СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПУСКОМ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
GAS TURBINE ENGINE START-UP CONTROL METHOD

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).
Известен способ управления запуском ГТД с гидромеханической САУ, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД». - М.: Транспорт, 1976 г., с. 178, заключающийся в том, что в процессе запуска двигателя бортмеханик по показаниям прибора в кабине вертолета контролирует значение температуры газов за турбиной и, если температура становится выше заданного предела, выключает двигатель.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления запуском ГТД, заключающийся в том, что включают воздушный стартер и начинают раскрутку ротора двигателя, измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя, и при достижении частотой наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя, подают расход розжига в КС.
Недостатком этого способа является следующее.
Располагаемая мощность турбины воздушного стартера (ВС) зависит от давления и температуры подаваемого на нее воздуха и снижается (из-за падения кпд) по мере выработки ресурса ВС.
Потребная мощность, необходимая для раскрутки ротора двигателя до частоты вращения, при которой возможен розжиг КС, по мере выработки ресурса двигателя растет (из-за износа механических частей ротора).
Таким образом, может возникнуть ситуация, когда из-за сочетания внешних (температура и давление воздуха) и внутренних (выработка ресурса механической части ротора двигателя) факторов запуск двигателя может оказаться невозможным по причине нехватки мощности ВС.
Это снижает надежность работы ГТД и является недопустимым для самолетов не только боевой авиации, но и гражданского воздушного флота.
Целью изобретения является повышение качества работы САУ ГТД и, как следствие, повышение надежности запуска ГТД.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления запуском ГТД, заключающемся в том, что включают воздушный стартер и начинают раскрутку ротора двигателя, измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя, и при достижении частотой наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя, подают расход розжига в КС, дополнительно для повышения мощности воздушного стартера подогревают воздух, подаваемый на турбину воздушного стартера, за счет сжигания в нем топлива, дозирование которого осуществляют в зависимости от давления и температуры воздуха на входе в воздушный стартер и температуры газов в камере подогрева.
На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), блок 3 исполнительных элементов (ИЭ), выходы которого подключены к дозатору 4 расхода топлива в основную КС, входной 5 и выходной 6 заслонкам ВС (на фигуре не показан), дозатору 7 расхода топлива в камеру подогрева воздуха (на фигуре не показана).
Устройство работает следующим образом.
По команде из кабины пилота «Запуск» ЭР 2 выдает команды в блок 3, по которым открываются входная 5 и выходная 6 заслонки ВС - включается ВС и начинается раскрутка ротора двигателя.
С помощью БД 1 в ЭР 2 измеряют частоту вращения ротора двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель, в зависимости от температуры и давления воздуха на входе в двигатель определяют расход топлива, необходимый для розжига камеры сгорания (КС) двигателя.
Так, например, для двигателя ПС-90А2 разработки ОАО «Авиадвигатель» это делают следующим образом:
где Gт роз. - расход топлива, необходимый для розжига КС;
k - коэффициент коррекции расхода розжига по тепловому состоянию двигателя (зависит от температуры воздуха за компрессором, может меняться от 0,8 до 1,2, номинал равен 1,0);
Pвх - давление воздуха на входе в двигатель;
Tвх. - температура воздуха на входе в двигатель.
При достижении частотой вращения ротора двигателя наперед заданного значения, определяемого для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем и уточняемого в процессе ПСИ двигателя (для двигателя ПС-90А2 это значение равно 1200 об./мин), по команде ЭР 2 с помощью блока 3 и дозатора 4 подают расход розжига к форсункам КС (на фигуре не показаны).
Кроме этого, для повышения мощности ВС подогревают воздух, подаваемый через заслонку 5 на турбину ВС (на фигуре не показана), за счет сжигания в нем топлива, дозирование которого осуществляют по командам ЭР 2 с помощью блока 3 и дозатора 7 в зависимости от полученных из БД 1 значений давления и температуры воздуха на входе в ВС и температуры газов в камере подогрева (на фигуре не показана).
Например, для двигателя 117С разработки ОАО НПО «Сатурн», г.Рыбинск, расход топлива, необходимый для подогрева воздуха, определяют следующим образом.
где Gт пв - расход топлива, необходимый для подогрева воздуха;
Pствг - давление воздуха на входе в ВС;
Tвх. - температура воздуха на входе в ВС;
f(Tвх.) - вычисляется в соответствии с таблицей 1;
Tвых.вх. - температура газов в камере подогрева;
f(Tвых.вк) - вычисляется в соответствии с таблицей 2.
Таблица 1
Tвх. °С
-60
-40
-15
+15
+25
+40
+60
f2
0,7
0,8
1
1
1
0,8
0,7
Таблица 2
Tвых.вк °С
180
220
240
280
f1
13
10
10
8
Таким образом, за счет подогрева воздуха обеспечивается повышение располагаемой мощности ВС и, как следствие, повышение надежности запуска ГТД.