RU2795360C1

RU2795360C1 - Method for controlling gas turbine engine by electronic hydromechanical system

Info

Publication number: RU2795360C1
Application number: RU2022127114A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Саженков; Юрий Семенович Савенков
Original assignee: Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель"
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-05-03

Abstract

FIELD: gas turbine engine building.

SUBSTANCE: invention is related to aviation gas turbine engine building and can be used in electronic automatic control systems with hydromechanical redundancy. The method of controlling a gas turbine engine with an electronic hydromechanical system consists of the fact that in the electronic controller, using sensors of the electronic controller, the position of the engine control lever and the parameters of the gas turbine engine are measured, depending on the position of the engine control lever and the value of the parameters of the gas turbine engine according to the control laws implemented in the electronic controller, control actions of the electronic controller are formed for its actuators in the hydromechanical controller using sensors of the hydromechanical controller, depending on the position of the engine control lever and the value of the parameters of the gas turbine engine and according to the laws of control of the hydromechanical controller, control actions of the hydromechanical controller are formed for its actuators, and if the electronic regulator is in good condition, the control actions of the hydromechanical regulator are blocked using a selector and the gas turbine engine is controlled from the electronic regulator through its actuators, and if the electronic regulator fails, the control actions of the electronic regulator are blocked using the selector and the gas turbine engine is controlled from the hydromechanical regulator, in case of failure of the electronic regulator, its control signal to the executing element for fuel consumption is stored for a period of time τ after issuing a control signal to the selector, where τ is the maximum allowable value of the selector spool shifting time, determined by calculation and experiment for each type of gas turbine engine and equal to 3-7 s.

EFFECT: gas turbine engine control method is provided.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления с гидромеханическим резервированием.The invention relates to the field of aviation gas turbine engine building and can be used in electronic automatic control systems with hydromechanical redundancy.

Известен способ управления газотурбинным двигателем (ГТД), заключающийся в том, что в электронном регуляторе в зависимости от положения рычага управления двигателем и значений параметров ГТД по законам управления электронного регулятора формируют сигналы управления, которые подаются на исполнительные механизмы электронного регулятора; в гидромеханическом регуляторе в зависимости от положения рычага управления двигателем и значений параметров ГТД по законам управления гидромеханического регулятора формируют сигналы управления, которые подаются на исполнительные механизмы гидромеханического регулятора. При исправном состоянии электронного регулятора с помощью селектора, представляющего собой специальное электрогидравлическое переключающее устройство, блокируют (отсекают) сигналы на исполнительные механизмы гидромеханического регулятора и осуществляют управление ГТД от исполнительных механизмов электронного регулятора. При отказе электронного регулятора с помощью селектора блокируют сигналы на исполнительные механизмы электронного регулятора и осуществляют управление ГТД от исполнительных механизмов гидромеханического регулятора. В процессе выключения ГТД при завершении каждого полета осуществляют функциональный контроль исправности работы селектора (Патент RU 2313677, МПК F02C 9/28, опубл. 27.12.2007).A known method of controlling a gas turbine engine (GTE), which consists in the fact that in the electronic regulator, depending on the position of the engine control lever and the values of the parameters of the GTE, according to the control laws of the electronic regulator, control signals are generated that are fed to the actuators of the electronic regulator; in the hydromechanical regulator, depending on the position of the engine control lever and the values of the parameters of the gas turbine engine, according to the control laws of the hydromechanical regulator, control signals are formed that are fed to the actuators of the hydromechanical regulator. When the electronic regulator is in good condition, with the help of a selector, which is a special electro-hydraulic switching device, the signals to the actuators of the hydromechanical regulator are blocked (cut off) and the GTE is controlled from the actuators of the electronic regulator. If the electronic regulator fails, signals to the actuators of the electronic regulator are blocked using a selector and the GTE is controlled from the actuators of the hydromechanical regulator. In the process of turning off the gas turbine engine at the end of each flight, functional control of the correct operation of the selector is carried out (Patent RU 2313677, IPC F02C 9/28, publ. 27.12.2007).

