Система автоматического управления газотурбинного двигателя

Авторы патента:

Каримов Ирек Абдрашитович (RU)

Юсупов Раис Зиганурович (RU)

Пуховский Юрий Владимирович (RU)

Халитов Альберт Шафкатович (RU)

F02C9/00 - Управление газотурбинными установками; управление топливоподачей в воздушно-реактивных двигательных установках (управление воздухозаборниками F02C 7/057; управление турбинами F01D; управление компрессорами F04D 27/00)

Владельцы патента RU 2751826:

Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (RU)

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам автоматического управления ГТД. Система автоматического управления газотурбинного двигателя, которая объединяет в едином корпусе электронное устройство (1) управления ГТД, устройство (2) управления электродвигателем и топливный насос (4) с регулируемым электродвигателем (3), также может объединять в упомянутом корпусе датчик (5) давления топлива, датчик (6) температуры топлива, обратный клапан (7), топливный фильтр (8). Такое исполнение САУ ГТД значительно уменьшает стоимость и массу, повышает надежность за счет сокращения количества электрических соединений. Изобретение позволяет повысить надежность системы автоматического управления в целом за счет сокращения количества электрических соединений, а также позволяет уменьшить масса-габаритные характеристики и стоимость системы автоматического управления. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности - к системам автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей (ГТД).

Известна система автоматического управления газотурбинного двигателя [1], состоящая из электронного цифрового регулятора, блока управления электроприводом шестеренного насоса и электроприводного шестеренного насоса. Блок управления электроприводом регулирует частоту вращения электроприводного шестеренного насоса по сигналам электронного цифрового регулятора.

Известен электроприводной насос [2], который содержит насос подачи рабочей среды и электропривод. Электропривод включает в себя электродвигатель и блок управления частотой вращения, связанный с электродвигателем, датчиками и системой управления высшего уровня.

Недостатком САУ [1] и САУ с использованием электроприводного насоса [2] является то, что агрегаты, входящие в их состав, имеют собственный корпус и соединены с другими агрегатами системы электрическими соединениями. Это приводит к снижению показателей надежности, увеличению общей массы и стоимости САУ в целом.

Задача настоящего изобретения - повышение надежности системы автоматического управления в целом за счет сокращения количества электрических соединений, а также уменьшение ее масса-габаритных характеристик и стоимости.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемая САУ ГТД (см. фиг. 1) объединяет в едином корпусе устройство (1) управления ГТД, электронное устройство (2) управления электродвигателем, электродвигатель (3), топливный насос (4), и может объединять в упомянутом корпусе также датчик (5) давления топлива, датчик (6) температуры топлива, обратный клапан (7), топливный фильтр (8).

Принцип работы САУ ГТД:

В устройстве (1) управления ГТД происходит обработка сигналов, поступающих от систем летательного аппарата (или наземного объекта) и датчиков ГТД, и в соответствии с заданными режимами управления ГТД и фактическими значениями параметров двигателя формируется значение требуемого расхода топлива, которое передается в устройство (2) управления электродвигателем. Также устройство (1) управления ГТД передает в системы летательного аппарата (или наземного объекта) информацию (например, расход топлива, давление топлива, температура топлива) о состоянии ГТД.

Устройство (2) управления электродвигателем на основании полученного значения требуемого расхода топлива от устройства (1) управления ГТД и электрических сигналов, полученных из электродвигателя (3), формирует электрические сигналы в электродвигатель (3) для обеспечения требуемой частоты вращения электродвигателя (3) и, соответственно, частоты вращения топливного насоса (4), а также передает в устройство (1) управления ГТД значение расхода топлива, выдаваемого в ГТД.

Датчик (5) давления топлива в САУ ГТД преобразует физическое значение давления топлива в электрический сигнал, по которому устройство (2) управления электродвигателем корректирует частоту вращения электродвигателя (3) топливного насоса (4). Устройство (2) управления электродвигателем передает значение давления топлива в устройство (1) управления ГТД для контроля и индикации.

Датчик (6) температуры топлива в САУ ГТД преобразует физическое значение температуры топлива в электрический сигнал, по которому устройство (2) управления электродвигателем корректирует частоту вращения электродвигателя (3) топливного насоса (4). Устройство (2) управления электродвигателем передает значение температуры топлива в устройство (1) управления ГТД для контроля и индикации.

