[go: up one dir, main page]

RU2845765C1 - Gas turbine engine fuel supply and control system - Google Patents

Gas turbine engine fuel supply and control system

Info

Publication number
RU2845765C1
RU2845765C1 RU2025100488A RU2025100488A RU2845765C1 RU 2845765 C1 RU2845765 C1 RU 2845765C1 RU 2025100488 A RU2025100488 A RU 2025100488A RU 2025100488 A RU2025100488 A RU 2025100488A RU 2845765 C1 RU2845765 C1 RU 2845765C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
impeller
fuel dispenser
gas turbine
turbine engine
Prior art date
Application number
RU2025100488A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Анатольевич Мельников
Ольга Витальевна Резяпкина
Original Assignee
Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро" filed Critical Акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Application granted granted Critical
Publication of RU2845765C1 publication Critical patent/RU2845765C1/en

Links

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of gas turbine engines (GTE) fuel supply and control systems. It can be used at auxiliary power plants, turbo starters, engines, unmanned aerial vehicles, etc., where small dimensions and weight at low manufacturing costs are required. Impeller of electrically driven centrifugal pump is hydraulically connected to control cavity of fuel dispenser.
EFFECT: unambiguous dependence of the fuel consumption supplied to the gas turbine engine on the rotation frequency of the electric drive, which ensures reliable and simple control of the gas turbine engine modes.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя (ГТД).The invention relates to fuel supply and control systems for a gas turbine engine (GTE).

Известна система топливопитания ГТД с электроприводным плунжерным насосом высокого давления (см. заявка 2006116078/06, от 10.05.2006, патент на изобретение RU 2322599 C2).A fuel supply system for a gas turbine engine with an electrically driven high-pressure plunger pump is known (see application 2006116078/06, dated 10.05.2006, patent for invention RU 2322599 C2).

Недостатками этой системы являются то, что плунжерные насосы конструктивно сложны, имеют высокую стоимость изготовления, чувствительны к загрязнению топлива, имеют высокую удельную массу. При использовании в системах питания ГТД летательных аппаратов необходимо использование подкачивающих насосов (чаще всего применяются центробежные) для обеспечения необходимого давления на входе в плунжерный насос.The disadvantages of this system are that plunger pumps are structurally complex, have a high manufacturing cost, are sensitive to fuel contamination, and have a high specific gravity. When used in aircraft gas turbine power systems, booster pumps (centrifugal pumps are most often used) must be used to provide the necessary pressure at the inlet of the plunger pump.

Известна система топливоподачи и регулирования газотурбинного двигателя (см. заявка 2011116006/06, от 22.04.2011, патент на полезную модель RU 108 495 U1).A fuel supply and control system for a gas turbine engine is known (see application 2011116006/06, dated 22.04.2011, patent for utility model RU 108 495 U1).

Недостатками этой системы является то, что шестеренные насосы технологически сложны в изготовлении. Для обеспечения стабильной расходной характеристики детали качающего узла шестеренного насоса должны быть выполнены точно, с малыми допусками, а также технология изготовления должна обеспечивать небольшие зазоры между подвижными деталями качающих узлов.The disadvantages of this system are that gear pumps are technologically complex to manufacture. To ensure stable flow characteristics, the parts of the pumping unit of the gear pump must be made accurately, with small tolerances, and the manufacturing technology must provide small gaps between the moving parts of the pumping units.

Для контроля расходной характеристики шестеренного насоса необходим большой объем отладочных и контрольных стендовых испытаний системы.To control the flow characteristics of a gear pump, a large volume of debugging and control bench tests of the system is required.

Также в системах с шестеренными насосами для ГТД летательных аппаратов необходимо использование подкачивающих насосов.Also in systems with gear pumps for aircraft gas turbine engines, it is necessary to use booster pumps.

При длительном (с большим ресурсом) использовании систем с шестеренными насосами необходимы мероприятия для контроля производительности шестеренных насосов.With long-term (long-life) use of systems with gear pumps, measures are required to control the performance of gear pumps.

Известны динамические насосы, содержащие бустерную ступень, основную ступень и импеллер (см. стр. 12 «Высокооборотные лопаточные насосы» под ред. Овсянникова Б.В., Чебаевского В.Ф. М., «Машиностроение», 1975).Dynamic pumps are known that contain a booster stage, a main stage and an impeller (see p. 12 “High-speed vane pumps” edited by Ovsyannikov B.V., Chebaevsky V.F. M., “Mashinostroenie”, 1975).

