко располагают достаточной информацией, в частности, что касается точной конфигурации самолета, чтобы можно быть произвести такое моделирование. Следовательно, известные решения, призванные избегать этих режимов потоков, сводятся к ограничению области полета, чтобы предупредить любой риск появления слишком низкого давления (способствующего явлению кавитации) на уровне сопряжения между самолетом и двигателем, или к увеличению размерности насоса НД, вследствие чего необоснованно повышается масса самолета.

Следовательно, существует потребность в способе регулирования контура питания, а также в контуре питания, которые позволяют избегать некоторых режимов потока, вредных для нормальной работы двигателя, и которые по меньшей мере частично избавлены от недостатков вышеупомянутых известных способов.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение относится к способу регулирования питания для контура, содержащего по меньшей мере первый насос и входной трубопровод, ведущий к первому насосу, при этом способ содержит следующие этапы:

- во входном трубопроводе определяют содержание газа в потоке, питающем первый насос;

- если значение содержания газа во входном трубопроводе, определенное на этапе определения, превышает или равно заранее определенному пороговому значению, изменяют расход потока, питающего первый насос.

В настоящей заявке поток может быть потоком жидкости или двухфазным потоком, то есть потоком текучей среды, содержащим жидкую фазу и газовую фазу, которая содержит пар жидкости и воздух, изначально растворенный в жидкости, при этом термины «входной» или «выходной» следует рассматривать по направлению потока текучей среды.

Под «содержанием газа» следует понимать общее объемное количество газовой фазы во всей текучей среде на участке входного трубопровода. Следовательно, заранее определенное пороговое значение соответствует заранее определенному количеству газовой фазы. Пороговое значение можно определить таким образом, чтобы оно соответствовало появлению конкретного режима потока, например, соответствующего конкретному виду кавитации, в частности, вихревой кавитации. Таким образом, этап определения позволяет обнаружить появление такого режима потока на входе первого насоса.

Кроме того, под «изменением расхода потока» следует понимать увеличение или уменьшение массового расхода текучей среды, питающей первый насос. Таким образом, если на этапе определения обнаружен режим вихревой кавитации, изменяют массовый расход текучей среды, питающей первый насос. Это изменение расхода приводит к изменению давления на входе первого насоса и, следовательно, к изменению режима потока. Благодаря этому способу, можно избегать режимов потока, соответствующих вихревой кавитации, которая может повредить работе двигателя, путем обнаружения таких режимов и путем простого изменения расхода потока без необходимости ограничения области полета в случае авиационного двигателя. Кроме того, такой способ позволяет отказаться от увеличения размерности насоса и, следовательно, избежать увеличения его массы и его габарита.

В некоторых вариантах осуществления, когда значение содержания газа, определенное на этапе определения, превышает или равно заранее определенному порогу, увеличивают расход потока, питающего первый насос.

На этапе определения обнаружение значения содержания газов, превышающего или равного заранее определенному порогу, свидетельствует о наличии режима кавитации, чреватого рисками для насоса, например, режима вихревой кавитации. Как правило, режим вихревой кавитации представляет собой режим потока, наиболее вредный для насоса, для его нормальной работы и, следовательно, для двигателя, учитывая нестабильность этого потока. Действительно, при режиме этого типа насос НД может получать точечное питание текучей средой в основном в виде газовой фазы. Эта конфигурация может привести, в частности, к отказу насоса и к его повреждению.

Увеличение расхода потока приводит к снижению давления указанного потока, причем это снижение давления усиливает феномен кавитации, который присутствует во входном трубопроводе и который достигает так называемого режима «суперкавитации», соответствующего более высокому расходу потока и более низкому давлению потока, чем при режиме вихревой кавитации. Это увеличение расхода осуществляют таким образом, чтобы намеренно добиться режима «суперкавитации» во входном трубопроводе. Действительно, как показано на фиг. 1С, этот режим характеризуется боле локализованным и «стационарным» явлением кавитации с точки зрения динамики потока. В частности, жидкая фаза протекает в виде струи по существу круглого сечения, диаметр которого остается по существу постоянным вдоль трубопровода. Таким образом, образующийся газ остается в точных зонах трубопровода в виде кольцевого потока между указанным жидким потоком и стенкой трубопровода. Следовательно, циркуляция газа является более стабильной и меньше сказывается на нормальной работе первого насоса.