Обратный клапан (7) в САУ ГТД настроен на давление более высокое, чем давление топлива, подаваемого из топливного бака летательного аппарата или наземного объекта, и предотвращает утечку топлива через САУ ГТД при неработающем топливном насосе (4).

Топливный фильтр (8) в САУ ГТД фильтрует проходящее через САУ ГТД топливо.

Эффективность технических решений, предложенных в изобретении, подтверждена результатами испытаний САУ в составе ГТД.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Демонстрационная система управления и топливопитания ГТД на базе электрических приводов О.С. Гуревич, Ю.С. Белкин, А.С. Трофимов, В.И. Чернышов // Системы автоматического управления авиационными газотурбинными двигателями / Под ред. О.С. Гуревича. - М. :ТОРУС ПРЕСС, 2010 г.

2. Патент России RU 2540204, опубл. 27.11.2014 г., кл. F02C 9/26 (2006/01).

1. Система автоматического управления газотурбинного двигателя (САУ ГТД), отличающаяся тем, что она объединяет в едином корпусе электронное устройство (1) управления ГТД, устройство (2) управления электродвигателем, электродвигатель (3), топливный насос (4), приводимый в движение электродвигателем (3).

2. САУ ГТД по п. 1, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также датчик (5) давления топлива, который преобразует физическое значение давления топлива, поступающего в ГТД, в электрический сигнал, который в свою очередь может передаваться в устройство (2) управления электродвигателем для использования в алгоритмах управления, контроля и индикации.

3. САУ ГТД по п. 1, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также датчик (6) температуры топлива, который преобразует физическое значение температуры топлива, поступающего к двигателю, в электрический сигнал, который в свою очередь может передаваться в устройство (2) управления электродвигателем для использования в алгоритмах управления, контроля и индикации, при этом датчик (6) температуры топлива может устанавливаться как на входе, так и на выходе САУ ГТД.

4. САУ ГТД по п. 1, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также датчик (5) давления и датчик (6) температуры топлива, выполняющие функции по пп. 2 и 3 соответственно.

5. САУ ГТД по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также обратный клапан (7), установленный после топливного насоса, который предотвращает утечку топлива через САУ ГТД при неработающем топливном насосе (4).

6. САУ ГТД по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что объединяет в упомянутом корпусе также топливный фильтр (8), который фильтрует проходящее через САУ ГТД топливо.

Похожие патенты:

Модуль силовой универсальный // 2740726

Изобретение относится к области энергетики, в частности к средствам генерации энергии, предназначенным для организации системы локального энергоснабжения объектов, удаленных от централизованного энергоснабжения, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии, работающего на различных видах топлива.

Способ управления турбореактивным двигателем // 2736403

Изобретение относится к способам управления в полете турбореактивным двигателем с форсажной камерой и регулируемым реактивным соплом. Способ управления турбореактивным двигателем с форсажной камерой и регулируемым реактивным соплом в составе силовой установки летательного аппарата заключается в том, что на стационарных режимах работы, в том числе на режимах «максимальный форсированный» и «крейсерский», и на переходных режимах работы измеряют внешние параметры рабочего процесса турбореактивного двигателя и полета летательного аппарата, по измеренным значениям внешних параметров вычисляют недоступные для измерения внутренние параметры рабочего процесса турбореактивного двигателя и определяют в качестве эксплуатационных характеристик для конкретного режима работы турбореактивного двигателя реальные значения тяги и величины запаса газодинамической устойчивости вентилятора, сравнивают значения полученных эксплуатационных характеристик с предварительно определенными эталонными значениями тяги и величины запаса газодинамической устойчивости для конкретного режима работы, по результатам сравнения эксплуатационных характеристик определяют штатные величины воздействия регулирующих факторов, в качестве которых используют расход топлива в основной камере сгорания, расход топлива в форсажной камере, угол установки направляющего аппарата, площадь критического сечения реактивного сопла, и в зависимости от них формируют управляющий сигнал с учетом приоритетности регулирующих факторов, определяемой для каждого стационарного и переходного режима работы по результатам предварительно проведенных испытаний турбореактивного двигателя, и с учетом корректирующих поправок, величина которых зависит от изменения внешних условий полета летательного аппарата.

Способ управления реверсивным устройством газотурбинного двигателя при посадке и прерванном взлете самолета // 2730731

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к способам управления реверсивным устройством (РУ) газотурбинного двигателя (ГТД) при торможении самолета в условиях посадки и прерванного взлета. Способ заключается в том, что определяют приземление самолета по наличию сигналов обжатия опор шасси, после приземления переводят рычаг управления двигателем (РУД) на площадку «Минимальной обратной тяги», формируют управляющее воздействие на перевод реверсивного устройства в положение «Обратная тяга», диагностируют положение подвижных элементов РУ с помощью по меньшей мере одного датчика положения, формируют информационный сигнал в электронный регулятор и в кабину экипажа «Реверсивное устройство включено» после перевода подвижных элементов РУ в положение «Обратная тяга», переводят РУД в положение «Максимальная обратная тяга» и автоматически устанавливают режим работы двигателя, соответствующий положению РУД; переводят РУД на площадку «Малый газ» после снижения скорости самолета, формируют управляющее воздействие на перевод РУ в положение «Прямая тяга», переводят РУД в положение для выполнения руления самолета.

Способ управления подачей топлива в газотурбинный двигатель и система для его осуществления // 2730581

Группа изобретений относится к области авиационного двигателестроения и может быть использована в электронно-гидромеханических системах автоматического управления (САУ) многорежимными газотурбинными двигателями (ГТД) и регулирования подачей топлива на всех режимах работы ГТД. Техническим результатом настоящей группы изобретений является снижение подогрева топлива в топливном тракте и снижение отборов мощности от ротора ГТД путем поддержания минимального необходимого давления топлива за насосом с регулируемой производительностью.

Способ управления газотурбинным двигателем // 2730568

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электрогидромеханических системах автоматического управления газотурбинными двигателями. Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя, обеспечивающего асимптотическую устойчивость и астатическую точность позиционирования направляющих аппаратов компрессора с учетом нелинейности характеристики электрогидромеханических агрегатов.

Способ управления турбогенератором // 2729584

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления газотурбинными двигателями, применяемыми в составе газотурбинных установок для привода электрогенераторов. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения ротора турбогенератора в переходных режимах.

Способ управления турбогенератором // 2729580

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления газотурбинными двигателями, в том числе применяемыми в составе газотурбинных установок. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение диапазона возмущений, которые могут парироваться без срабатывания защиты по максимально допустимой частоте вращения, и повышение безотказной работы системы.

Двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель // 2728564

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к авиационным турбореактивным двигателям, которые могут быть использованы в летательных аппаратах и других системах, требующих одновременных сочетаний тяга-мощность. Двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель содержит вентилятор с входным направляющим аппаратом, направляющий аппарат наружного контура, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления, реактивное сопло.

Способ управления расходом топлива в форсажную камеру сгорания двухконтурного турбореактивного двигателя // 2726966

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в автоматической системе управления двухконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой сгорания (ТРДДФ) со смешением потоков контуров. Способ управления расходом топлива в форсажную камеру сгорания со смесителем и топливными коллекторами с распылителями двухконтурного турбореактивного двигателя, при котором для заданного режима форсирования двигателя расход топлива в форсажную камеру определяют с помощью математической модели по следующим измеренным параметрам: полная температура воздуха на входе в двигатель, частота вращения вала ротора низкого давления, полное давление воздуха за компрессором, давление газов за турбиной, расход топлива в основную камеру сгорания.

Способ контроля технического состояния насоса топливорегулирующей системы газотурбинного двигателя // 2725919

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для диагностирования технического состояния насоса топливорегулирующей системы газотурбинного двигателя (ГТД). Способ диагностирования насоса топливорегулирования ГТД заключается в том, что на выбранной частоте вращения привода насоса по показаниям датчика расхода (4), установленного в линии выхода насоса и показаниям датчика перепада давлений (2) на насосе определяют эталонное значение производительности насоса при действующем перепаде давлений на насосе.