СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА НА ЗАПУСКЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
CONTROL METHOD OF FUEL FLOW AT START OF GAS TURBINE ENGINE

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).
Известен способ управления расходом топлива на запуске ГТД, заключающийся в том, что подают в камеру сгорания (КС) двигателя постоянный расход топлива - расход розжига, определяемый для каждого типа двигателей расчетно-экспериментальным путем (Черкасов Б.А. «Автоматика и регулирование ВРД». М.: «Машиностроение», 1965 г., с.324-328).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность с точки зрения обеспечения требуемых запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и, как следствие, невозможность использования для управления современными ГТД, а именно турбореактивными двигателями с высокой степенью двухконтурности (ТРДД), такими, например, как двигатели семейства ПС-90А.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления расходом топлива на запуске ГТД, заключающийся в том, что измеряют температуру и давление воздуха на входе в двигатель, вычисляют по известным для каждого типа двигателя первый, в зависимости от температуры воздуха, и второй, в зависимости от давления воздуха, корректирующие коэффициенты, умножают наперед заданную константу, определяемую для каждого типа двигателей расчетно-экспериментальным путем, на первый и второй корректирующие коэффициенты и вычисляют заданный расход топлива на розжиге КС, измеряют фактический расход топлива в коллектор КС и изменяют его до тех пор, пока он не станет равным заданному (Шляхтенко С.М. «Теория ВРД». М.: «Машиностроение», 1975 г., с.460-464).
Недостатком этого способа является следующее.
При отказе измерителя фактического расхода топлива возможно неконтролируемое увеличение расхода топлива в КС. Это приводит к неконтролируемому росту температуры газов перед турбиной и ее перегреву. В эксплуатации зафиксированы такие случаи с двигателем ТВ3-117ВМА-СБМ1, входящим в состав силовой установки самолета Ан-140. Как следствие, в этих случаях происходило частичное разрушение турбины компрессора. Это снижает надежность работы двигателя и безопасность летательного аппарата (ЛА).
Целью изобретения является повышение качества работы системы автоматического управления (САУ) ГТД и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.
Поставленная цель достигается, в способе управления расходом топлива на запуске газотурбинного двигателя, заключающемся в том, что измеряют температуру и давление воздуха на входе в двигатель, вычисляют по известным для каждого типа двигателя первый, в зависимости от температуры воздуха, и второй, в зависимости от давления воздуха, корректирующие коэффициенты, умножают наперед заданную константу, определяемую для каждого типа двигателей расчетно-экспериментальным путем, на первый и второй корректирующие коэффициенты и вычисляют заданный расход топлива на розжиге КС, измеряют фактический расход топлива в коллектор КС и изменяют его до тех пор, пока он не станет равным заданном, дополнительно в зависимости от расхода топлива, поступающего в коллектор, формируют расчетное значение давления топлива в коллекторе КС, сравнивают расчетное значение давления топлива в коллекторе с измеренным, если измеренное выше расчетного на наперед заданную величину, определяемую экспериментально для каждого типа двигателя, формируют сигнал на прекращение подачи топлива в КС и завершение запуска двигателя.
На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков, задатчик 2 режимов работы двигателя, первый сумматор 3, электрогидропреобразователь 4, дозатор 5 топлива, клапан 6 отсечки топлива, второй вход сумматора 3 подключен к блоку 1, управляемый вход клапана 6 подключен к задатчику 2.
Устройство работает следующим образом.
В блоке 1 измеряют температуру (Твх.) и давление (Рвх.) воздуха на входе в двигатель и передают их в задатчик 2.
Задатчик 2 представляет собой счетно-решающее устройство программируемого типа.
По измеренным с помощью блока 1 давлению и температуре воздуха на входе в двигатель в задатчике 2 вычисляют по известным для каждого типа двигателя зависимостям первый, в зависимости от температуры воздуха, и второй, в зависимости от давления воздуха, корректирующие коэффициенты:
где
Ктвх., Крвх. - корректирующие коэффициенты (для двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1, например: Ктвх. в зависимости от температуры на воздуха на входе в двигатель изменяется от 0,9 до 1,05, Крвх. в зависимости от давления воздуха на входе в двигатель изменяется от 0.3 до 1,1).
Далее умножают наперед заданную константу, определяемую для каждого типа двигателей расчетно-экепериментальным путем, на первый и второй корректирующие коэффициенты и вычисляют заданный расход топлива на розжиге КС
где
Gт зад. - заданный расход топлива,
А - константа, определяемая типом двигателя (для двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1, например, А = 35 кг/час),
Ктвх., Крвх. - корректирующие коэффициенты.
Величина заданного расхода топлива в сумматоре 3 сравнивается с фактическим расходом, измеренным с помощью блока 1. По величине рассогласования, поступающей в электрогидропреобразователь 4, формируется управляющее воздействие на дозатор 5, с помощью которого изменяется расход топлива в КС до тех пор, пока он не станет равным заданному.
Дополнительно задатчик 2 формирует расчетное значение давления топлива в коллекторе КС
где
Рт расч. - расчетное значение давления топлива в коллекторе КС,
Gт изм. - заданный расход топлива.
Для двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1 эта зависимость имеет вид
Расчетное значение давления топлива в коллекторе сравнивается с измеренным с помощью блока 1.
При отказе датчика расхода топлива, приводящего к занижению фактического расхода топлива и, как следствие, неконтролируемому увеличению расхода топлива в КС управляющей цепью электрогидропреобразователь 4 - дозатор 5. При этом измеренное давление топлива будет увеличиваться, а расчетное - уменьшаться. При превышении измеренного давления над расчетным на наперед заданную величину, определяемую экспериментально для каждого типа двигателя (для двигателя ТВ3-117ВМА-СБМ1 эта величина равна 4 кг/ см кв.), задатчик 2 формирует сигнал на клапан 6 и прекращает подачу топлива в КС, завершая запуск двигателя.
Т.о., обеспечивается повышение качества работы системы автоматического управления (САУ) ГТД и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.