Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя
METHOD FOR REGULATING AN AVIATION TURBOJET TWO-CIRCUIT ENGINE

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.
1ОГР
2ОГР
4огр
1ОГР
1ОГР+1%
1ОГР
1
2
4
1ОГР
1+1%
2+1%
4+1%
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 (n) и высокого давления (n) и температуры газов за турбиной (Т) на максимальном режиме работы двигателя формируют программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления (n), а также программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления с увеличением на 1% относительно исходной (n), 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 n (n, n, T) и n+1% (n, n, T), затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления и изменение температуры газов за турбиной по формулам:
2
где Δn - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
2+1%
1ОГР+1%
n - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме, при реализации программы ограничения n;
2
1ОГР
n - частота вращения ротора высокого давления, при реализации программы ограничения n;
4
где ΔТ - изменение температуры газов за турбиной;
4+1%
1ОГР+1%
T - температура газов за турбиной на максимальном режиме, при реализации программы ограничения n;
4
1ОГР
Т - температура газов за турбиной, при реализации программы ограничения n;
1ОГР
2ОГР
4ОГР
1Исх
2Исх
4исх
1ИСх
2исх
4исх
далее для двигателя, у которого на максимальном режиме при штатной программе превышено по меньшей мере одно из значений (n), (n), (T), измеряют частоту вращения ротора низкого давления (n), частоту вращения ротора высокого давления (n) и температуру газов за турбиной (Т) на максимальном режиме, затем определяют относительную величину отклонения исходного параметра (n), (n) и (Т) от настройки ограничения по формулам:
1
1
где δn(по n) - относительная величина отклонения исходного параметра частоты вращения ротора низкого давления на максимальном режиме от максимального значения частоты вращения ротора низкого давления при штатной программе;
1ОГР
n - максимальное значение частоты вращения ротора низкого давления при штатной программе;
1ИСХ
n - частота вращения ротора низкого давления на максимальном режиме;
1
2
где δn(по n) - относительная величина отклонения исходного параметра частоты вращения ротора высокого давления на максимальном режиме от максимального значения частоты вращения ротора высокого давления при штатной программе;
2ОГР
n - максимальное значение частоты вращения ротора высокого давления при штатной программе;
2ИСХ
n - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме;
2
Δn - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
1
4
где δn(по Т) - относительная величина отклонения исходного параметра температуры газов за турбиной на максимальном режиме от максимального значения температуры газов за турбиной при штатной программе;
4огр
_
Т максимальное значение температуры газов за турбиной при штатной программе;
4исх
Т - температура газов за турбиной на максимальном режиме;
4
ΔТ - изменение температуры газов за турбиной;
1
1
1
1
2
1
4
1
1НАСТ
2
наст
4
наст
затем выбирают наименьшее значение δn из δn (по n), δn (по n) и δn (по Т) по абсолютной величине, которое в дальнейшем принимают за δn, далее по формулам определяют настройки ограничений частот вращения роторов низкого (n) и высокого давления (n) итемпературы газов за турбиной (Т):
1НАСТ
где n - максимальное значение частоты вращения ротора низкого давления;
1
исх
n - частота вращения ротора низкого давления на максимальном режиме;
n1
1
1
1
2
1
4
δ - наименьшее значение из δn (по n), δn (по n) и δn (по Т) абсолютной величине;
2наст
где n - максимальное значение частоты вращения ротора высокого давления;
2исх
n - частота вращения ротора высокого давления на максимальном режиме;
2
Δn - изменение частоты вращения ротора высокого давления;
n1
1
1
1
2
1
4
δ - наименьшее значение из δn (по n), δn (по n) и δn (по Т) по абсолютной величине;
4Наст
_
где Т максимальное значение температуры газов за турбиной;
4исх
Т - температура газов за турбиной на максимальном режиме;
4
ΔТ - изменение температуры газов за турбиной;
1
1
1
1
2
1
4
δn - наименьшее значение из δn (по n), δn (по n) и δn (по Т) 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.
1
1+1%
2
2+1%
4
4+1%
2
4
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 n=100% и n=101% на максимальном режиме, при этом фиксируют частоты вращения ротора высокого давления n=99,5%, n=100,6% и температуры газа за турбиной Т=1135 К, T=1150 К. Затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления Δn=100,6/99,5=1,011 и изменение температуры газов за турбиной ΔТ=1150/1135=1,013.
1ОГР
2ОГР
4ОГР
4огр
4
1ИСХ
2ИСХ
4исх
1ИСх
2исх
4исх
1
Настройку двигателя имеющего ограничения n=100%, n=99,5%, Т=1140 К (Т=1140 К превышает Т=1135 К) определяют путем вывода двигателя на максимальный режим, при этом производят измерение частоты вращения ротора низкого давления n=99,8%, частоты вращения ротора высокого давления n=99,6 и температуры газа за турбиной Т=1162 К. Затем определяют относительную величину отклонения исходного значения (n), (n) и (Т) от настройки ограничителя δn
1
далее выбирают наименьшее δn=-0,0187. Затем определяют значения ограничений
1НАСТ
n=99,8*(1-0,0187)=97,9%
n2НАСТ
=99,6*(1-1,011*0,0187)=97,7%
4наст
Т=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.