Brevet FR2102177A1 — publié le 19720407

La présente invention est relative à/fxa dispositif électrique de contrôle pour les moteurs comportant une turbine à gaz ou turbo-réacteurs et elle a pour objet général la réalisation de moyens automatiques assurant le réallumage du moteur après une ^ extinction, c'est-à-dire une cessation intempestive de la combustion. Les conséquences d'une extinction consistent en une chute initiale rapide de la pression de combustion du moteur, et en une chute relativement lente de la vitesse de rotation de celui-ci» 10 L'extinction peut être occasionnée par une avarie dans le moteur ou dans son système de contrôle, ou "bien par une condition résultant de 11 environnement 3 comme par exemple une pénétration de glace dans le Lfexbiaciticïi îssis© osstaxnes Qsaoetm?es0 Ïoiïfc d°abord, l8a-15 limentation su combustible. du moteur doit ôtre réduite, de façon à ne pas lui fournir du combustible queil ae pourra pas brûler Bt qui, lors du réal1rs "ge du acteur, pourrait créer des conditions de combustion, explosives c Les moyens propres à assurer une telle réduction de l'alimentation en combustible doivent ftre ca-20 pables de prendre le pas sur le régulateur de vitesse du moteur, ce régulateur mesurant lui-même l'extinction sous forme d'une réduction de vitesse pour3 en conséquence, chercher à augmenter le débit de combustibles . Ea second lieu, il est aéeessaire de mettre es. action oer*-25 tains éléments du dispositif de lancement du moteur. Dans les moteurs ne comportant pas un allumeur agissant en permanence, il est nécessaire de le mettre en action. Si le moteur se réallume avant qu'il se soit manifesté une chute sensible de vitesse, aucune autre action ne sera généralement nécessaire. Toutefois, si 30 la vitesse du moteur est tombée à une valeur critique, en deçà de laquelle la ressource n'est généralement pas possible, d'autres éléments du processus de lancement du moteur doivent être mis en oeuvre. Dans les avions, si une extinction se produit en vol, la plus basse vitesse à laquelle tombe le moteur est généralement la 35 vitesse de rotation en moulinet, c'est-à-dire la vitesse résultant du vent relatif qui pénètre dans la prise d'air du moteur. Dans la mesure où une réduction de l'alimentation en combustible comme conséquence d'une extinction est concernée, il est connu de prévoir un système de contrôle du rapport air/combustible 40 (câraprès appelé!AFR), propre à limiter le taux de variation de bad original 7T 29153 2 2102177 vitesse du moteur. Un tel système surveille le rapport des pressions de combustible et d,air, et il répond à la variation dans le débit de combustible dans le'sens gui tend à maintenir AF'R à une valeur prédéterminée. En cas d'extinction, le système de con-5 trôle AFR mesure la diminution de la pression de combustion, et il réduit en conséquence le débit de combustible. Le système connu de contrôle de l'extinction est par conséquent de la même nature que le système de contrôle du rapport Air/Combustible, en réponse à certains signaux de pression. L'ob-10 jet de l'invention est de réaliser un dispositif de contrôle de l'extinction, dans un moteur ne comportant pas un tel contrôle AFR. Conformément à 1* invention? on réalise un dispositif de eontrele él-sotriqu'a jksîh? va. comportant une turbine à 1 5 comprenant -.m oix-cuit de contrôle dâarminant le débit de combustible pour satisfaire à un signa! .1-3 demande correspondant à la vitesse du moteur, des moyens poï>£- 'jr-ésr un signal proportionnel au taux de changement de la -ri-'.ssse du moteur, des moyens répondant à la valeur de ce signai de changement au delà d'une va-20 leur déterminée de décélérationa pour prendre le pas sur le signal de demande, dans le sens d'une séduction du débit de combustible. De préférence, ces moyens t^épondent à une première valeur de décélération^ pour effectuer cette réduction dans le débit de combustible, et a une seconde valeur de décélération plus basse,, pour rétablir le contrôle répondant audit signal de demande. Un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention sera maintenant décrit, en se référant aux dessins annexés dans lesquels î la figure 1 représente schématiquement un turboréacteur^ et le dispositif conforme à l'invention ; la figure 2 est un schéma des paramètres entrant en considération dans ce dispositif, et la figure 3 est un schéma des circuits. En se référant à la figure 1, on voit qu'on a représenté un ^ turbo-réacteur 4- comportant une turbine à gaz, et qui comprenant, dans le sens de l'écoulement du fluide, une prise d'air 5, des compresseurs à basse et à haute pression désignés par 6 et 7» une chambre de combustion 8, des turbines à haute et à basse pression désignées par 9j 10, entraînant les compresseurs 6' et 7, 40 et une tuyère d'échappement 11. BAD ORIGINAL 71 29153 j 2102177 Lfalimentation, en combustible de la chambre de combustion, et par conséquent la vitesse de rotation du moteur, est réglée par une vanne d'étranglement 12 montée dans une canalisation 13 d'alimentation en combustible, cette vanne étant commandée par ^ un dispositif d'actionnement 14. La vanne 12 est contrôlée par un signal F fourni par un calculateur Z, en réponse à un signal de demande PL provenant d'une manette 19 actionnée par le pilote. La chambre de combustion comporte ton allumeur électrique 18 pour provoquer la combustion, lui-même commandé par un signal X prove— 10 nant du calculateur Z. Ce dernier comporte un régulateur de combustible 16, et un "bloc de réallumage 17» Pendant la marche normale du moteur, le régulateur 16 commande le débit de combustible de façon à satisfaire au signal PL, et l'allumeur 18 est hors circuit/ Le ré-gulateur 16 limite également l'accélération et la décélération du moteur, afin d'éviter des surcharges et des marches à vide respectivement des conçresseurs. ' • Dans le cas d'une extinction, le bloc 17 prend le pas sur le régulateur, et il agit sur le signal F pour réduire le débit 20 de combustible de façon que, lorsque la vitesse du moteur tombe comme conséquence de l'extinction, le M.oc 17 émette le signal I, afin de mettre en action l'allumeur 18. On a désigné par T1 et N des signaux représentant respectivement la température d'entrée dans les compresseurs et la vites-25 se de rotation du compresseur à haute pression. La réduction du débit de combustible par.le bloc 17 s'effectue en réponse à la décélération, comme on l'a indiqué dans la figure 2» Dans celle-ci, la courbe D1 représente une décélération typique due à l'extinction, tracée àn considération d'une vitesse 30 $t/T^ anormale. Le bloc de réallumage 17 est déclenché, c'est-à-dire que la réduction du débit de combustible est amorcée, et que l'allumeur est alimenté en courant si la décélération dépêtsse un point de déclenchement D1a. La valeur de la décélération au point D1a est déterminée par la considération du fait qu'il doit se 35 trouver au-dessus de la décélération maximale permise par le régulateur, de façon que le bloc de réallumage ne soit pas déclenché dans des conditions de fonctionnement normalàs du moteur, c%st-à-dire des conditions commandées par le régulateur. La décélération maximale permise par le régulateur est fi-40 gurée par la courbe El. L'extinction occasionne généralement une- 7î 29153 4 2102177 décélération plus importante que la valeur maximale commandée par le régulateur, de sorte qu'il n'y a généralement pas de difficulté à éviter la plage de courbes 'telles que El. Toutefois, et comme on le voit, le régulateur lui-même psvrâ 5 être adapté de façon à prévenir le déclenchement du bloc 17,, au cours d'une décélération commandés. La valeur de la décélération due à une extinction diffère, pour différentes vitesses du moteur, la décélération d'extinction étant relativement faible si la vitesse du moteur à laquelle l'extinction se produit est i=ela-"10 tivement basse. Il est par conséquent prévu que des points de déclenchement correspondant à différentes vitesses du moteur se trouvent sur une ligne A qui est inclinée, ainsi