Недостатками систем с динамическими насосами является то, что зависимость между частотой вращения, напором и расходом динамического насоса выражается более сложной математической зависимостью, чем у систем с плунжерными и шестеренными насосами. Например, в книге Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. - М.: Машиностроение, 1977. - 288 с. на стр. 129 приведено выражение связывающее напор, частоту вращения и производительностьThe disadvantages of systems with dynamic pumps are that the relationship between the rotation speed, pressure and flow rate of a dynamic pump is expressed by a more complex mathematical relationship than in systems with plunger and gear pumps. For example, in the book by Mikhailov A.K., Malyushenko V.V. Vane pumps. Theory, calculation and design. - M.: Mashinostroenie, 1977. - 288 p. on page 129 there is an expression linking the pressure, rotation speed and productivity

где - действительный напор,Where - actual pressure,

- частота вращения, - rotation frequency,

- производительность (объемный расход), - productivity (volume flow),

, и - коэффициенты постоянные для данного насоса. , And - coefficients are constant for a given pump.

Вместе с тем в системах с плунжерными и шестеренными насосами зависимость между частотой вращения и расходом топлива близка к линейной. At the same time, in systems with plunger and gear pumps, the relationship between rotation speed and fuel consumption is close to linear.

Отсутствие простой и однозначной связи между частотой вращения и расходом топлива приводит к усложнению алгоритмов управления, программного обеспечения, электронных регуляторов, затратам времени на технологическую отладку систем в которых используются динамические насосы.The lack of a simple and unambiguous connection between rotation speed and fuel consumption leads to the complication of control algorithms, software, electronic regulators, and time spent on technological debugging of systems that use dynamic pumps.

Известна система топливопитания ГТД с центробежным насосом (см. патент на изобретение RU 2329387 C2).A gas turbine fuel supply system with a centrifugal pump is known (see patent for invention RU 2329387 C2).

Недостатками этой системы являются: то, что для изменения расхода топлива используются два управляющих воздействия: частота вращения насоса и площадь проходного сечения дозатора топлива, выполненного в виде электромеханизма дросселирующего типа. Причем при постоянном положении дозатора топлива и переменной частоте вращения электропривода центробежного насоса системой будет обеспечиваться переменный расход топлива в двигатель. То есть отсутствует обратная связь по расходу топлива в двигатель, следовательно, образуется астатическое звено регулирования. Это приводит к низкому запасу устойчивости регулятора, необходимому для стабилизации динамических характеристик системы, что в конечном итоге приводит к снижению надежности системы.The disadvantages of this system are: that two control actions are used to change the fuel consumption: the pump rotation speed and the flow area of the fuel dispenser, made in the form of a throttling-type electromechanism. Moreover, with a constant position of the fuel dispenser and a variable rotation speed of the electric drive of the centrifugal pump, the system will provide a variable fuel consumption in the engine. That is, there is no feedback on the fuel consumption in the engine, therefore, an astatic control link is formed. This leads to a low stability margin of the regulator, necessary for stabilizing the dynamic characteristics of the system, which ultimately leads to a decrease in the reliability of the system.

Входящие в состав электромеханизма дросселирующего типа пропорциональные электромагниты и линейные двигатели являются сложными и дорогими устройствами. Соответственно, использование электромеханизма дросселирующего типа увеличивает массу и габариты системы топливопитания, а также ее стоимость. Так же электромеханизмы дросселирующих устройств имеют ограниченную тяговую силу, что ухудшает их динамические характеристики.The proportional electromagnets and linear motors included in the throttle-type electromechanism are complex and expensive devices. Accordingly, the use of a throttle-type electromechanism increases the weight and dimensions of the fuel supply system, as well as its cost. Also, the electromechanisms of throttle devices have a limited traction force, which worsens their dynamic characteristics.

Кроме того использование двух управляющих воздействий для управления расходом топлива приводит к усложнению алгоритмов управления, программного обеспечения, электронных регуляторов и технологии отладки системы.In addition, the use of two control actions to manage fuel consumption leads to the complication of control algorithms, software, electronic regulators and system debugging technology.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции, повышение надежности, улучшение массогабаритных характеристик системы, снижение трудоемкости и стоимости изготовления.The technical result that the invention is aimed at achieving is a simplified design, increased reliability, improved weight and size characteristics of the system, and a reduction in labor intensity and manufacturing costs.