Типовой процедурой перехода от основной электронной автоматики на резервную гидромеханическую автоматику является снятие электронным регулятором электропитания с электромагнита селектора и одновременное обесточивание всех своих исполнительных механизмов, включая электрогидропреобразователь канала управления расходом топлива. При этом скорость перехода от электронной автоматики на резервную гидромеханическую автоматику зависит от времени срабатывания селектора, а именно от времени переключения электромагнита селектора и времени перекладки золотника селектора для блокировки (отсечки) исполнительных элементов электронного регулятора и подключения гидромеханического регулятора.A typical procedure for the transition from the main electronic automation to the backup hydromechanical automation is the removal by the electronic regulator of the power supply from the selector solenoid and the simultaneous de-energization of all its actuators, including the electro-hydraulic converter of the fuel consumption control channel. At the same time, the speed of transition from electronic automation to backup hydromechanical automation depends on the selector response time, namely, on the time of switching the selector electromagnet and the time of shifting the selector spool to block (cut off) the actuating elements of the electronic regulator and connect the hydromechanical regulator.

Основными недостатками этого способа и ему подобных аналогов (Патент RU 1642812, МПК F02C 9/28, опубл. 18.09.1989, Патент RU 2348824, МПК F02C 9/26, опубл. 10.03.2009, Патент RU 2638497, МПК F02C 9/00, опубл. 13.12.2017 , Патент RU 2661802, МПК F02C 9/00, опубл. 19.07.2018, Патент RU 2468229, МПК F02C 9/00, опубл. 27.11.2012, Статья «Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов», В.И. Васильев, М.: «Машиностроение», 1989 г., с. 23-27.) является то, что из-за различий программ регулирования электронного и гидромеханического регуляторов после отказа электронного регулятора возможны скачкообразные изменения расхода топлива в камере сгорания ГТД. The main disadvantages of this method and similar analogues (Patent RU 1642812, IPC F02C 9/28, published on September 18, 1989, Patent RU 2348824, IPC F02C 9/26, published on 03/10/2009, Patent RU 2638497, IPC F02C 9/00 , published 12/13/2017 , Patent RU 2661802, IPC F02C 9/00, published 07/19/2018, Patent RU 2468229, IPC F02C 9/00, published 11/27/2012, Article "Automatic control and diagnostics of aircraft power plant control systems Apparatus ", V.I. Vasiliev, M .: "Engineering", 1989, pp. 23-27.) is that due to differences in the control programs of the electronic and hydromechanical regulators, after the failure of the electronic regulator, abrupt changes in fuel consumption are possible in the combustion chamber of the gas turbine engine.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления ГТД (Патент RU 2308605, МПК F02C 9/00, опубл. 20.10.2007, заключающийся в том, что в электронном регуляторе с помощью датчиков электронного регулятора измеряют положение рычага управления двигателем и параметры ГТД, в зависимости от положения рычага управления двигателем и значения параметров ГТД по законам управления, реализованным в электронном регуляторе, формируют управляющие воздействия электронного регулятора на его исполнительные элементы; в гидромеханическом регуляторе с помощью датчиков гидромеханического регулятора, в зависимости от положения рычага управления двигателем и значения параметров ГТД по законам управления, реализованным в гидромеханическом регуляторе, формируют управляющие воздействия гидромеханического регулятора на его исполнительные элементы, при исправном состоянии электронного регулятора с помощью селектора блокируют (отсекают) управляющие воздействия гидромеханического регулятора и управление ГТД осуществляют от электронного регулятора, а при отказе электронного регулятора с помощью селектора блокируют (отсекают) управляющие воздействия электронного регулятора и управление ГТД осуществляют от гидромеханического регулятора, при этом при исправном электронном регуляторе управляющее воздействие от гидромеханического регулятора корректируют таким образом, чтобы оно было одинаково с управляющим воздействием от электронного регулятора, при отказе электронного регулятора корректируют управляющее воздействие гидромеханического регулятора таким образом, чтобы оно плавно, за заданное время, величину которого регулируют в зависимости от характеристик конкретного двигателя, изменилось от величины, равной управляющему воздействию электронного регулятора в момент переключения селектора до величины, сформированной гидромеханическим регулятором в зависимости от положения рычага управления двигателем и значения параметров ГТД по законам управления, реализованным в гидромеханическом регуляторе.The closest to this invention in terms of technical essence and the achieved result is a method for controlling a gas turbine engine (Patent RU 2308605, IPC F02C 9/00, publ. 10/20/2007, which consists in the fact that the position of the engine control lever is measured in the electronic regulator using sensors of the electronic regulator and parameters of the gas turbine engine, depending on the position of the engine control lever and the value of the parameters of the gas turbine engine, according to the control laws implemented in the electronic regulator, form the control actions of the electronic regulator on its actuators; in the hydromechanical regulator using the sensors of the hydromechanical regulator, depending on the position of the engine control lever and the values of the parameters of the gas turbine engine according to the control laws implemented in the hydromechanical regulator, form the control actions of the hydromechanical regulator on its actuators, if the electronic regulator is in good condition, the control actions of the hydromechanical regulator are blocked (cut off) with the help of a selector and the gas turbine engine is controlled from the electronic regulator, and in case of failure electronic regulator using a selector block (cut off) the control actions of the electronic regulator and the control of the gas turbine engine is carried out from the hydromechanical regulator, while with a working electronic regulator, the control action from the hydromechanical regulator is corrected so that it is the same as the control action from the electronic regulator, if the electronic regulator fails of the regulator, the control action of the hydromechanical regulator is corrected so that it smoothly, in a given time, the value of which is regulated depending on the characteristics of a particular engine, changes from a value equal to the control action of the electronic regulator at the moment the selector is switched to the value formed by the hydromechanical regulator depending on the position the engine control lever and the value of the GTE parameters according to the control laws implemented in the hydromechanical regulator.

