Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ ТОПЛИВА НА ЗАПУСКЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования подачи топлива на запусках газотурбинного двигателя.

Известен способ дозирования топлива в процессе разгона газотурбинного двигателя путем измерения давления воздуха за компрессором и частоты вращения ротора двигателя, формирования программы регулирования расхода топлива в соответствии с измеренными параметрами и перемещения дозирующего элемента пропорционально величине отклонения текущего расхода топлива от заданного по программе [Любомудров Ю.В. Применение теории подобия при проектировании систем управления газотурбинных двигателей. М., Машиностроение, 1971, с.96].

Известный способ не обеспечивает приемлемую точность поддержания времени разгона. Кроме того, для двигателя с докритическим перепадом в реактивном сопле линия рабочих режимов в координатах программы разгона смещается в зависимости от высоты и скорости полета, что приводит к изменению дозируемых избытков топлива, поэтому в различных условиях эксплуатации возможны как «зависание» двигателя, так и перегрев, что снижает надежность двигателя.

Наиболее близким к заявляемому является способ дозирования топлива на запуске, включающий измерение частоты вращения ротора газогенератора n_ВД, определение величины ускорения , регулирование частоты вращения ротора газогенератора в соответствии с зависимостью и ограничение расхода топлива в соответствии с зависимостью G_T ^огр=f(n_ВД, Т_ВХ). При достижении температурой продуктов сгорания предельного значения Тпр^защит производится кратковременная отсечка топлива, включение агрегата зажигания, изменение зависимости в сторону снижения на 50% и изменение зависимости G_T ^огр=f(n_ВД, Т_ВХ) в сторону снижения на 10% и дальнейшее осуществление запуска с измененной зависимостью регулирования. При повторном превышении температурой продуктов сгорания порогового значения T_пр ^защ производится прекращение запуска [Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов ИЛ-96-300,ТУ-204, ИЛ-114, Москва, 1993,стр.25].

Данный способ не учитывает температуру продуктов сгорания до достижения предельного значения Т_пр ^защ. Выполнение кратковременной отсечки топлива при Т_пр=Т_пр ^защ дает положительный эффект только в случае помпажных явлений в компрессоре. Для случая, когда причиной высокой температуры продуктов сгорания на запуске является снижение КПД узлов вследствие износа или загрязнения, а также температурное состояние двигателя, кратковременная отсечка топлива не приводит к снижению температуры. Используемое в прототипе изменение зависимостей =f(n_ВД) и G_T ^огр=f(n_ВД, Т_ВХ) в процессе всего запуска приводит к неоправданно затянутому времени запуска и «зависаниям» газотурбинного двигателя после отключения стартера.

Недостатком известного способа является снижение надежности запуска двигателя в результате повышения температуры продуктов сгорания топлива на запуске при снижении к.п.д. узлов вследствие износа или загрязнения.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности запуска газотурбинного двигателя путем снижения температуры продуктов сгорания топлива за счет оптимизации подачи топлива в камеру сгорания.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дозирования топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающем измерение частоты вращения ротора газогенератора n_ВД, определение величины ускорения дозирование топлива для поддержания величины соответствующей заданной зависимости согласно изобретению дополнительно измеряют температуру воздуха Т_ВХ на входе в двигатель и температуру Т_пр продуктов сгорания топлива, формируют пороговое значение T_пр ^порог по зависимости Т_пр ^порог=f(Т_вх), сравнивают Т_пр с T_пр ^порог и при Т_пр>Т_пр ^порог изменяют дозирование топлива для снижения величины до значения ^кор=×К_кор, где К_кор - коэффициент коррекции, определяемый зависимостью К_кор=f(T_пр), a при Т_пр<T_пр ^порог восстанавливают величину в соответствии с заданной зависимостью =f(n_вд).

Предлагаемый способ корректирует дозируемый избыток топлива на запуске по температуре продуктов сгорания топлива, снижая ускорение только при высокой температуре Т_пр, позволяя снизить максимальную температуру продуктов сгорания на запуске двигателя и выполнить запуск за минимально возможное время.

На фиг.1 представлена зависимость К_кор от величины температуры продуктов сгорания Т_пр для газотурбинных установок на базе двигателя ПС90А.

Величина порогового значения Т_пр ^порог определяет зону повышенной температуры продуктов сгорания, запуск в которой производится с коррекцией ускорения ротора газогенератора на заданный коэффициент К_кор:

Т_пр ^порог=Т_пр ^защ-ΔТ,

где Т_пр ^защ=f(T_вх) - предельное значение температуры продуктов сгорания для защиты двигателя от перегрева на запуске, зависящее от внешних условий, превышение которой приводит к прекращению запуска;

Т_вх - температура воздуха на входе в двигатель;

ΔT - постоянная величина, зависящая от типа двигателя («уставка»).

Зависимость коэффициента коррекции К_кор величины от текущей температуры продуктов сгорания при превышении Т_пр ^порог определяется параметрами двигателя.

Структурная схема осуществления предлагаемого способа для газотурбинных установок на базе ПС90А представлена на фиг.2.

Блок 1 - блок формирования задания на изменение величины в зависимости от n_вд [=f(n_вд)].

Блок 2 - логический блок, осуществляющий сравнение текущей температуры продуктов сгорания с пороговой величиной Т_пр ^порог. Величина Т_пр ^порог определяет зону повышенной температуры продуктов сгорания при запуске газотурбинного двигателя, в которой требуется коррекция величины ротора генератора на коэффициент коррекции К_кор. Блок формирует величину K_кор=f(Т_пр) для текущей температуры Т_вх и заданного значения «уставки» ΔT.

Блок 3 - арифметический, выполняет коррекцию задания величины с учетом К_кор: ^кор=×К_кор.

Блок 4 - блок, формирующий задание на дозатор топлива с учетом выходного сигнала с блока 3, обеспечивая расход топлива, необходимый для поддержания скорректированной величины ^кор.

Способ осуществляется следующим образом.

При запуске двигателя газотурбинной установки на базе двигателя ПС90А блок 1, на вход которого поступает сигнал о величине текущей частоты вращения ротора газогенератора n_вд, формирует задание на величину и подает выходной сигнал I₁ на первый вход блока 3. На входы блока 2 поступает информация о величинах температуры воздуха на входе в двигатель Т_вх, температуры продуктов сгорания Т_пр и «уставки» ΔT.

При Т_пр>Т_пр ^порог блок 2 формирует сигнал I₂<1, пропорциональный

коэффициенту коррекции К_кор, поступающий на вход блока 3. Изменение К_кор соответствует диапазону 0,4-1,0 (фиг.1).

При Т_пр≤T_пр ^порог на вход блока 3 поступает сигнал I₂=1 о величине K_кор=1.

Блок 3 выполняет коррекцию задания и формирует выходной сигнал I₃, поступающий на вход блока 4, который задает режим работы дозатору топлива, обеспечивая расход топлива, необходимый для поддержания скорректированной величины ^кор. При этом уменьшаются дозируемые избытки топлива, что в конечном счете снижает максимальную температуру продуктов сгорания Т_пр. При Т_пр≤T_пр ^порог происходит восстановление величины в соответствии с заданной зависимостью =f(n_вд).