Для достижения указанного технического результата в системе топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя ГТД, содержащей насосный агрегат, состоящий из нескольких динамических ступеней, одна из которых выполнена в виде импеллера, регулируемого электропривода, кинематически связанного с насосным агрегатом, блоком управления электропривода, связанного с электронным регулятором ГТД, топливную магистраль, связывающую гидравлически насосный агрегат с ГТД, в которой установлены дозатор топлива и клапан постоянного перепада давлений на дозаторе топлива, вход импеллера гидравлически связан с пружинной полостью дозатора топлива, а выход импеллера гидравлически связан с управляемой полостью дозатора топлива. Также дозатор топлива может быть снабжен сервомотором, управляемая полость сервомотора гидравлически связана с командным золотником, дозатор топлива механически связан с командным золотником пружиной обратной связи, вход импеллера гидравлически связан с командным золотником, а выход импеллера гидравлически связан с управляющей полостью командного золотника.In order to achieve the specified technical result in the fuel supply and control system of the gas turbine engine GTE, comprising a pump unit consisting of several dynamic stages, one of which is made in the form of an impeller, an adjustable electric drive kinematically connected to the pump unit, a control unit of the electric drive connected to the electronic regulator of the GTE, a fuel line hydraulically connecting the pump unit with the GTE, in which a fuel dispenser and a constant pressure difference valve on the fuel dispenser are installed, the impeller inlet is hydraulically connected to the spring cavity of the fuel dispenser, and the impeller outlet is hydraulically connected to the controlled cavity of the fuel dispenser. The fuel dispenser can also be equipped with a servomotor, the controlled cavity of the servomotor is hydraulically connected to the command spool valve, the fuel dispenser is mechanically connected to the command spool valve by a feedback spring, the impeller inlet is hydraulically connected to the command spool valve, and the impeller outlet is hydraulically connected to the control cavity of the command spool valve.

Отличительные признаки, а именно: гидравлическая связь входа и выхода импеллера с пружинной и управляемой полостями дозатора топлива, а также то, что дозатор топлива может быть снабжен сервомотором, управляемая полость сервомотора гидравлически связана с командным золотником, дозатор топлива механически связан с командным золотником пружиной обратной связи, вход импеллера гидравлически связан с командным золотником, а выход импеллера гидравлически связан с управляющей полостью командного золотника обеспечивают:The distinctive features, namely: hydraulic connection of the input and output of the impeller with the spring and controlled cavities of the fuel dispenser, as well as the fact that the fuel dispenser can be equipped with a servomotor, the controlled cavity of the servomotor is hydraulically connected to the command spool, the fuel dispenser is mechanically connected to the command spool by a feedback spring, the input of the impeller is hydraulically connected to the command spool, and the output of the impeller is hydraulically connected to the control cavity of the command spool ensure:

- Однозначную связь между частотой вращения электропривода и расходом топлива в двигатель, что обеспечивает надежное и простое управление режимами ГТД.- A clear connection between the rotation frequency of the electric drive and the fuel consumption in the engine, which ensures reliable and simple control of the gas turbine engine modes.

- Уменьшение массы, а также конструктивной сложности системы за счет исключения электромеханического управления дозатором топлива.- Reduction of weight and structural complexity of the system by eliminating electromechanical control of the fuel dispenser.

- Упрощение программного обеспечения, используемого для управления расходом топлива.- Simplification of the software used to manage fuel consumption.

- Упрощение технологического процесса отладки системы при ее проектировании и изготовлении.- Simplification of the technological process of debugging the system during its design and manufacture.

- Возможность отбора топлива на управление устройствами гидромеханической части системы.- Possibility of selecting fuel for controlling devices of the hydromechanical part of the system.

Кроме того обеспечивается:In addition, the following is provided:

- Возможность снижения осевых сил ротора динамического насоса за счет использования импеллерной ступени.- Possibility of reducing the axial forces of the rotor of a dynamic pump by using an impeller stage.

- Возможность повышения объемного КПД динамического насоса за счет снижения утечек при использовании импеллерной ступени.- Possibility of increasing the volumetric efficiency of a dynamic pump by reducing leaks when using an impeller stage.

- Возможность работы при низких давлениях топлива, и высокой частоте вращения насоса.- Ability to operate at low fuel pressures and high pump rotation speeds.

- Уменьшение массы системы за счет снижения массы электропривода работающего на высокой частоте вращения.- Reduction of the system weight by reducing the weight of the electric drive operating at high rotation speed.