В некоторых вариантах осуществления увеличение расхода потока, питающего первый насос, превышает 2%.

Это увеличение массового расхода потока не менее чем на 2% относительно первоначального расхода позволяет в большинстве вариантов применения перейти от вихревого режима к режиму суперкавитации.

В некоторых вариантах осуществления увеличение расхода потока, питающего первый насос, меньше 15%, предпочтительно меньше 10% и еще предпочтительнее - меньше 5%.

Таким образом, увеличение расхода потока, питающего первый насос, на небольшие значения может быть достаточным в большинстве случаев применения, чтобы переходить от вихревого режима к режиму «суперкавитации». Это позволяет снизить отрицательное влияние на работу двигателя.

В некоторых вариантах осуществления контур питания содержит выходной трубопровод на выходе первого насоса и по меньшей мере первый отводной канал, соединенный в виде отвода с выходным каналом и позволяющий отбирать некоторое количество текучей среды в выходном трубопроводе, при этом изменение расхода потока, питающего первый насос, осуществляют, изменяя количество текучей среды, отбираемое в выходном трубопроводе через первый отводной канал.

Выходной трубопровод является трубопроводом, через который протекает текучая среда, поступающая из первого насоса. Отводной канал может быть каналом, поперечно соединенным с трубопроводом. Предусмотрены средства для отбора определенного количества текучей среды, протекающей в выходном трубопроводе, через этот отводной канал. Таким образом, изменение расхода потока, питающего первый насос, можно осуществлять путем простого изменения количества текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе по меньшей мере через этот первый отводной канал.

В некоторых вариантах осуществления увеличение расхода потока, питающего первый насос, осуществляют путем уменьшения количества текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе по меньшей мере через первый отводной канал.

В некоторых вариантах осуществления определение содержания газов в потоке осуществляют при помощи измерителя фаз, выполненного с возможностью определения содержания газов в двухфазном потоке и расположенного во входном трубопроводе.

В некоторых вариантах осуществления измеритель фаз содержит множество концентричных электродов, при этом измеритель фаз выполнен таким образом, чтобы посредством измерения электрической емкости между концентричными электродами определять содержание газов в трубопроводе.

Измеритель фаз может содержать внешний цилиндр, внутри которого расположены несколько цилиндрических электродов, концентричных между собой и с цилиндром. Текучая среда, проходящая в трубопроводе, протекает внутри цилиндра вдоль этих электродов. Электроды позволяют измерять электрическую емкость, значение которой характеризует содержание газа в текучей среде, протекающей в измерителе. Измеритель фазы этого типа более подробно описан во французском патенте FR 2 978 828. Знание этого параметра в реальном времени позволяет изменять режим потока посредством изменения расхода потока сразу же после того, как значение содержания газа достигает порогового значения.

В некоторых вариантах осуществления изменение количества текучей среды, отбираемой на выходе первого насоса, осуществляют, регулируя открывание вентиля отбора, предусмотренного на первом отводном канале.

Средством, позволяющим отбирать некоторое количество текучей среды, проходящей в выходном трубопроводе, через отводной канал, может быть простой вентиль отбора. Степень открывания указанного вентиля позволяет регулировать количество текучей среды, протекающей в отводном канале, и, следовательно, количество текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе.

В некоторых вариантах осуществления блок управления сравнивает содержание газа, определяемое измерителем фаз, с заранее определенным критическим значением и в зависимости от результата этого сравнения управляет степенью открывания вентиля отбора.

Блок управления может быть электронным блоком управления (“ECU” от Electronic Control Unit). Блок управления позволяет изменять режим потока автономно, управляя открыванием вентиля отбора в зависимости от значения содержания газа, переданного измерителем фаз.

В некоторых вариантах осуществления наружный диаметр измерителя фаз равен наружному диаметру входного трубопровода.

Иначе говоря, внешний цилиндр имеет диаметр, равный наружному диаметру входного трубопровода. Это позволяет избегать прерывистости в геометрии входного трубопровода.

В некоторых вариантах осуществления передние и задние кромки концентричных электродов измерителя фаз оптимизированы таким образом, чтобы ограничивать потери напора в потоке.

Передние кромки могут быть выполнены, например, скошенными, чтобы ограничивать потери напора в потоке.

В некоторых вариантах осуществления поток является потоком топлива для газотурбинного двигателя, содержащим жидкую фазу и газовую фазу.

Таким образом, заявленный способ позволяет регулировать питание топливом газотурбинного двигателя.