К основному недостатку прототипа относится то, что при облитерации (постепенном заиливании) проходного сечения прецизионной золотниковой пары селектора или при попадании частиц загрязнения в зазор прецизионной пары возможно увеличение усилия сдвига золотника селектора. Следствием этого может стать увеличение общего времени движения / перекладки золотника селектора, что, в свою очередь, при достаточно длительной перекладке золотника селектора может привести к ситуации, когда электронный регулятор уже не управляет ГТД, т.к. его исполнительные элементы (электрогидропреобразователи) уже обесточены, а гидромеханический регулятор еще не подключен к управлению ГТД, при этом расход топлива в камеру сгорания будет определяться положением исполнительных элементов электронного регулятора в обесточенном состоянии.The main disadvantage of the prototype is that when obliterating (gradual silting) of the flow section of the precision spool pair of the selector or when particles of contamination enter the gap of the precision pair, it is possible to increase the shear force of the selector spool. The consequence of this may be an increase in the total time of movement / shifting of the selector spool, which, in turn, with a sufficiently long shift of the selector spool, can lead to a situation where the electronic regulator no longer controls the gas turbine engine, because. its actuators (electro-hydraulic converters) are already de-energized, and the hydromechanical regulator is not yet connected to the control of the gas turbine engine, while the fuel consumption into the combustion chamber will be determined by the position of the electronic regulator actuators in a de-energized state.

Подобная неуправляемость (разрыв в управлении) в определенной ситуации может привести к неконтролируемому существенному мгновенному забросу или провалу расхода топлива в камеру сгорания, что недопустимо.Such uncontrollability (gap in control) in a certain situation can lead to an uncontrolled significant instantaneous reflux or failure of fuel flow into the combustion chamber, which is unacceptable.

Другим недостатком прототипа является сложность корректировки управляющего воздействия от гидромеханического регулятора таким образом, чтобы оно было одинаково с управляющим воздействием от электронного регулятора во всех ожидаемых условиях эксплуатации ГТД.Another disadvantage of the prototype is the difficulty of adjusting the control action from the hydromechanical regulator so that it is the same as the control action from the electronic regulator in all expected operating conditions of the gas turbine engine.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения и не может быть реализовано при использовании прототипа, является неконтролируемый заброс (провал) расхода топлива в камеру сгорания после отключения электронного регулятора и при увеличенном времени перекладки золотника селектора.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the proposed invention and cannot be implemented using the prototype, is an uncontrolled reflux (failure) of fuel consumption into the combustion chamber after the electronic regulator is turned off and with an increased time for shifting the selector spool.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы электронно-гидромеханической системы автоматического управления ГТД за счет исключения неконтролируемых забросов (провалов) расхода топлива в камеру сгорания после отключения электронного регулятора и при увеличении времени перекладки селектора.The technical objective of the invention is to increase the reliability of the electronic-hydromechanical automatic control system of the gas turbine engine by eliminating uncontrolled overshoots (dips) of fuel consumption into the combustion chamber after the electronic regulator is turned off and with an increase in the selector shift time.