- Меньшая чувствительность к загрязнению топлива динамического насоса по сравнению с плунжерными и шестеренными насосами.- Less sensitivity to fuel contamination of the dynamic pump compared to plunger and gear pumps.

- Больший ресурс динамического насоса по сравнению с плунжерными и шестеренными насосами.- Longer service life of a dynamic pump compared to plunger and gear pumps.

Предложенная система топливопитания и регулирования ГТД представлена на чертежах и описана ниже.The proposed fuel supply and gas turbine control system is shown in the drawings and described below.

В зависимости от величины максимального расхода топлива и требований к точности дозирования возможно выполнение системы с дозатором топлива как прямого действия, так непрямого действия.Depending on the maximum fuel consumption and the requirements for dosing accuracy, it is possible to implement a system with a direct-acting or indirect-acting fuel dispenser.

На фиг.1 изображен вариант системы с дозатором топлива прямого действия, соответствующий первому пункту формулы изобретения, а на фиг.2 изображен вариант системы с дозатором топлива непрямого действия, соответствующий второму пункту формулы изобретения.Fig. 1 shows a variant of the system with a direct-acting fuel dispenser, corresponding to the first point of the invention, and Fig. 2 shows a variant of the system with an indirect-acting fuel dispenser, corresponding to the second point of the invention.

Система, изображенная на фиг.1, содержит насосный агрегат 1, включающий в себя бустерную ступень 2, основную ступень 3, импеллер 4, магистраль подвода топлива 5, топливную магистраль 6, клапан постоянного перепада (КПП) 7, дозатор топлива 8, жиклер 9 и жиклер 10.The system shown in Fig. 1 contains a pump unit 1, which includes a booster stage 2, a main stage 3, an impeller 4, a fuel supply line 5, a fuel line 6, a constant differential valve (CDV) 7, a fuel dispenser 8, a nozzle 9 and a nozzle 10.

Вход в импеллер 4 гидравлически связан каналом 11 с пружинной полостью 12 дозатора топлива 8. Выход импеллера 4 гидравлически связан каналом 13 с управляющей полостью 14 дозатора топлива 8. Насосный агрегат 1 кинематически связан с регулируемым электроприводом 15. Насосный агрегат 1 гидравлически связан магистралью отвода 16 с ГТД 17.The input to the impeller 4 is hydraulically connected via channel 11 with the spring cavity 12 of the fuel dispenser 8. The output of the impeller 4 is hydraulically connected via channel 13 with the control cavity 14 of the fuel dispenser 8. The pump unit 1 is kinematically connected with the adjustable electric drive 15. The pump unit 1 is hydraulically connected via the outlet line 16 with the gas turbine engine 17.

Регулируемый электропривод 15 электрическими цепями 18 связан с блоком управления 19. Электронный регулятор (ЭР) 20 связан каналами информационного обмена (КИО) 21 и 22 с блоком управления 19 и ГТД 17. The adjustable electric drive 15 is connected to the control unit 19 by electrical circuits 18. The electronic regulator (ER) 20 is connected by information exchange channels (IEC) 21 and 22 to the control unit 19 and the gas turbine engine 17.

Система, изображенная на фиг.2, также содержит сервомотор 23 механически связанный с дозатором топлива 8, командный золотник 24, управляемую полость 25 сервомотора 23 гидравлически связанную с командным золотником 24.The system shown in Fig. 2 also contains a servomotor 23 mechanically connected to the fuel dispenser 8, a command spool 24, a controlled cavity 25 of the servomotor 23 hydraulically connected to the command spool 24.

Пружину обратной связи 26 механически связанную с дозатором топлива 8 и золотником 24. Feedback spring 26 mechanically connected to fuel dispenser 8 and valve 24.

Вход в импеллер 4 гидравлически связан каналом 27 с пружинной полостью 28 пружины 26 и дросселирующим сечением, образованным рабочей кромкой золотника 24.The entrance to impeller 4 is hydraulically connected by channel 27 to spring cavity 28 of spring 26 and throttling section formed by the working edge of spool valve 24.

Выход импеллера 4 гидравлически связан каналом 29 с управляющей полостью 30 золотника 24.The output of impeller 4 is hydraulically connected via channel 29 to control cavity 30 of spool valve 24.

