Способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове
METHOD OF CONTROLLING TWIN-ROTOR GAS-TURBINE ENGINE OF AIRCRAFT AT STOPPAGE

Изобретение относится к области авиационной техники, к способам управления двухкаскадным газотурбинным двигателем в частности, при останове.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раскрытый в описании к системе запуска турбовентиляторного газотурбинного двигателя, способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове, включающий уменьшение частоты вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления. /RU 161322 U1 МПК B64C 19/00 Опубликовано: 20.04.2016/
В известных конструкциях двухроторных газотурбинных двигателей роторы высокого и низкого давления вращаются свободно относительно друг друга. Кинематическая связь либо отсутствует вообще, либо осуществлена за счет межроторных или межвальных подшипников. При остановке двигателя ротор высокого давления, в связи с загрузкой приводами агрегатов и систем, останавливается раньше ротора низкого давления. Выбег ротора высокого давления в несколько раз (по времени) меньше выбега ротора низкого давления. При останове ротора высокого давления происходит прекращение работы маслонасосов и подачи масла к подшипникам, на которые опирается ротор низкого давления, и подшипникам, расположенным между роторами. Это приводит к снижению ресурса опор двигателя. Кроме того, ранний останов ротора высокого давления может вызвать «прихватывание» из-за касания рабочих лопаток турбины о статор, лабиринтов уплотнений о статор и т.д., что может сделать невозможным повторный запуск двигателя.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности.
Ожидаемый технический результат:
- Стабильная подача масла к опорам двигателя на останове вплоть до полной остановки всех роторов двигателя;
- Снижение «прихватывания» вала ротора высокого давления при останове.
Технический результат достигается тем, что известный способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове, включающий уменьшение частоты вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления, согласно изобретению частоту вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления уменьшают до достижения роторами одинаковой частоты вращения, роторы зацепляют друг с другом обгонной муфтой, расположенной между валами, после чего частоту вращения роторов уменьшают до останова.
Сущность изобретения заключается в создании условий взаимодействия вала высокого давления и вала низкого давления, при их относительном вращении в том или ином направлении. Это взаимодействие может быть достигнуто с помощью обгонных муфт путем обеспечения давления звеньев при их вращении в одном направлении и исключения давления в другом направлении (например, нефрикционные храповые муфты) либо путем заклинивания самоторможения одного звена относительно другого в одном направлении и свободного вращения в другом направлении (фрикционные муфты). Для реализации способа в рамках изобретения допускается использование обеих разновидностей муфт любых конструкций, обеспечивающих передачу свободного хода, по схеме одинарного - одностороннего действия. По этой схеме муфта имеет два звена - входное и выходное. Входное звено передает вращающий момент только в одном направлении, а в другом направлении вращается свободно относительно выходного звена, т.е. перестает быть ведущим.
В обеих разновидностях различие условий взаимодействия достигается выбором углов давления одного звена на другое. Чтобы произошло заклинивание звеньев в режиме передачи движения, угол скоса α выбирают из условия α<2ρ, где ρ - угол трения. С другой стороны, α ограничен возможностью расклинивания. Обычно принимают α=7°.
Способ поясняется чертежом.
Согласование частоты вращения роторов при останове осуществляется за счет установки между валом высокого 1 и валом низкого 2 давления обгонной муфты 3. Установку обгонной муфты осуществляют в промежуточном корпусе между валами компрессора высокого и низкого давления. В данном случае ведомым валом является вал ротора высокого давления. При останове двигателя ротор низкого давления 2 через обгонную муфту 3 входит в зацепление с ротором высокого давления, не позволяя ему остановиться раньше или за счет инерции свободного вращения ротора низкого давления - подкрутить ротор высокого давления.
Пример
Способ реализован на летательном аппарате, двигатель которого оборудован обгонной муфтой, установленной между валами роторов высокого и низкого давлений. Конструкция обводной муфты и ее настроечные характеристики обеспечивают зацепление ротора низкого давления с ротором высокого давления при установленной частоте вращения ротора низкого давления.
Пример (Останов двигателя)
В процессе эволюций летательного аппарата в полете в двухроторном газотурбинном двигателе путем подачи и сжигания топлива, поддерживали частоту вращения вала ротора высокого давления выше частоты вращения вала ротора низкого давления.
После посадки летательного аппарата и отключения подачи топлива вал ротора низкого давления вращался свободно по инерции, а вал ротора высокого давления, в связи с загрузкой приводами агрегатов и систем, останавливался со скоростью, большей скорости вала ротора низкого давления.
При достижении установленной частоты вращения вала ротора низкого давления и соответствующей ей частоте вращения вала ротора высокого давления с помощью обгонной муфты производили зацепление роторов. Энергия свободно вращающегося вала ротора низкого давления передается валу ротора высокого давления. Продолжительность вращения вала ротора высокого давления до полной его остановки увеличилась приблизительно в 2-3 раза (по времени).
Продолжительность работы маслонасосов и подачи масла к подшипникам, на которые опираются роторы, также увеличилась. Прихватывание вала ротора высокого давления из-за касания рабочих лопаток турбины о статор и лабиринтов уплотнений о статор не наблюдалось. Двигатель всегда штатно повторно запускался.
Использование изобретения позволяет стабильно подавать масла к опорам двигателя на останове вплоть до полной остановки всех роторов двигателя, снизить эффект «прихватывания» вала ротора высокого давления при останове.