Техническая задача достигается тем, что в способе управления ГТД, заключающемся в том, что в электронном регуляторе с помощью датчиков электронного регулятора измеряют положение рычага управления двигателем и параметры ГТД, в зависимости от положения рычага управления двигателем и значения параметров ГТД по законам управления, реализованным в электронном регуляторе, формируют управляющие воздействия электронного регулятора на его исполнительные элементы; в гидромеханическом регуляторе с помощью датчиков гидромеханического регулятора, в зависимости от положения рычага управления двигателем и значения параметров ГТД по законам управления гидромеханического регулятора формируют управляющие воздействия гидромеханического регулятора на его исполнительные элементы, при исправном состоянии электронного регулятора с помощью селектора блокируют (отсекают) управляющие воздействия гидромеханического регулятора и управление ГТД осуществляют от электронного регулятора через его исполнительные элементы (электрогидропреобразователи, электромагниты), а при отказе электронного регулятора с помощью селектора блокируют (отсекают) управляющие воздействия электронного регулятора и управление ГТД осуществляют от гидромеханического регулятора, дополнительно при отказе электронного регулятора его управляющий сигнал на исполнительный элемент по расходу топлива сохраняют на время τ после выдачи управляющего сигнала на селектор, где τ – предельно допустимое значение времени перекладки золотника селектора, определяемое расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТД.The technical problem is achieved by the fact that in the method of controlling the gas turbine engine, which consists in the fact that in the electronic regulator, using the sensors of the electronic regulator, the position of the engine control lever and the parameters of the gas turbine engine are measured, depending on the position of the engine control lever and the value of the gas turbine engine parameters according to the control laws implemented in electronic regulator, form the control actions of the electronic regulator on its executive elements; in the hydromechanical regulator with the help of sensors of the hydromechanical regulator, depending on the position of the engine control lever and the value of the parameters of the gas turbine engine, according to the control laws of the hydromechanical regulator, the control actions of the hydromechanical regulator are formed on its actuators, if the electronic regulator is in good condition, the control actions of the hydromechanical regulator and GTE control is carried out from the electronic regulator through its actuating elements (electrohydraulic converters, electromagnets), and if the electronic regulator fails, the control actions of the electronic regulator are blocked (cut off) with the help of a selector and the GTE is controlled from the hydromechanical regulator, additionally, if the electronic regulator fails, its control signal on the executive element for fuel consumption is stored for a time τ after the issuance of a control signal to the selector, where τ is the maximum allowable value of the selector spool shifting time, determined by calculation and experiment for each type of gas turbine engine.

Кроме того, согласно изобретению , в качестве предельно допустимого значения времени перекладки золотника селектора используют численное значение τ равное 3-7 с.In addition, according to the invention , the numerical value τ equal to 3-7 s is used as the maximum allowable value of the selector spool shifting time.

Сохранение управляющего сигнала на время τ равное, например, 3-7 с позволяет нам предотвращать возможные неконтролируемые забросы или провалы расхода топлива в камеру сгорания после отключения электронного регулятора и при увеличении времени перекладки селектора, что в целом повышает надежность работы ГТД. Специалистам в области управления ГТД ясно, что время τ не может исчисляться десятками секунд, т.к. при отключении электронного регулятора из-за его отказа или по команде пилота необходимо оперативно перейти на управление ГТД от исправного резервного гидромеханического регулятора.Saving the control signal for a time τ equal to, for example, 3-7 s allows us to prevent possible uncontrolled surges or dips in fuel consumption into the combustion chamber after the electronic regulator is turned off and with an increase in the selector shift time, which generally increases the reliability of the gas turbine engine. It is clear to specialists in the field of gas turbine engine control that the time τ cannot be calculated in tens of seconds, since when the electronic regulator is turned off due to its failure or at the command of the pilot, it is necessary to quickly switch to the control of the gas turbine engine from a serviceable backup hydromechanical regulator.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ. Устройство содержит блок 1 электрических датчиков параметров ГТД, электронный регулятор 2, блок 3 гидромеханических датчиков параметров ГТД, гидромеханический насос-регулятор 4, ГТД 5.In FIG. 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method. The device contains a block 1 of electrical sensors of GTE parameters, an electronic regulator 2, a block 3 of hydromechanical sensors of GTE parameters, a hydromechanical pump-regulator 4, GTE 5.