В некоторых вариантах осуществления контур питания содержит первый насос и второй насос на выходе первого насоса, при этом первый и второй насосы соединены через выходной трубопровод.

Контур питания принадлежит к газотурбинному двигателю. Первый насос может быть насосом НД (низкого давления), а второй насос может быть насосом ВД (высокого давления).

В некоторых вариантах осуществления контур питания содержит по меньшей мере один теплообменник, расположенный между первым насосом и вторым насосом, при этом первый отводной канал подсоединен в виде отвода между первым насосом и теплообменником, а второй отводной канал подсоединен в виде отвода к выходному трубопроводу между теплообменником и вторым насосом.

Теплообменник может быть теплообменником типа масло/топливо или воздух/топливо. Он позволяет регулировать температуру потока топлива до его впрыска в двигатель. Второй отводной канал может быть аналогичным первому отводному каналу. Вентиль отбора может быть предусмотрен на первом отводном канале и/или на втором отводном канале. Таким образом, первый отводной канал и второй отводной канал позволяют отбирать топливную смесь соответственно на входе и на выходе теплообменника, что позволяет после смешивания регулировать температуру отбираемого топлива. Эти различные элементы обычно присутствуют в контурах питания газотурбинных двигателей. Таким образом, в рамках настоящей заявки первый и/или второй отводные каналы позволяют изменять расход потока во входном трубопроводе за счет изменения количества текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе. Этот способ отбора позволяет изменять режим потока во входном трубопроводе, используя элементы, уже традиционно присутствующие в таких контурах питания. Следовательно, нет необходимости использовать дополнительное устройство, обеспечивающее изменение расхода потока, питающего первый насос, что позволяет не утяжелять двигатель.

В некоторых вариантах осуществления топливо, предназначенное для питания газотурбинного двигателя, отбирают в баке, принадлежащем к транспортному средству, предпочтительно к летательному аппарату.

В некоторых вариантах осуществления топливо, отбираемое через первый и/или второй отводной канал, поступает обратно в указанный бак.

Таким образом, топливо циркулирует между баком и газотурбинным двигателем, образуя замкнутый контур циркуляции.

В некоторых вариантах осуществления измеритель фаз расположен на выходе сопряжения между летательным аппаратом и газотурбинным двигателем.

Иначе говоря, измеритель фаз расположен во входном трубопроводе между сопряжением, разделяющим летательный аппарат и газотурбинный двигатель, и первым насосом, то есть на входе входного трубопровода. Это положение измерителя фаз позволяет ему измерять содержание газа непосредственно на выходе сопряжения, что позволяет обнаруживать появляющиеся на сопряжении возмущения потока и возможное присутствие вихревой кавитации.

В некоторых вариантах осуществления пороговое значение содержания газа составляет от 50% до 80%.

Значение содержания газа в этом интервале значений может свидетельствовать о присутствии режима вихревой кавитации в потоке.

В некоторых вариантах осуществления изменение расхода потока, питающего первый насос, осуществляют, когда измеритель фаз показывает изменение не менее чем на 5%, предпочтительно 10%, еще предпочтительнее 15% в содержании газа менее чем за 1 секунду.

Стабильные режимы кавитации, такие как полостная кавитация или «суперкавитация», характеризуются по существу постоянным содержанием газа на данном сечении. Следовательно, обнаружение измерителем фаз слишком большого изменения содержания газа может свидетельствовать о присутствии нестабильного режима потока.

В некоторых вариантах осуществления насос низкого давления конфигурируют в зависимости от заранее определенного режима потока. Например, насос низкого давления может быть конфигурирован для потоков, в которых содержание газа может достигать 45%. В этом случае возможность обнаруживать присутствие вихревой кавитации и, следовательно, изменять режим потока позволяет поддерживать содержание газа в потоке в значениях ниже 45%. Таким образом, нет необходимости использовать насос низкого давления слишком большой размерности, конфигурированный для всех типов потоков. За счет этого можно уменьшить общую массу контура питания.