Элементы системы изображены на чертежах в рабочем положении. Стрелками показано направление движения топлива в топливных магистралях системы.The system elements are shown in the drawings in the working position. The arrows show the direction of fuel movement in the fuel lines of the system.

Система работает следующим образом.The system works as follows.

Через магистраль подвода топлива 5 топливо подается в насосный агрегат 1, который приводится во вращение регулируемым электроприводом 15. Бустерная ступень 2, выполненная в виде шнекового колеса, повышает давление топлива и обеспечивает безкавитационную работу основной ступени 3. В зависимости от требований к системе основная ступень 3 может быть выполнена центробежной, вихревой, а также состоять из нескольких последовательных ступеней. Из основной ступени 3 топливо отводится в магистраль нагнетания 6. Величина повышения давления топлива насосным агрегатом 1 зависит от частоты вращения электропривода 15, а также расхода топлива подаваемого в магистраль отвода топлива 16, и от режима работы ГТД 17. Импеллер 4 создает давление топлива, которое зависит только от частоты вращения электропривода 15. При этом зависимость перепада давления между входом и выходом из импеллера 4 от частоты вращения электропривода 15 близка к квадратичной:Through the fuel supply line 5, the fuel is fed to the pump unit 1, which is driven into rotation by the adjustable electric drive 15. The booster stage 2, made in the form of a screw wheel, increases the fuel pressure and ensures cavitation-free operation of the main stage 3. Depending on the requirements for the system, the main stage 3 can be made centrifugal, vortex, or consist of several successive stages. From the main stage 3, the fuel is discharged into the injection line 6. The magnitude of the increase in fuel pressure by the pump unit 1 depends on the rotation frequency of the electric drive 15, as well as the fuel consumption supplied to the fuel outlet line 16, and on the operating mode of the gas turbine engine 17. The impeller 4 creates a fuel pressure that depends only on the rotation frequency of the electric drive 15. In this case, the dependence of the pressure drop between the input and output of the impeller 4 on the rotation frequency of the electric drive 15 is close to quadratic:

где - перепад на импеллере 4,Where - pressure drop on impeller 4,

- частота вращения электропривода 15. - electric drive rotation frequency 15.

При необходимости, в магистрали нагнетания 6 может быть установлен топливный фильтр, на рисунках не показан. If necessary, a fuel filter can be installed in the discharge line 6, not shown in the figures.

По магистрали нагнетания 6 топливо подается к КПП 7, далее в дозатор топлива 8 и по магистрали отвода 16 в ГТД 17. Величину расхода топлива в ГТД 17 определяют площадь проходного сечения дозатора топлива 8 и перепад на нем, поддерживаемый КПП 7.Fuel is supplied via injection line 6 to gearbox 7, then to fuel dispenser 8 and via outlet line 16 to gas turbine engine 17. The amount of fuel consumption in gas turbine engine 17 is determined by the cross-sectional area of fuel dispenser 8 and the pressure drop across it, maintained by gearbox 7.

К правой полости КПП 7 подведено давление на входе в дозирующее сечение дозатора топлива 8, к левой (пружинной) полости КПП 7 подведено давление с выхода дозирующего сечения дозатора топлива 8. КПП 7 находится в равновесном положении, когда перепад на дозаторе топлива 8 равен заданной величине, при этом сила от перепада давлений на дозаторе топлива 8 уравновешена силой пружины КПП 7. Если перепад давлений на дозаторе топлива 8 становится меньше заданной величины, КПП 7 усилием пружины перемещается вправо, при этом площадь проходного сечения КПП 7 уменьшается, а перепад на проходном сечении КПП 7 увеличивается, тем самым компенсируя отклонение от заданного значения. Если перепад давлений на дозаторе топлива 8 становится больше заданной величины, КПП 7 усилием пружины перемещается влево, при этом площадь проходного сечения КПП 7 увеличивается, а перепад на проходном сечении КПП 7 уменьшается, тем самым компенсируя отклонение расхода от заданного значения.The right cavity of the gearbox 7 is supplied with pressure at the inlet to the metering section of the fuel dispenser 8, and the left (spring) cavity of the gearbox 7 is supplied with pressure from the outlet of the metering section of the fuel dispenser 8. The gearbox 7 is in an equilibrium position when the pressure difference on the fuel dispenser 8 is equal to the specified value, and the force from the pressure difference on the fuel dispenser 8 is balanced by the force of the spring of the gearbox 7. If the pressure difference on the fuel dispenser 8 becomes less than the specified value, the gearbox 7 moves to the right by the force of the spring, and the area of the flow section of the gearbox 7 decreases, and the pressure difference on the flow section of the gearbox 7 increases, thereby compensating for the deviation from the specified value. If the pressure difference on the fuel dispenser 8 becomes greater than the specified value, the gearbox 7 moves to the left by the force of the spring, while the flow area of the gearbox 7 increases, and the difference on the flow area of the gearbox 7 decreases, thereby compensating for the deviation of the flow from the specified value.