Блок 1 представляет собой совокупность электрических датчиков и сигнализаторов, которые обеспечивают измерение положения рычага управления двигателем и внешних параметров условий полета (температуры и давления воздуха на входе в ГТД Твх^*, Рвх^*), измерение параметров рабочего процесса ГТД 5 (частоты вращения роторов высокого n_вд и низкого n_нд давлений, давления воздуха за компрессором Рк^*, температуры газов за турбиной Тг двигателя и др.), измерение управляющих воздействий (расхода топлива Gт в камере сгорания, положения элементов механизации компрессора), положение иных элементов ГТД 5 и самолета. Выходные сигналы датчиков блока 1 поступают на вход электронного регулятора 2.Block 1 is a set of electrical sensors and signaling devices that provide measurement of the position of the engine control lever and external parameters of flight conditions (temperature and air pressure at the GTE inlet Тin ^* , Рin ^* ), measurement of the parameters of the working process of GTE 5 (speed of rotation of the rotors of high n _HP and low n _LP pressures, air pressure downstream of the compressor Pk ^* , gas temperature downstream of the turbine Tg of the engine, etc.), measurement of control actions (fuel consumption Gt in the combustion chamber, the position of the compressor mechanization elements), the position of other elements of the gas turbine engine 5 and the aircraft. The output signals of the block 1 sensors are fed to the input of the electronic controller 2.

Электронный регулятор 2 ГТД 5 представляет специализированную цифровую вычислительную машину, оснащенную устройствами ввода/вывода для получения входной информации, формирования управляющих воздействий на свои исполнительные элементы (электрогидропреобразователи, электромагниты) (не показаны) согласно заданным программам управления для обеспечения необходимого уровня тяги и надежной работы ГТД 5. Электронный регулятор 2 содержит систему встроенного контроля, предназначенную для своевременного выявления и парирования возникающих неисправностей отдельных элементов электронного регулятора и электрических датчиков блока 1. При выявлении недопустимого отказа система встроенного контроля автоматически отключает электронный регулятор 2 от управления ГТД 5.The electronic controller 2 GTE 5 is a specialized digital computer equipped with input/output devices for receiving input information, generating control actions on its actuators (electrohydraulic converters, electromagnets) (not shown) according to specified control programs to ensure the required level of thrust and reliable operation of the GTE 5. Electronic controller 2 contains a built-in control system designed to timely detect and parry emerging malfunctions of individual elements of the electronic controller and electrical sensors of block 1. If an unacceptable failure is detected, the built-in control system automatically disconnects electronic controller 2 from the control of gas turbine engine 5.

Электронный регулятор 2 является основным устройством электронной системы управления ГТД. Примером такого устройства является электронный регулятор двигателя РЭД-90 из состава турбореактивного двухконтурного двигателя ПС-90А для Ил-96-300 и Ту-214/-204. The electronic regulator 2 is the main device of the electronic control system of the gas turbine engine. An example of such a device is the electronic regulator of the RED-90 engine from the PS-90A turbojet bypass engine for the Il-96-300 and Tu-214/-204.

Блок 3 представляет собой совокупность механических или гидромеханических датчиков, которые обеспечивают измерение положения рычага управления двигателем, температуры воздуха на входе в ГТД Твх^*, основных параметров рабочего процесса ГТД 5 (частоты вращения ротора высокого давления, давления за компрессором и др.). Как правило, количество гидромеханических датчиков существенно меньше количества датчиков электронной части системы управления.Block 3 is a combination of mechanical or hydromechanical sensors that measure the position of the engine control lever, the air temperature at the GTE inlet Тin ^* , the main parameters of the GTE 5 working process (high-pressure rotor speed, pressure behind the compressor, etc.). As a rule, the number of hydromechanical sensors is significantly less than the number of sensors in the electronic part of the control system.