Объектом настоящей заявки является также контур питания, содержащий по меньшей мере один насос и входной трубопровод, ведущий к насосу, измеритель фаз, расположенный во входном трубопроводе, устройство регулирования расхода и блок вычисления, при этом указанный блок вычисления выполнен таким образом, чтобы, когда значение содержания газа во входном трубопроводе превышает или становится равным заранее определенному пороговому значению, управлять устройством регулирования расхода с целью изменения расхода потока, питающего насос. Технические преимущества, связанные с использованием такого контура питания, аналогичны техническим преимуществам, связанным с описанным выше способом регулирования контура питания. Кроме того, признаки, описанные для способа, можно транспонировать отдельно или в комбинации на контур питания.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его преимущества будут более понятны из нижеследующего подробного описания неограничивающего примера осуществления изобретения. Это описание представлено со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

на фиг. 1А показан смоделированный трубопровод, по которому проходит текучая среда в режиме полостной кавитации;

на фиг. 1В показан смоделированный трубопровод, по которому проходит текучая среда в режиме вихревой кавитации;

на фиг. 1С показан смоделированный трубопровод, по которому проходит текучая среда в режиме суперкавитации;

на фиг. 2 показан летательный аппарат, содержащий контур питания в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 3 представлена схема такого контура питания;

на фиг. 4 показан измеритель фаз.

Осуществление изобретения

На фиг. 2 показан летательный аппарат 9, содержащий двигатель 1 и бак 2, расположенный в крыле летательного аппарата 9. Двигатель 1 содержит контур 10 питания, который получает питание топливом, отбираемым из бака 2. На своем пути из бака 2 в двигатель 1 топливо протекает сначала по первой магистрали 2а бака, выходящей из бака 2 и принадлежащей к летательному аппарату 9, затем по магистрали 10а, принадлежащей к контуру 10 питания двигателя 1. Соединение между этими двумя магистралями 2а и 10а образует сопряжение I между летательным аппаратом 9 и двигателем 1.

Контур 10 питания схематично показан на фиг. 3. Он содержит насосное оборудование, позволяющее повышать давление топлива до его подачи в камеру 20 сгорания. Это насосное оборудование включает в себя первый насос 12 (насос низкого давления) и второй насос 14 (насос высокого давления). На фиг. 3 стрелками показано направление прохождения потока топлива. Магистраль 10а представляет собой входной трубопровод, по которому циркулирует топливо, поступающее из бака 2, и который проходит к первому насосу 12. Первый насос 12 сообщается с выходным трубопроводом 13, по которому топливо поступает ко второму насосу 14, с которым соединен выходной трубопровод 13. Затем выходящее из второго насоса 14 топливо поступает в дозатор 19, потом в камеру 20 сгорания двигателя 1. На выходном трубопроводе 13 между первым насосом 12 и вторым насосом 14 расположен теплообменник 16. Он позволяет регулировать температуру потока за счет теплообмена между текучей средой, проходящей по выходному трубопроводу 13, и текучей средой, отбираемой дозатором 19 на выходе второго насоса и поступающей в теплообменник 16 через дозировочный трубопровод 19а.

Контур 10 питания дополнительно содержит первый отводной канал 13а и второй отводной канал 13b. Первый и второй отводные каналы 13а и 13b позволяют отбирать некоторое количество топлива из выходного трубопровода 13. Первый отводной канал 13а подсоединен в виде отвода к выходному трубопроводу 13 между первым насосом 12 и теплообменником 16. Второй отводной канал 13b подсоединен в виде отвода к выходному трубопроводу 13 между теплообменником 16 и вторым насосом 14.

На первом и втором отводных каналах 13а и 13b имеется устройство 18 отбора. Устройство 18 отбора содержит первый вентиль 18а отбора, установленный на первом отводном канале 13а, и второй вентиль 18b отбора, установленный на втором отводном канале 13b. Степень открывания вентилей 18а и 18b отбора позволяет регулировать количество топлива, проходящее по первому и второму отводным каналам 13а и 13b, и, следовательно, количество текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе 13. Устройство 18 отбора соединено также с возвратным трубопроводом 10b, по которому топливо, отобранное в выходном трубопроводе 13, проходит в направлении бака 2. В свою очередь, возвратный трубопровод 10b соединен со второй магистралью 2b бака на уровне сопряжения I. Поступающее из контура 10 питания топливо проходит в бак 2 через эту вторую магистраль 2b бака.

Во входном трубопроводе 10а на выходе сопряжения I расположен измеритель 30 фаз. Как показано на фиг. 4, измеритель 30 фаз содержит цилиндрический кожух 30а, внутри которого расположено множество цилиндрических электродов 30b, 30c, 30d, 30e, концентричных между собой и с цилиндрическим кожухом 30а. Текучая среда, проходящая во входном трубопроводе 10а, заходит внутрь измерителя 30 фаз вдоль этих электродов. Электроды позволяют измерять электрическую емкость, значение которой характеризует содержание газа в текучей среде, протекающей в измерителе 30 фаз.