qu'on l'a représenté, de façon que par exemple à une décélération D2 corresponde un point ^ de déclenchement en D2a. Naturellement, la ligne A doit être aussi voisine que possible d'une ligne correspondante C qui coïncide avec les maximsî de courbes telles que E1, de façon que le bloc 17 soit déclenché dès que possible, après que la décélération aura dépassé la ligne C. 20 Dèsj^ue le moteur a été réallumé, il est naturellement nécessaire que le bloc 1" soit eos-pé,, c'est-à-dire que le contrôle dn débit de combustible retienne au régulateur, et que l'allumeur soit mis hors circuit. X)u fait qu'un réallumage est inévitabiamerfï accompagné d'une réduction de la décélération, il est logique de 25 couper le bloc 17 si la décélération tombe en dessous d'une certaine valeur. Toutefois, la ligne A n'est pas elle-même ÊLppPO ée à cet effet, car la décélération peut ne pas se maintenir pendant un temps assez prolongé, au-dessus de la ligne A, pour aôcordss? un temps suffisant en vue du réallumage. Il en est ainsi pares 30 que la décélération elle-même diminue avec la réduction de la vitesse du moteur, et qu'elle peut avoir diminué substantiellement avant que le réallumage ait été effectué. Ainsi, et en vue de couper le bloc 17, on prévoit une ligne B qui est située notablement plus près de l'axe de décélération zéro que la ligne A, 35 et çn des points de laquelle le bloc 17 est coupé, ces points étant désignés par D1b, D2b„ Si le moteur ne se réallume après que la ligne B a été traversée, au cours de la décélération déclinante, cette décélération s'approchera de la plage de vitesses à laquelle le moteur doit 40 tourner, pour un lancement normal, c'est-à-dire une plage située bad original 71 29153 5 2102177 à la gauche de la ligne S. Il est donc nécessaire qu'à la vitesse de lancement, ou au-dessous de celle-ci, il n'y ait pas d'interférence entre le "bloc 17 et le système normal de lancement du moteur, non représenté. Des dispositions sont prises pour que ^ l'effet des lignes A et B se termine à la ligne S. En d'autres termes, leHoc 17 est déclenché, que la décélération se situe au-dessus de la ligne A, ou à gauche de la ligne S. Les moyens destinés à l'exécution des fonctions décrites en se référant à la figure 2 ressortiront de la description détail-lée qui va suivre du régulateur 16 et du "bloc 17, en se reportant à la figure 3« Comme le montre cette figure, dans le régulateur 16, le signal PL est appliqué en passant par un discriminateur 20, m amplificateur de sommation 21, une unité de gain maximal 22, une unité de gain minimal 23, et un amplificateur de sortie 24, pour sortir sous forme d'un signal F appliqué au dispositif d'action-nement 14 de la vanne d'étranglement 12, dispositif dans lequel un moteur électrique 14a est susceptible de provoquer les mouvements d'ouverture et de fermeture de la vanne 12. Un signal TP 20 de position de vanne est appliqué à l'amplificateur 21, pour compléter la boucle de contrôle de position. Un arrangement similaire est prévu pour la boucle de contrôle du régulateur de vitesse, le signal ÎT étant appliqué par l'intermédiaire d'un convertisseur-fréquence-rcourant continu 25 a à un. amplificateur de sommation 26, 25 en même temps que le signal PL élaboré par un discriminateur 28. L'unité 22 permet aux sorties les plus élevées, c'est-à-dire les plus positives des amplificateurs 21 et 26, de parvenir au dispositif d1actionnement 14, si le signal F est positif, la vanne s'ouvre, et inversement. La vitesse d'ouverture et de fermeture 30 de cette vanne est déterminée par l'amplitude du signal P et, afin de stabiliser la boucle, un signal TV de réaction de vitesse est appliqué à l'amplificateur 24, ainsi qu'a l'amplificateur 26 par l'intermédiaire du- -temporisateur 27• En ce qui concerne le bloc de contrôle d'extinction 17» les 35 valeurs de programmes A, B sont données par un différenciateur 35 qui comporte un amplificateur 36; un premier condensateur 37 agissant en vue de différencier le signal N pour l'obtention de la valeur A, et un second condensateur 38 pouvant être connecté en parallèle avec le condensateur 37 au moyen d'un, commutateur 39» 40 les condensateurs 37» 38 coopérant pour différencies le signal H, 7î 29153 6 2102177 en vue de l'obtention de la valeur B. De plus, 11 amplificateur 36 comporte une entrée N/T^ fournie par un calculateur 39 coimecté au signal N et au signal T1. Le Signal Ïï/T^ est ajouté, dans l'amplificateur 36j pour faire varier la sortie dN/dt de celui-ci$ 5 proportionnellement à la valeur de ÎT/T^î afin de tenir compte de la décélération d'extinction relativement faible, aux faibles vitesses du moteur. Un signal de polarisation 40 est ajouté dans l'amplificateur 36» en vue de fixer la valeur programme par rapport à l'état normal» Un signal de contrôle 41 est ajouté dans 10 l'amplificateur 36, en vue d'élever le seuil de réponse du dispositif. Ce signal 41 est dérivé de la sortie de l'unité 22, c'est-à-dire du signal d'erreur des boucles de contrôle du combustible, si bien que le seuil de réponse à l'extinction est élevé, dans le cas d'une demande de fermeture de la vanne d'étranglement par le 15 pilote. Ceci empêche le lancement du processus déclenché par l'extinction, si le pilote commande une décélération aussi élevée que celle à laquelle le dispositif de réponse à l1extinction opérerait normalement. Le signal dU/dt est appliqué à un amplificateur de commuta-20 tion ou d'extinction 42, dont la sortie est appliquée, par l'intermédiaire d'une unité de gain. Maximal 43, à l'unité de gain minimal 23. La disposition est telle que•si le signal dN/dt s'élève jusqu'au-dessus de la valeur de commutation, l'amplificateur de commutateur provoquera l'émission d'une demande de fermeture 25 de la vanne d'étranglement à l'unité 23. L'importance de cette demande est restreinte par un signal de.polarisation 44 appliqué à l'unité 43. La fermeture de la vanne d'étranglement j c/mme conséquence de l'action de réponse à l'extinction, est réàizxte jusqu'à la position de marche au ralenti par une dérivation DPI du signal TP appliquée à l'unité 43, le signal TP étant égalà-zëro 30 à la position de la vanne d'étranglement correspondant à la marche au ralenti, et devenant positif lorsque celle-ci se ferme plus loin que la position de marche a ralenti. La sortie de l'amplificateur de commutation 42 est également relié par l'intermédiaire de la ligne I à un amplificateur de ptris-35 sance 45j pour commander un relais 46 destiné à la mise en action de l'allumeur 18. -t£ Le signal U/® est également appliqué à un amplificateur de coupure 50 dont la sortie est connectée à l'amplificateur de commutation 42, pour faire en sorte que ce dernier reste en con- 71 29153 7 2102177 condition de réponse à une exfciiiction tant que la vitesse anormale du moteur est inférieure à une certaine ^aLeur, dans ce cas, 60 % de la vitesse normale de croisière. Oeci correspond à la ligne S de la figure 2, et assure que la condition de réponse à 5 une extinction soit maintenue s'il arrivait que la vitesse du moteur soit tombée jusqu'à un point où la décélération a cessé. BAD ORIGltiAt 71 29153 8 2102177 REVENDICATIONS 1 » Dispositif électrique de contrôle pour les moteurs comportant une turbine à gaz ou turbo-réacteur, comprenant un circuit de contrôl^déterminant le débit de combustible pour satisfair-e à .5 un signal de demande commandant la vitesse du moteur, des moyens pour créer un signal proportionnel au taux de changement de la vitesse du moteur, et des moyens répondant à ce taux de change- -ment lorsqu'il dépasse une valeur déterminée de décélération en vue de prendre le pas sur le signal de demande, dans le sens de 10 la réduction du débit de combustible. 2» Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de prépondérance répondant à une première valeur de décélération, pour provoquer ladite réduction dans le débit de combustible, ainsi qu'à une seconde valeur 15 de décélération plus faible, pour rétablir le contrôle par ledit signal de demande. bad original