Жиклер 9 обеспечивает устойчивую работу КПП 7, демпфируя колебания давления в его пружинной полости.Jet 9 ensures stable operation of gearbox 7 by damping pressure fluctuations in its spring cavity.

К пружинной полости 12 дозатора топлива 8 каналом 11 подводится давление входа в импеллер 4, к управляемой полости 14 дозатора топлива 8 каналом 13 подводится давление выхода из импеллера 4. Сила от перепада давлений на импеллере 4 уравновешивается усилием пружины дозатора топлива 8. Когда перепад на импеллере 4 возрастает, дозатор топлива 8 перемещается вправо в новое равновесное положение, сжимая пружину. Когда перепад на импеллере 4 уменьшается, дозатор топлива 8 под действием пружины перемещается влево в новое равновесное положение. Площадь проходного сечения дозатора топлива 8 зависит от его положения. Следовательно, дозатор 8 подает топливо в ГТД 17 в зависимости от частоты вращения регулируемого привода 15.The pressure of the input to the impeller 4 is supplied to the spring cavity 12 of the fuel dispenser 8 via the channel 11, and the pressure of the output from the impeller 4 is supplied to the controlled cavity 14 of the fuel dispenser 8 via the channel 13. The force from the pressure difference on the impeller 4 is balanced by the force of the spring of the fuel dispenser 8. When the difference on the impeller 4 increases, the fuel dispenser 8 moves to the right to a new equilibrium position, compressing the spring. When the difference on the impeller 4 decreases, the fuel dispenser 8 moves to the left under the action of the spring to a new equilibrium position. The cross-sectional area of the fuel dispenser 8 depends on its position. Consequently, the dispenser 8 supplies fuel to the gas turbine engine 17 depending on the rotation frequency of the adjustable drive 15.

Жиклер 10 обеспечивает устойчивую работу дозатора топлива 8, демпфируя колебания давления в его пружинной полости.Jet 10 ensures stable operation of fuel dispenser 8 by damping pressure fluctuations in its spring cavity.

Профилем проходного сечения и, следовательно, величиной площади проходного сечения, как функции от положения дозатора топлива 8 обеспечивается желательная зависимость расхода топлива в ГТД 17 от частоты вращения регулируемого привода 15.The profile of the flow section and, consequently, the size of the flow section area, as a function of the position of the fuel dispenser 8, ensures the desired dependence of the fuel consumption in the gas turbine engine 17 on the rotation speed of the adjustable drive 15.

Частотой вращения регулируемого привода 15 управляет блок управления 19, подавая электрические сигналы по цепям 18. Так же по цепям 18 могут передаваться параметры, необходимые для контроля работы регулируемого привода 15, например, температура обмоток. Блок управления 19 также выдает параметр обратной связи, характеризующий частоту вращения регулируемого привода 15, в ЭР 20 по каналу информационного обмена 21.The rotation frequency of the adjustable drive 15 is controlled by the control unit 19, sending electrical signals via the circuits 18. The parameters necessary for monitoring the operation of the adjustable drive 15, such as the temperature of the windings, can also be transmitted via the circuits 18. The control unit 19 also issues a feedback parameter characterizing the rotation frequency of the adjustable drive 15, to the ER 20 via the information exchange channel 21.

ЭР 20 на основании внешних воздействующих факторов и внутренних параметров газотурбинного двигателя 17, поступающих по каналу информационного обмена 22 реализует заложенную в него программу управления. При рассогласовании расчетных и заданных параметров с фактическими, ЭР 7, передавая по КИО 21 команды на блок управления 19, изменяет расход топлива в ГТД 17, регулируя частоту вращения электропривода 15.ER 20 implements the control program embedded in it based on external influencing factors and internal parameters of the gas turbine engine 17, received via the information exchange channel 22. If the calculated and specified parameters do not agree with the actual ones, ER 7, transmitting commands via the KIO 21 to the control unit 19, changes the fuel consumption in the GTE 17, adjusting the rotation frequency of the electric drive 15.

При необходимости, система может быть выполнена с дозатором непрямого действия, такая система изображена на фиг.2. If necessary, the system can be implemented with an indirect-action dispenser; such a system is shown in Fig. 2.

В такой системе положение дозатора топлива 8 определяется перепадом давлений на командном золотнике 24 равному перепаду давлений между входом и выходом из импеллера 4. К пружинной полости 28 золотника 24 каналом 27 подводится давление входа в импеллер 4, а к управляющей полости 30 каналом 29 подводится давление выхода из импеллера 4. Сила от перепада давления на импеллере 4, действующая на управляющий золотник 24, уравновешивается усилием от пружины обратной связи 26. Усилие от пружины обратной связи 26 изменяется пропорционально ходу дозатора топлива 8.In such a system, the position of the fuel dispenser 8 is determined by the pressure difference on the command spool 24 equal to the pressure difference between the input and output of the impeller 4. The input pressure of the impeller 4 is supplied to the spring cavity 28 of the spool 24 via channel 27, and the output pressure of the impeller 4 is supplied to the control cavity 30 via channel 29. The force from the pressure difference on the impeller 4, acting on the control spool 24, is balanced by the force from the feedback spring 26. The force from the feedback spring 26 changes proportionally to the stroke of the fuel dispenser 8.

При увеличении частоты вращения электропривода 15 перепад давлений на импеллере 4 увеличивается, сила от перепада давлений преодолевает силу пружины обратной связи 26 и перемещает командный золотник 24. Золотник 24 уменьшает перепуск топлива из управляемой полости 25 сервомотора 23 в канал 27. Давление в управляемой полости 25 сервомотора 23 увеличивается. Сервомотор 23 перемещает дозатор топлива 8, пружина обратной связи 26 сжимается до тех пор, пока подвижные элементы не займут новое равновесное положение. При этом увеличению частоты вращения электропривода 15 будет соответствовать увеличение расхода топлива, подаваемого в ГТД 17 по магистрали 16, которое определяется профилем дозатора 8.With an increase in the rotation speed of the electric drive 15, the pressure difference on the impeller 4 increases, the force from the pressure difference overcomes the force of the feedback spring 26 and moves the command spool valve 24. The spool valve 24 reduces the fuel bypass from the controlled cavity 25 of the servomotor 23 to the channel 27. The pressure in the controlled cavity 25 of the servomotor 23 increases. The servomotor 23 moves the fuel dispenser 8, the feedback spring 26 is compressed until the movable elements take a new equilibrium position. In this case, an increase in the rotation speed of the electric drive 15 will correspond to an increase in the fuel consumption supplied to the gas turbine engine 17 via the line 16, which is determined by the profile of the dispenser 8.

При уменьшении частоты вращения электропривода 15 перепад давлений на импеллере 4 уменьшается, сила от пружины обратной связи 26 преодолевает силу от перепада на золотнике 24, который перемещается, увеличивая перепуск топлива из управляемой полости 25 сервомотора 23. Давление в управляемой полости 25 уменьшается. Сервомотор 23 перемещает дозатор топлива 8, в новое равновесное положение, уменьшив расход топлива, соответственно профилю дозирующего сечения.When the rotation speed of the electric drive 15 decreases, the pressure difference on the impeller 4 decreases, the force from the feedback spring 26 overcomes the force from the difference on the spool 24, which moves, increasing the fuel bypass from the controlled cavity 25 of the servomotor 23. The pressure in the controlled cavity 25 decreases. The servomotor 23 moves the fuel dispenser 8 to a new equilibrium position, reducing the fuel consumption, in accordance with the profile of the metering section.

Работа остальных элементов аналогична работе элементов системы изображенной на фиг.1.The operation of the remaining elements is similar to the operation of the elements of the system shown in Fig. 1.

Таким образом, предложенная система обеспечивает регулирование и топливопитание газотурбинных двигателей.Thus, the proposed system provides regulation and fuel supply of gas turbine engines.

Изобретение может быть использовано в системах топливопитания и регулирования: вспомогательных силовых установок, турбостартеров, двигателей, применяемых на беспилотных летательных аппаратах и т.п., где требуются малые габариты и вес при низких затратах на изготовление.The invention can be used in fuel supply and control systems: auxiliary power units, turbo starters, engines used in unmanned aerial vehicles, etc., where small dimensions and weight are required at low manufacturing costs.

Claims (2)

1. Система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая насосный агрегат, состоящий из нескольких динамических ступеней, одна из которых выполнена в виде импеллера, регулируемый электропривод, кинематически связанный с насосным агрегатом, блок управления электропривода, связанный с электронным регулятором ГТД, топливную магистраль, связывающую гидравлически насосный агрегат с ГТД, в которой установлены дозатор топлива и клапан постоянного перепада давлений на дозаторе топлива, отличающаяся тем, что вход импеллера гидравлически связан с пружинной полостью дозатора топлива, а выход импеллера гидравлически связан с управляемой полостью дозатора топлива.1. A fuel supply and control system for a gas turbine engine (GTE) comprising a pump unit consisting of several dynamic stages, one of which is made in the form of an impeller, an adjustable electric drive kinematically connected to the pump unit, an electric drive control unit connected to an electronic GTE regulator, a fuel line hydraulically connecting the pump unit to the GTE, in which a fuel dispenser and a constant pressure differential valve on the fuel dispenser are installed, characterized in that the impeller inlet is hydraulically connected to a spring cavity of the fuel dispenser, and the impeller outlet is hydraulically connected to a controlled cavity of the fuel dispenser. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дозатор топлива снабжен сервомотором, управляемая полость сервомотора гидравлически связана с командным золотником, дозатор топлива механически связан с командным золотником пружиной обратной связи, вход импеллера гидравлически связан с командным золотником, а выход импеллера гидравлически связан с управляющей полостью командного золотника.2. The system according to item 1, characterized in that the fuel dispenser is equipped with a servomotor, the controlled cavity of the servomotor is hydraulically connected to the command spool, the fuel dispenser is mechanically connected to the command spool by a feedback spring, the impeller input is hydraulically connected to the command spool, and the impeller output is hydraulically connected to the control cavity of the command spool.
RU2025100488A 2025-01-15 Gas turbine engine fuel supply and control system RU2845765C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2845765C1 true RU2845765C1 (en) 2025-08-25

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2329387C2 (en) * 2006-05-10 2008-07-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Gas turbine engine fuel feed system
RU108495U1 (en) * 2011-04-22 2011-09-20 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" FUEL FEEDING AND REGULATING GAS TURBINE ENGINE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2329387C2 (en) * 2006-05-10 2008-07-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Gas turbine engine fuel feed system
RU108495U1 (en) * 2011-04-22 2011-09-20 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" FUEL FEEDING AND REGULATING GAS TURBINE ENGINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0886054B1 (en) Combined pressure regulating and motive flow valve
CN101871477B (en) Intermediate-pressure control two-position variable axial plunger hydraulic motor
RU2674301C2 (en) Fluid flow contour with devices of variable geometry and without volumetric pump for turbomachine
CN108894847B (en) Control system of direct-push type single-cavity supercharging variable-discharge oil pump
GB1483490A (en) Fuel control system for a gas turbine power plant
US7887302B2 (en) High pressure variable displacement piston pump
CN102878076A (en) Variable displacement hydraulic pump control
JP2016503861A (en) Dual pump / double bypass fuel pump system
US5320499A (en) Open-loop hydraulic supply system
US3482523A (en) Centrifugal pump with flow control by pressure feedback
US7950232B2 (en) Fuel feed circuit for an aircraft engine
US10934889B2 (en) System and method for supplying lubrication fluid to at least one member of an aircraft propulsion assembly
EP4390127A1 (en) Pumps with backup capability
RU2845765C1 (en) Gas turbine engine fuel supply and control system
EP0157794A1 (en) Ram air turbine hydraulic power system
CN108286544B (en) Aviation pump high speed drive servo system with throttle volume composite control
US10451053B2 (en) Hydromechanical pressure compensation control of a variable displacement pump in a centrifugal pumping and metering system and associated method
EP4382747B1 (en) Variable displacement pump with flow delivery to different systems with different pressure schedules
RU2127686C1 (en) Pump hydraulic drive
CN202140213U (en) Aeroengine fuel oil plunger pump with booster stage
US3203176A (en) Engine governor
CN213598622U (en) Variable control system for inverse logic proportional valve and vane pump
EP4467793A1 (en) Direct controlled variable displacement valves with dual set point pressure relief
EP4495425A1 (en) Combined high pressure relief and bypass valves
RU2542631C1 (en) System to control dual-shaft gas turbine compressor stator position