С измерителем 30 фаз и с устройством 18 отбора соединен блок 40 вычисления. Блок 40 является устройством типа FADEC (от “Full Authority Digital Engine Control” на английском языке). Содержание газа в текучей среде, проходящей во входном трубопроводе 10а, измеренное измерителем 30 фаз, передается в блок 40 вычисления. В зависимости от этого значения содержания газа блок 40 вычисления управляет степенью открывания первого и второго вентилей 18а, 18b отбора в соответствии с описанным ниже способом.

Пороговое значение содержания газа, характерное для появления режима вихревой кавитации, определяют заранее. В этом примере заранее определенное пороговое значение соответствует содержанию газа 10%. Когда блок 40 вычисления определяет, что значение содержания газа во входном трубопроводе 10а, измеренного измерителем 30 фаз, превышает заранее определенное пороговое значение, блок 40 вычисления на основании этого делает вывод о присутствии режима вихревой кавитации в выходном трубопроводе 13 и соответственно задает степень открывания первого и второго вентилей 18а, 18b отбора.

В представленном выше примере наличие заранее определенного порогового значения позволяет сделать вывод о присутствии режима вихревой кавитации. Однако можно применять и другие средства. Например, обнаружение режима вихревой кавитации в выходном трубопроводе 13 можно характеризовать, когда измеритель 30 фаз измеряет изменение содержания газа не менее чем на 5% менее чем за 1 секунду.

Частичное закрывание первого и второго вентилей 18а и 18b отбора позволяет уменьшить количество топлива, отбираемое в выходном трубопроводе 13 через первый и второй отводные каналы 13а и 13b. Это уменьшение количества топлива, отбираемого в выходном трубопроводе 13, приводит к увеличению расхода потока топлива во входном трубопроводе 10а.

В этой связи изготовители главных насосов в авиации выдвигают предположение, что во время прохождения через лопатки индуктора и рабочего колеса (через первый насос 12 в этом примере) сжимается все количество топлива. Однако это не всегда так, поскольку на ступени ВД главных насосов (второго насоса 14 в этом примере) могут оставаться следы кавитации. Это свидетельствует о том, что некоторое количество газа оказывается не сжатым на выходе первого насоса 12 и, следовательно, попадает в выходной трубопровод 13. Это тем более соответствует реальности, так как «суперкавитация» считается состоянием насыщения газом, и, как было указано выше, общее объемное количество газовой фазы во всей текучей среде на участке трубопровода увеличивается еще больше. По этой причине общая масса текучей среды в трубопроводе уравновешивается массами жидкой фазы и газовой фазы соответственно. Объем трубопровода остается постоянным в конфигурации двигателя, следовательно, общая масса текучей среды уравновешивается объемными массами каждой из фаз. Объемная масса керосина при окружающей температуре составляет порядка 4,5 кг/м3, что дает соотношение около 170 между двумя значениями, при этом, как известно, содержание газа, допустимое по норме ARP492C для насоса низкого давления (первого насоса 12 в этом примере), составляет 45%. С другой стороны, потребность в массовом расходе первого насоса в режиме вращения, высоты полета и температуры остается постоянной. Кроме того, невозможно фильтровать текучую среду, отбираемую в выходном трубопроводе 13, что приводит к возврату двухфазного потока в бак 2 и, следовательно, к уменьшению общей массы текучей среды на входе второго насоса 14. Таким образом, двухфазная смесь, которая оказывается в баке 2, опять всасывается первым насосом 12. Для этого устройство 18 отбора должно быть в своем новом положении, чтобы ограничивать отбираемый двухфазный поток. Другим эффектом в топливных системах является повышение температуры керосина из-за сжимаемости вследствие прохождения жидкости в первом насосе 12. В частности, температура потока, возвращающегося в бак 2, уравновешивается смешиванием «горячего» топлива с «холодным» топливом. Присутствие газа на выходе первого насоса 12 уменьшает количество присутствующей жидкости, что приводит к повышению средней температуры отбираемого топлива. Следовательно, возвращение в бак 2 приводит также к повышению средней температуры топлива. Однако это повышение температуры оказывает благотворное влияние, так как кавитация задерживается по причине латентного тепла текучей среды, поскольку речь идет об эндотермическом явлении (преобразование жидкости в пар требует расхода энергии, которая отбирается из жидкости, что приводит к локальному охлаждению в мешке, образованном жидкостью-паром). В случае керосина давление насыщающего пара повышается при более высокой температуре, что задерживает появление кавитации. Следовательно, первый насос 12 будет всасывать больше жидкости, чем двухфазной смеси.