Гидромеханический насос-регулятор 4 предназначен для топливопитания, автоматического управления по заданным законам подачи топлива в камеру сгорания и управления геометрией компрессора ГТД 5 как по управляющим командам электронного регулятора 2, так и по управляющим командам самого гидромеханического насоса-регулятора 4. Как правило, количество программ управления в резервном гидромеханическом насосе-регуляторе 4 существенно меньше количества программ управления, реализованных в электронном регуляторе 2.The hydromechanical pump-regulator 4 is designed for fuel supply, automatic control according to the given laws of fuel supply to the combustion chamber and control of the geometry of the gas turbine engine compressor 5 both by the control commands of the electronic controller 2 and by the control commands of the hydromechanical pump-regulator 4 itself. As a rule, the number of programs control in the standby hydromechanical pump-regulator 4 is significantly less than the number of control programs implemented in the electronic controller 2.

Гидромеханический насос-регулятор 4 содержит механизм селектирования сигналов 4.1, блок исполнительных элементов 4.2, управляемых от электронного регулятора 2, а также качающий узел для подачи топлива в камеру сгорания, узел управления расходом топлива в камере сгорания, механизм топливопитания гидроцилиндров (не показаны) и др.The hydromechanical pump-regulator 4 contains a signal selection mechanism 4.1, a block of actuating elements 4.2 controlled from an electronic regulator 2, as well as a pumping unit for supplying fuel to the combustion chamber, a fuel consumption control unit in the combustion chamber, a hydraulic cylinder fuel supply mechanism (not shown), etc. .

Механизм селектирования сигналов 4.1 предназначен для переключения управления ГТД 5 от электронного регулятора 2 на гидромеханический насос-регулятор 4 в случае отключения электронного регулятора 2 и наоборот; состоит из электромагнитного клапана и золотникового узла.The signal selection mechanism 4.1 is designed to switch the control of the gas turbine engine 5 from the electronic controller 2 to the hydromechanical pump-regulator 4 in the event that the electronic controller 2 is turned off and vice versa; consists of a solenoid valve and a spool assembly.

Блок исполнительных элементов 4.2 содержит типовые электрогидропреобразователи типа ПС-7 и электромагниты. С помощью электрогидропреобразователей типа ПС-7 осуществляют управление расходом топлива в камере сгорания, управление аналоговой программой регулирования положения входного направляющего аппарата компрессора. Обычно аналоговые электрические сигналы из электронного регулятора 2 с помощью электрогидропреобразователей типа ПС-7 преобразуются в управляющие сигналы давления. Преобразованные в давление топлива команды подаются от преобразователей к исполнительному органу гидромеханического насоса-регулятора 4. С помощью электромагнитов обычно формируют релейные (дискретные) управляющие команды на силовые гидроцилиндры, например, для открытия/закрытия заслонок/лент перепуска воздуха в компрессоре. The block of actuating elements 4.2 contains standard electrohydraulic converters of the PS-7 type and electromagnets. With the help of electrohydraulic converters of the PS-7 type, the fuel consumption in the combustion chamber is controlled, and the analog program for controlling the position of the compressor inlet guide vane is controlled. Typically, analog electrical signals from the electronic regulator 2 are converted into control pressure signals using electro-hydraulic converters of the PS-7 type. The commands converted into fuel pressure are sent from the converters to the executive body of the hydromechanical pump-regulator 4. With the help of electromagnets, relay (discrete) control commands are usually generated for power hydraulic cylinders, for example, to open / close dampers / air bypass belts in the compressor.

ГТД 5 – любой известный тип газотурбинного двигателя или газотурбинной установки.GTD 5 - any known type of gas turbine engine or gas turbine plant.

Устройство работает следующим образом. При исправном состоянии электронного регулятора 2 на его выходе формируется управляющее воздействие + 27В на электромагнитный клапан механизма селектирования 4.1 гидромеханического насоса-регулятора 4, в результате срабатывания электромагнитного клапана и перекладки золотника селектора управляющие воздействия гидромеханического насоса-регулятора 4 надежно блокируются (отсекаются). При этом по сигналам датчиков из блока 1 электронный регулятор 2 по заданным программам управления формирует управляющие воздействия в блок исполнительных элементов 4.2 гидромеханического насоса-регулятора 4, который с помощью качающего узла (не показан) обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания для поддержания заданного уровня тяги ГТД 5. The device works as follows. If the electronic regulator 2 is in good condition, a control action of + 27V is formed at its output on the electromagnetic valve of the selection mechanism 4.1 of the hydromechanical pump-regulator 4, as a result of the operation of the electromagnetic valve and the shifting of the selector spool, the control actions of the hydromechanical pump-regulator 4 are reliably blocked (cut off). At the same time, according to the signals from the sensors from block 1, the electronic regulator 2, according to the specified control programs, generates control actions in the block of actuating elements 4.2 of the hydromechanical pump-regulator 4, which, using a pumping unit (not shown), provides fuel supply to the combustion chamber to maintain a given level of GTE thrust 5.

В случае отказа электронного регулятора 2 управляющее воздействие + 27В на электромагнитный клапан механизма селектирования 4.1 снимается, клапан закрывается, происходит обратная перекладка золотника селектора. Однако управляющий электрический сигнал из электронного регулятора 2 на его исполнительный элемент типа ПС-7 по расходу топлива сохраняется, не обесточивается и не блокируется на некоторое время τ после выдачи управляющего сигнала + 27В на перекладку селектора.In case of failure of the electronic regulator 2, the control action + 27V on the solenoid valve of the selector mechanism 4.1 is removed, the valve closes, and the selector spool is reversed. However, the control electrical signal from the electronic regulator 2 to its executive element of the PS-7 type for fuel consumption is stored, is not de-energized and is not blocked for some time τ after the control signal + 27V is issued to the selector switch.

Таким образом, в случае увеличения продолжительности перекладки селектора не более времени τ неуправляемости по каналу расхода топлива не происходит - разрыв в управлении ГТД от электроники и гидромеханики отсутствует, и, соответственно, возможные неконтролируемые забросы или провалы расхода топлива в камеру сгорания после отключения электронного регулятора и при увеличении времени перекладки селектора до 5 с надежно предотвращаются.Thus, in the case of an increase in the duration of the selector shifting no more than time τ, uncontrollability along the fuel consumption channel does not occur - there is no gap in the control of the gas turbine engine from electronics and hydromechanics, and, accordingly, possible uncontrolled injections or dips in fuel consumption into the combustion chamber after turning off the electronic regulator and with an increase in the time of shifting the selector to 5 s, they are reliably prevented.

Заявляемый способ успешно апробирован в составе авиационного газотурбинного двигателя ПС-90А для самолетов Ту-204/-214 и Ил-96-300. Были полностью подтверждены функциональная работоспособность и эффективность способа управления двигателем, оснащенным электронно-гидромеханической системой автоматического управления типа САУ-90 разработки. Анализ возможных отказов гидромеханического насоса-регулятора НР-90 из состава САУ-90 при работе на загрязненном топливе позволил установить наиболее оптимальное значение предельно допустимого времени τ перекладки золотника селектора. Так, предпочтительно, чтобы параметр τ для данного типа электронно-гидромеханической САУ составил величину равную 5 с.The inventive method has been successfully tested as part of the PS-90A aircraft gas turbine engine for Tu-204/-214 and Il-96-300 aircraft. The functional performance and efficiency of the engine control method equipped with an electronic-hydromechanical automatic control system of the SAU-90 type developed were fully confirmed. An analysis of possible failures of the HP-90 hydromechanical pump-regulator from the SAU-90 composition when operating on contaminated fuel made it possible to establish the most optimal value of the maximum allowable time τ for shifting the selector spool. Thus, it is preferable that the parameter τ for this type of electronic hydromechanical automatic control system be equal to 5 s.

Выбор предельно допустимого значения времени τ на уровне, например, 7 с и более приведет, как отмечалось выше, к определённой задержке подключения исправного гидромеханического регулятора.The choice of the maximum allowable value of time τ at a level, for example, 7 s or more, will, as noted above, lead to a certain delay in connecting a serviceable hydromechanical regulator.

Средством для реализации заявленного способа является электронный регулятор двигателя РЭД-90, представляющий собой специализированную электронную цифровую вычислительную машину, работающую в реальном масштабе времени. Электронный регулятор РЭД-90 выполнен на базе микропроцессорного комплекта и оснащен устройствами сопряжения с электрическими датчиками, сигнализаторами, исполнительными элементами и системами двигателя и самолета.The means for implementing the claimed method is the RED-90 electronic engine controller, which is a specialized electronic digital computer operating in real time. The RED-90 electronic controller is based on a microprocessor set and is equipped with interface devices with electrical sensors, signaling devices, actuating elements and engine and aircraft systems.

Также на этапе приемо-сдаточных испытаний ГТД типа ПС-90А при снятии дроссельных характеристик двигателя выполняют поднастройку электронного регулятора и гидромеханического регулятора таким образом, чтобы расход топлива в камере сгорания двигателя от электронного регулятора был несколько выше, чем от гидромеханического регулятора, но в пределах заданного допуска (до 1…2 % по частоте вращения ротора высокого давления). Такой подход позволяет минимизировать колебания режима (тяги) при переключении с основной автоматики на резервную гидромеханическую систему и наоборот, но это не является целью изобретения. Also, at the stage of acceptance tests of the gas turbine engine of the PS-90A type, when removing the throttle characteristics of the engine, the electronic regulator and the hydromechanical regulator are tuned so that the fuel consumption in the engine combustion chamber from the electronic regulator is slightly higher than from the hydromechanical regulator, but within the specified tolerance (up to 1 ... 2% of the high-pressure rotor speed). This approach allows minimizing fluctuations in the mode (thrust) when switching from the main automation to the backup hydromechanical system and vice versa, but this is not the purpose of the invention.

Специалистам в области надежности САУ и ГТД ясно, что заблаговременно должно быть проанализировано поведение каждой САУ при отказах всех типов её исполнительных элементов, в т.ч. при заедании / заклинивании золотника селектора. Тем не менее, для предотвращения ситуаций, связанных с возможным забросом топлива в камеру сгорания после отключения электронного регулятора двигателя и при одновременном заклинивании золотника селектора целесообразен и также внедрен в типовую конструкцию САУ-90 систематический функциональный контроль исправности работы селектора при выключении двигателя по окончании полета (Патент RU 2313677, МПК F02C 9/28, опубл. 27.12.2007). It is clear to specialists in the field of ACS and GTE reliability that the behavior of each ACS should be analyzed in advance in case of failures of all types of its executive elements, incl. when jamming / jamming of the selector spool. Nevertheless, in order to prevent situations associated with possible fuel injection into the combustion chamber after turning off the electronic engine controller and with simultaneous jamming of the selector spool, it is advisable and also introduced into the standard design of the SAU-90 systematic functional control of the correct operation of the selector when the engine is turned off at the end of the flight ( Patent RU 2313677, IPC F02C 9/28, published on December 27, 2007).

Также следует принять во внимание, что для исключения выхода двигателя на недопустимый режим работы из-за избыточной подачи топлива в камеру сгорания после перехода на резервный канал управления возможно ограничение максимального расхода топлива за счет установки клапана ограничения максимального давления в междроссельной камере резервного канала управления (Патент RU 2 344 305 С1).It should also be taken into account that in order to prevent the engine from entering an unacceptable operating mode due to excessive fuel supply to the combustion chamber after switching to the backup control channel, it is possible to limit the maximum fuel consumption by installing a maximum pressure limiting valve in the inter-throttle chamber of the backup control channel (Patent RU 2 344 305 C1).

Claims

1. A method for controlling a gas turbine engine with an electronic hydromechanical system, which consists in the fact that in the electronic regulator, using sensors of the electronic regulator, the position of the engine control lever and the parameters of the gas turbine engine are measured, depending on the position of the engine control lever and the value of the parameters of the gas turbine engine according to the control laws, implemented in the electronic controller, control actions of the electronic controller are formed on its actuators, in the hydromechanical controller using sensors of the hydromechanical controller, depending on the position of the engine control lever and the value of the parameters of the gas turbine engine according to the control laws of the hydromechanical controller, control actions of the hydromechanical controller are formed on its executive elements, when the electronic regulator is in good condition, using a selector, they block the control actions of the hydromechanical regulator and the gas turbine engine is controlled from the electronic regulator through its actuators, and if the electronic regulator fails, the control actions of the electronic regulator are blocked using the selector and the gas turbine engine is controlled from the hydromechanical regulator, characterized in that if the electronic regulator fails, its control signal to the actuator for fuel consumption is stored for a while

after issuing a control signal to the selector, where

- the maximum allowable value of the selector spool shifting time, determined by calculation and experiment for each type of gas turbine engine.

2. A method for controlling a gas turbine engine with an electronic hydromechanical system according to claim 1, characterized in that a numerical value is used as the maximum allowable value of the selector spool shifting time

equal to 3-7 s.