RU2329387C2

RU2329387C2 - Gas turbine engine fuel feed system

Info

Publication number: RU2329387C2
Application number: RU2006116077/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Дудкин (RU); Юрий Петрович Дудкин; Виктор Александрович Гладких (RU); Виктор Александрович Гладких; Геннадий Викторович Фомин (RU); Геннадий Викторович Фомин
Original assignee: Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2008-07-20
Also published as: RU2006116077A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to area aviation engine engineering and can be used in electronic-hydro mechanical systems of automatic control (ACS) of gas turbine engines (GTE). The invention consists in that the fuel system incorporates a high-pressure electrically-driven centrifugal pump, while the metering mechanism is made in the form of electrically-driven throttling unit.

EFFECT: higher reliability of the engine.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in electronic hydromechanical systems (ACS) for automatic control of gas turbine engines (GTE).

Известна система топливопитания ГТД, содержащая электронный регулятор (ЭР), резервный гидромеханический регулятор (ГМР), включающий в себя насос, работающий от коробки приводов ГТД, и блок исполнительных элементов (ИЭ) [1].Known fuel supply system of a gas turbine engine containing an electronic regulator (ER), a backup hydromechanical regulator (GMR), which includes a pump operating from a gas turbine drive box, and an actuator block (IE) [1].

Недостатком известной системы является следующее: ее низкая эффективность на ряде режимов работы ГТД.A disadvantage of the known system is the following: its low efficiency in a number of GTE operating modes.

Насос, работающий от коробки приводов двигателя, на запуске ГТД при низкой частоте вращения ротора компрессора, являющегося приводом коробки приводов, из-за недостаточной производительности не обеспечивает подачу топлива в количестве, необходимом для перекладки гидроцилиндров механизации ГТД и топливопитания камеры сгорания (КС).A pump operating from the engine drive box at the start of the gas turbine engine at a low speed of the compressor rotor, which is the drive of the drive box, due to insufficient productivity, does not provide the fuel supply in the amount necessary for shifting the hydraulic cylinders of the gas turbine engine mechanization and fuel supply to the combustion chamber (КС).

Применение насоса большей производительности, обеспечивающего расход, необходимый на участке запуска ГТД, приводит к существенному подогреву топлива на основных режимах работы двигателя и снижает надежность работы ГМР.The use of a pump with a higher capacity, which ensures the flow rate required at the start-up section of the gas turbine engine, leads to a significant heating of the fuel at the main engine operating modes and reduces the reliability of the GMP.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является система топливопитания ГТД, содержащая электронный регулятор (ЭР), вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные подкачивающий насос (ПН), электронасос высокого давления (ЭН ВД), выполненный в виде шестеренного насоса с электроприводом, дозирующий механизм (ДМ) с клапаном поддержания постоянного перепада давления топлива, причем управляемые входы ПН, ЭН ВД, ДМ подключены к выходу ЭР, запорный клапан форсунок (ЗК) КС [2].Closest to this invention in technical essence is a gas turbine fuel supply system containing an electronic controller (ER), the input of which is connected to the engine and flight mode sensors, serially connected to a boost pump (PN), a high pressure electric pump (EN VD), made in the form electric gear pump, metering mechanism (DM) with a valve for maintaining a constant differential pressure of the fuel, moreover, the controlled inputs PN, EN VD, DM are connected to the output of the ER, shut-off valve of nozzles (ZK) COP [2].

Недостатком этой системы является следующее.The disadvantage of this system is the following.

Шестеренный насос обладает недостаточным ресурсом, уступающим межремонтному ресурсу современного ГТД. Это может привести к необходимости досрочной замены насоса.The gear pump has an insufficient resource inferior to the overhaul life of a modern gas turbine engine. This may lead to the need for early replacement of the pump.

Для нормальной работы шестеренного насоса на всех режимах работы ГТД и полета самолета требуется подкачивающий насос повышения давления топлива на входе в шестеренный насос.For normal operation of the gear pump in all modes of operation of the gas turbine engine and aircraft flight, a booster pump is required to increase the fuel pressure at the inlet of the gear pump.

КПД шестеренного насоса зависит от вязкости перекачиваемого топлива.The efficiency of the gear pump depends on the viscosity of the pumped fuel.

Наличие в системе клапана поддержания постоянного перепада давления топлива снижает надежность работы ГМР.The presence in the valve system of maintaining a constant differential pressure of the fuel reduces the reliability of the GMP.

Все это снижает надежность работы ГТД в целом.All this reduces the reliability of the gas turbine engine as a whole.

Целью изобретения является повышение качества работы системы топливопитания и, как следствие, повышение надежности ГТД.The aim of the invention is to improve the quality of the fuel supply system and, as a result, increase the reliability of the gas turbine engine.

Поставленная цель достигается тем, что в составе системы топливопитания ГТД, содержащей электронный регулятор, вход которого соединен с датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные электронасос высокого давления и дозирующий механизм, причем управляемые входы электронасоса высокого давления и дозирующего механизма подключены к выходу электронного регулятора, запорный клапан коллектора форсунок КС, подключенный к выходу дозирующего механизма, электронасос высокого давления выполнен в виде центробежного насоса с электроприводом, а дозирующий механизм - в виде электромеханизма дросселирующего типа.This goal is achieved by the fact that as part of the fuel supply system of the gas turbine engine, which contains an electronic controller, the input of which is connected to the sensors of engine parameters and flight mode, a high pressure electric pump and a metering mechanism are connected in series, and the controlled inputs of the high pressure electric pump and the metering mechanism are connected to the output of the electronic controller , the shut-off valve of the nozzle collector KS connected to the output of the metering mechanism, the high-pressure electric pump is made in the form of centrifugal of an electrically driven pump and metering device - in the form of electric mechanism such as a throttle.

На чертеже представлена структурная схема заявляемой системы топливопитания ГТД.The drawing shows a structural diagram of the inventive fuel supply system of the gas turbine engine.

Устройство содержит ЭР 1, вход которого соединен с датчиками 2 параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные ЭН ВД и ДМ 4, управляемые входы которых подключены к выходу ЭР 1, ЗК 5, подключенный к выходу ДМ 4.The device contains an ER 1, the input of which is connected to the sensors 2 of the engine parameters and flight mode, serially connected by the electric drives VD and DM 4, the controlled inputs of which are connected to the output of the ER 1, ZK 5, connected to the output of the DM 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

ЭР 1 по сигналам датчиков 2 по известным зависимостям (см., например, [3]), формирует управляющие воздействия на ЭН ВД 3 и ДМ 4, например:ER 1 according to the signals of sensors 2 according to known dependencies (see, for example, [3]), generates control actions on the electric drives VD 3 and DM 4, for example:

- на переходных режимах работы ГТД изменение расхода топлива происходит по командам ЭР 1 за счет изменения частоты вращения ЭН ВД 3 (для центробежного насоса справедлива зависимость производительности от частоты вращения (см., например, [4]).- at transient GTE operation modes, fuel consumption changes according to the ER 1 commands due to a change in the rotational speed of the VD 3 (for a centrifugal pump, the performance is dependent on the rotational speed (see, for example, [4]).

- на установившихся режимах работы ГТД поддержание параметров ГТД осуществляется по командам ЭР 1 с помощью ДМ 4.- at steady-state modes of operation of the gas turbine engine, the maintenance of the gas turbine engine parameters is carried out according to the commands of ER 1 with the help of DM 4.

Центробежный насос обладает большим ресурсом, работоспособен на любых видах топлива.The centrifugal pump has a large resource, is operable on any type of fuel.

Его применение позволяет исключить из состава системы подкачивающий насос.Its use allows to exclude a booster pump from the system.

Кроме того, реализация в системе двух способов регулирования расхода топлива: за счет изменения частоты вращения насоса и за счет изменения гидравлического сопротивления топливного тракта с помощью электромеханизам дросселирующего типа, повышает отказоустойчивость системы топливопитания.In addition, the implementation of two methods of regulating fuel consumption in the system: by changing the speed of the pump and by changing the hydraulic resistance of the fuel path using throttle type electromechanisms, increases the fault tolerance of the fuel supply system.

Все это в комплексе позволяет повысить надежность работы ГТД.All this in combination allows to increase the reliability of the gas turbine engine.

Источники информацииInformation sources

1. «Руководство по эксплуатации двигателя ТВ7-117С», ЛНПО им. В.Я.Климова, Ленинград, 1988 г.1. "Operation manual for the TV7-117C engine", LNPO im. V.Ya. Klimova, Leningrad, 1988

2. «II Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века». Сборник тезисов. Том III.», ЦИАМ, г.Москва, 2005 г.2. "II International scientific and technical conference" Aircraft engines of the XXI century. " Collection of abstracts. Volume III. ”, TsIAM, Moscow, 2005

3. Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М., «Машиностроение», 1976 г.3. Shevyakov A.A. "The theory of automatic control of power plants of aircraft", M., "Engineering", 1976

4. Т.М.Башта «Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств», М., «Оборонгиз», 1961 г.4. T. M. Bashta "Calculations and designs of aircraft hydraulic devices", M., "Oborongiz", 1961

Claims

The fuel supply system of a gas turbine engine (GTE), containing an electronic controller (ER), the input of which is connected to the sensors of the engine parameters and flight mode, a high pressure electric pump (HP VD) and a metering mechanism connected in series, and the controlled inputs of the HP VD and DM connected to the output of the ER , a shutoff valve from the manifold of the nozzles of the combustion chamber (КС) of the gas turbine engine connected to the DM output, characterized in that the high-pressure electric pump is made in the form of a centrifugal pump with an electric drive, and the metering mechanism in throttle type electromechanism.