В настоящем примере блок 40 управления задает степень открывания первого и второго вентилей 18а, 18b отбора, обеспечивающую увеличение расхода на 5% во входном трубопроводе 10а. Это увеличение расхода позволяет перейти от режима вихревой кавитации во входном трубопроводе 10а (показанного на фиг. 1В) к режиму «суперкавитации» (показанному на фиг. 1С). Под «суперкавитацией» следует понимать режим потока, который является более стабильным и более равномерным и который больше способствует нормальной работе первого насоса 12, чем режим вихревой кавитации, и, следовательно, позволяет снизить риск повреждения этого насоса.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на конкретные примеры выполнения, разумеется, в эти примеры можно вносить изменения, не выходя за рамки общего объема изобретения, определенного формулой изобретения. В частности, отдельные признаки различных показанных/упомянутых вариантов осуществления можно комбинировать в дополнительных вариантах осуществления. Следовательно, описание и чертежи следует рассматривать в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения.

Очевидно также, что все признаки, описанные в связи со способом, можно транспонировать отдельно или в комбинации на устройство, и, наоборот, все признаки, описанные в связи с устройством, можно транспонировать отдельно или в комбинации на способ.

1. Способ регулирования контура (10) питания, содержащего по меньшей мере первый насос (12) и входной трубопровод (10а), ведущий к первому насосу (12), включающий следующие этапы, на которых:

- определяют во входном трубопроводе (10а) содержание газа в потоке, питающем первый насос (12);

- если значение содержания газа во входном трубопроводе (10а), определенное на этапе определения, превышает или равно заранее определенному пороговому значению, изменяют расход потока, питающего первый насос (12).

2. Способ по п. 1, в котором, если значение содержания газа, определенное на этапе определения, превышает или равно заранее определенному порогу, увеличивают расход потока, питающего первый насос (12), таким образом, чтобы получить режим суперкавитации во входном трубопроводе (10а).

3. Способ по п. 1 или 2, в котором увеличение расхода потока, питающего первый насос (12), превышает 2% и меньше 15%, предпочтительно превышает 2% и меньше 10% и еще предпочтительнее превышает 2% и меньше 5%.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором контур (10) питания содержит выходной трубопровод (13) на выходе первого насоса (12) и по меньшей мере первый отводной канал (13а), соединенный в виде отвода с выходным трубопроводом (13) и позволяющий отбирать некоторое количество текучей среды в выходном трубопроводе (13), причем изменение расхода потока, питающего первый насос (12), осуществляют изменяя количество текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе (13) по меньшей мере через первый отводной канал (13а).

5. Способ по п. 4, в котором увеличение расхода потока, питающего первый насос (12), осуществляют путем уменьшения количества текучей среды, отбираемой в выходном трубопроводе (13) по меньшей мере через первый отводной канал (13а).

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором определение содержания газов в потоке осуществляют при помощи измерителя (30) фаз, выполненного с возможностью определения содержания газов в двухфазном потоке и расположенного во входном трубопроводе (10а).

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором заранее определенное пороговое значение содержания газа составляет от 50% до 80%.

8. Способ по п. 6, в котором изменение расхода потока, питающего первый насос (12), осуществляют, когда измеритель (30) фаз показывает изменение содержания газа не менее чем на 5%, предпочтительно 10%, еще предпочтительнее 15% менее чем за 1 секунду.

9. Контур (10) питания, содержащий по меньшей мере один насос (12) и входной трубопровод (10а), ведущий к насосу (12), измеритель (30) фаз, расположенный во входном трубопроводе (10а), устройство (18) регулирования расхода и блок (40) вычисления, при этом указанный блок (40) вычисления выполнен так, чтобы, когда значение содержания газа, измеряемое измерителем (30) фаз во входном трубопроводе (10а), превышает или становится равным заранее определенному пороговому значению, управлять устройством (18) регулирования расхода для изменения расхода потока, питающего насос (12).

Похожие патенты: