RU2623852C1 - Air feed method for cooling a turbine turbojet engine - Google Patents
Air feed method for cooling a turbine turbojet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623852C1 RU2623852C1 RU2016136951A RU2016136951A RU2623852C1 RU 2623852 C1 RU2623852 C1 RU 2623852C1 RU 2016136951 A RU2016136951 A RU 2016136951A RU 2016136951 A RU2016136951 A RU 2016136951A RU 2623852 C1 RU2623852 C1 RU 2623852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- valves
- cooling
- valve
- turbine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам управления расходом воздуха, охлаждающего турбину, преимущественно двухконтурного турбореактивного двигателя с воздухо-воздушным теплообменником в наружном контуре и может быть использовано в турбоэнергомашиностроении в газотурбинных приводах газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов.The invention relates to methods for controlling the flow rate of air cooling a turbine, mainly a dual-circuit turbojet engine with an air-air heat exchanger in the external circuit and can be used in turbine power engineering in gas turbine drives of gas pumping units of compressor stations of gas pipelines.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, который реализует система управления расходом воздуха, охлаждающего турбину турбореактивного двигателя. Известный способ подачи воздуха для охлаждения турбины турбореактивного двигателя, включает подачу воздуха через клапаны, расположенные по окружности двигателя, регулирование расхода воздуха исполнительным устройством системы управления, перекрытие клапана поршнем из положения "открыто" в положение "закрыто" и наоборот и его фиксирование /RU 2194179 С1 МПК 7 F02C 9/00. Опубликовано: 10.12.2002/.The closest in technical essence and the achieved result is a method that implements a control system for the flow of air cooling the turbine of a turbojet engine. A known method of supplying air for cooling a turbine of a turbojet engine, includes supplying air through valves located around the circumference of the engine, regulating air flow by the actuator of the control system, closing the valve with a piston from the open position to the closed position and vice versa and fixing it / RU 2194179 C1 IPC 7 F02C 9/00. Published: December 10, 2002 /.
Известная система управления расходом воздуха использует пневматические исполнительные устройства системы управления. Поэтому реализуемый системой способ обеспечивает оптимальную подачу охлаждающего воздуха в турбины только на двух режимах: максимальном и крейсерском. При необходимости дополнительно обеспечить варьирование расхода охлаждающего воздуха по режимам работы в интервале - от крейсерского до максимального, надежность и стабильность подачи охлаждающего воздуха за счет системы снижается, удельный расход топлива и масса конструкции турбореактивного двигателя увеличиваются.The known air flow control system uses pneumatic actuators of the control system. Therefore, the method implemented by the system provides the optimal supply of cooling air to the turbines in only two modes: maximum and cruising. If necessary, it is necessary to additionally provide a variation in the flow rate of cooling air by operating modes in the range from cruising to maximum, the reliability and stability of the supply of cooling air due to the system is reduced, the specific fuel consumption and the mass of the turbojet engine structure are increased.
Задачей изобретения является повышение надежности и стабильности подачи охлаждающего воздуха через систему управления расходом воздуха, охлаждающего турбину.The objective of the invention is to increase the reliability and stability of the supply of cooling air through the control system of the flow of air cooling the turbine.
Ожидаемый технический результат - уменьшение удельного расхода топлива, на всех режимах эксплуатации, повышение стабильности охлаждения.The expected technical result is a decrease in specific fuel consumption in all operating modes, increasing cooling stability.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что известный способ подачи воздуха для охлаждения турбины турбореактивного двигателя, включающий подачу воздуха через клапаны, расположенные по окружности двигателя, регулирование расхода воздуха исполнительным устройством системы управления, перекрытие клапана поршнем из положения "открыто" в положение "закрыто" и наоборот и его фиксирование, по предложению, для перекрытия клапана поршень поворачивают или перемещают относительно корпуса клапана механизмом перемещения, дополнительно положение поршней всех клапанов изменяют синхронно до промежуточных положений в интервале от положения "открыто" в положение "закрыто" и наоборот, при этом расход воздуха изменяют и фиксируют одновременно на всех клапанах с помощью средства передачи управляющего воздействия, связанного с механизмом перемещения каждого клапана и системой управления, причем средство передачи управляющего воздействия на расход воздуха выполнено механическим и/или электрическим. Предусмотрено, что в положении "закрыто" на всех клапанах одновременно обеспечивают с помощью системы управления минимально допустимый "дежурный" расход охлаждающего воздуха, необходимый для уменьшения до минимума концевых потерь за профилями на сопловом аппарате и рабочих лопатках турбины.The expected technical result is achieved by the fact that the known method of supplying air for cooling a turbine of a turbojet engine, including supplying air through valves located around the circumference of the engine, regulating air flow by an actuator of the control system, closing the valve with a piston from the open position to the closed position, and on the contrary, and its fixation, on the proposal, to shut off the valve, the piston is rotated or moved relative to the valve body by a movement mechanism, additional o the position of the pistons of all valves is changed synchronously to intermediate positions in the interval from the "open" position to the "closed" position and vice versa, while the air flow is changed and fixed simultaneously on all valves using control transmission means associated with the movement mechanism of each valve and a control system, wherein the means for transmitting a control action on the air flow is made mechanical and / or electric. It is envisaged that in the “closed” position on all valves at the same time, using the control system, they provide the minimum allowable “standby” flow rate of cooling air, which is necessary to minimize the end losses behind the profiles on the nozzle apparatus and turbine blades.
Подача топлива в двигатель должна соответствовать оптимальному уровню подачи воздуха на каждом режиме работы турбореактивного двигателя. Этот уровень на каждом режиме определяется температурным режимом турбины (особенно ее проточной части) и одновременно высоким запасом прочности, то есть ресурса и надежности. В изобретении предусмотрено воздух подавать синхронно при изменении уровня закрытия клапанов из положения "открыто" в положение "закрыто" и наоборот. При уменьшении расхода охлаждающего воздуха в случае его синхронной подачи на промежуточном режиме между максимальным и крейсерским, доля воздуха, на которую уменьшается его расход, возвращается в камеру сгорания двигателя. Масса рабочего тела, проходящая через турбину, возрастает, что увеличивает мощность турбины и ее обороты. Для сохранения мощности турбины, которая задается мощностью компрессора, снижают температуру газа перед турбиной, что приводит к восстановлению оборотов турбины, уменьшению ее мощности, что достигается уменьшением расхода топлива. Таким образом, снижается удельный расход топлива.The fuel supply to the engine should correspond to the optimal level of air supply at each operation mode of the turbojet engine. This level at each mode is determined by the temperature regime of the turbine (especially its flow part) and at the same time a high margin of safety, that is, resource and reliability. The invention provides for air to be supplied synchronously when the valve closing level changes from the open position to the closed position and vice versa. With a decrease in the flow rate of cooling air in the case of simultaneous supply at an intermediate mode between maximum and cruising, the fraction of air by which its flow rate decreases returns to the combustion chamber of the engine. The mass of the working fluid passing through the turbine increases, which increases the power of the turbine and its speed. To maintain the power of the turbine, which is set by the compressor power, the gas temperature in front of the turbine is reduced, which leads to the restoration of the turbine speed, reduction of its power, which is achieved by reducing fuel consumption. Thus, the specific fuel consumption is reduced.
Для надежной фиксации уровня закрытия клапанов путем изменения положения поршня относительно корпуса каждого клапана при дискретном изменении расхода воздуха, в изобретении, предусмотрен механизм перемещения каждого клапана, связанного со средством передачи управляющего воздействия и исполнительным устройством системы управления. В положении "закрыто" на всех клапанах одновременно обеспечивают минимально допустимый "дежурный" расход охлаждающего воздуха, необходимый для уменьшения до минимума концевых потерь за профилями на сопловом аппарате и рабочих лопатках турбины.To reliably fix the level of valve closure by changing the position of the piston relative to the body of each valve with a discrete change in air flow, the invention provides a mechanism for moving each valve associated with the transmission of control action and the actuator of the control system. In the “closed” position, all valves simultaneously provide the minimum allowable “standby” flow rate of cooling air, which is necessary to minimize the end losses behind the profiles on the nozzle apparatus and turbine blades.
Средство передачи управляющего воздействия, используемое в изобретении, позволяет изменять и фиксировать расход воздуха одновременно на всех клапанах и может быть выполнено механическим и/или электрическим. При регулировании расхода охлаждающего воздуха поршень может поворачиваться или перемещаться относительно корпуса клапана, изменяя уровень открытия клапана. Такие перемещения поршня требуют различных конструкций механизмов, обеспечивающих эти перемещения. Существуют различные конструкции клапанов в зависимости от перемещения поршня. Например с механическим механизмом перемещения - шиберного или игольчатого типа, и с электрическим механизмом перемещения - дроссельного или сельсинного типа. В рамках изобретения конкретные конструкции клапанов и механизмов передачи воздействий не рассматриваются.The control transmission means used in the invention allows to change and fix the air flow at all valves simultaneously and can be made mechanical and / or electric. When regulating the flow rate of cooling air, the piston can rotate or move relative to the valve body, changing the level of valve opening. Such piston movements require various designs of mechanisms to ensure these movements. There are various valve designs depending on the movement of the piston. For example, with a mechanical movement mechanism - slide gate or needle type, and with an electric movement mechanism - throttle or selsyn type. In the framework of the invention, specific valve designs and transmission mechanisms are not considered.
Способ иллюстрируется схемами механизмов передачи воздействий, обеспечивающих реализацию предложения.The method is illustrated by diagrams of the mechanisms of transmission of effects that ensure the implementation of the proposal.
Фиг. 1 - схема передачи механического управляющего воздействия для изменения расхода воздуха перемещаемым или поворачиваемым поршнем относительно корпуса клапана.FIG. 1 is a transmission diagram of a mechanical control action for changing an air flow rate of a movable or rotatable piston relative to a valve body.
Фиг. 2 - схема передачи электрического управляющего воздействия для изменения расхода воздуха перемещаемым или поворачиваемым поршнем относительно корпуса клапана.FIG. 2 is a transmission diagram of an electric control action for changing an air flow rate of a movable or rotatable piston relative to a valve body.
Фиг. 3 – график, пример реализации способа подачи воздуха для охлаждения турбины турбореактивного двигателя.FIG. 3 is a graph, an example implementation of an air supply method for cooling a turbine of a turbojet engine.
Клапаны оснащены механизмом I перемещения или поворота поршня, соединенные средством II, передачи управляющего воздействия от исполнительного устройства III системы управления.The valves are equipped with a mechanism I for moving or turning the piston, connected by means II, transmitting the control action from the actuator III of the control system.
Сигнал от исполнительного устройства III, через средство II, передачи управляющего воздействия подают на механизм I перемещения или поворота поршня. Приведенные устройства позволяют реализовать любую схему подачи воздуха для охлаждения турбины турбореактивного двигателя.The signal from the actuator III, through the means II, the transmission of the control action is served on the mechanism I of movement or rotation of the piston. The above devices make it possible to implement any air supply circuit for cooling a turbine of a turbojet engine.
ПримерExample
На летательном аппарате, оснащенном системой подачи воздуха для охлаждения турбины проводили испытания различных вариантов подачи воздуха на режимах от максимального (взлетного) до крейсерского. На графике приведены результаты испытаний. При подаче воздуха на турбину с постоянным расходом на режимах от максимального (взлетного) до крейсерского удельный расход топлива CR соответствует (кривой 1). Снижение расхода охлаждающего воздуха на крейсерском режиме в закрытом положении клапана до уровня, который позволяет обеспечить минимально допустимый "дежурный" расход охлаждающего воздуха и иметь сравнимые минимальные потери давления охлаждающего воздуха в положении системы управления "открыто", как на максимальном режиме. Удельный расход топлива CR соответствует (кривой 2) и на 5% меньше, чем на режиме с полным охлаждением. В соответствии с изобретением реализована схема синхронной подачи охлаждающего воздуха на промежуточных режимах полета. Расход воздуха для охлаждения турбины турбореактивного двигателя ступенчато равномерно убавляли от режима взлета до крейсерского режима. Фиксируемый при этом удельный расход топлива равномерно сокращался (кривая 3) и на крейсерском режиме соответствовал его расходу 5%, как и при двухпозиционном охлаждении.On an aircraft equipped with an air supply system for cooling the turbine, various types of air supply were tested in modes from maximum (take-off) to cruising. The graph shows the test results. When air is supplied to the turbine with a constant flow rate from the maximum (take-off) to cruising mode, the specific fuel consumption C R corresponds to (curve 1). Reducing the flow of cooling air in cruise mode in the closed position of the valve to a level that allows you to provide the minimum allowable "standby" flow of cooling air and have a comparable minimum pressure loss of cooling air in the position of the control system "open", as in the maximum mode. The specific fuel consumption C R corresponds to (curve 2) and is 5% less than in the mode with full cooling. In accordance with the invention, a synchronous supply of cooling air at intermediate flight modes is implemented. The air flow rate for cooling the turbine of a turbojet engine gradually decreased uniformly from take-off mode to cruising mode. The specific fuel consumption recorded in this case was evenly reduced (curve 3) and, at cruising mode, corresponded to its consumption of 5%, as well as during on-off cooling.
Таким образом применение предложенного способа регулирования подачи воздуха для охлаждения турбины турбореактивного двигателя на каждом режиме полета оптимизирует расход топлива за полет, удешевляет час эксплуатации летательного аппарата, увеличивает время продолжительности полета, увеличивает радиус действия летательного аппарата.Thus, the application of the proposed method of regulating the air supply for cooling a turbine of a turbojet engine in each flight mode optimizes fuel consumption per flight, reduces the cost of operating the aircraft, increases the duration of the flight, increases the radius of the aircraft.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016136951A RU2623852C1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Air feed method for cooling a turbine turbojet engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016136951A RU2623852C1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Air feed method for cooling a turbine turbojet engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623852C1 true RU2623852C1 (en) | 2017-06-29 |
Family
ID=59312338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016136951A RU2623852C1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Air feed method for cooling a turbine turbojet engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623852C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4708588A (en) * | 1984-12-14 | 1987-11-24 | United Technologies Corporation | Turbine cooling air supply system |
| US4785624A (en) * | 1987-06-30 | 1988-11-22 | Teledyne Industries, Inc. | Turbine engine blade variable cooling means |
| RU2194179C1 (en) * | 2001-08-07 | 2002-12-10 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | System to control flow rate of air cooling turbine of turbojet engine |
| RU2197627C1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-01-27 | Новопашин Александр Рудольфович | Method of operation of triple-flow aircraft turbojet engine and design of said engine |
| RU2295644C2 (en) * | 2004-06-01 | 2007-03-20 | Ирина Дмитриевна Чеботарева | Method of and device to increase economy of turbojet engine (versions) |
| RU2484259C1 (en) * | 2011-10-27 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Control system of air flow rate for cooling of turbine of gas turbine engine |
-
2016
- 2016-09-15 RU RU2016136951A patent/RU2623852C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4708588A (en) * | 1984-12-14 | 1987-11-24 | United Technologies Corporation | Turbine cooling air supply system |
| US4785624A (en) * | 1987-06-30 | 1988-11-22 | Teledyne Industries, Inc. | Turbine engine blade variable cooling means |
| RU2194179C1 (en) * | 2001-08-07 | 2002-12-10 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | System to control flow rate of air cooling turbine of turbojet engine |
| RU2197627C1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-01-27 | Новопашин Александр Рудольфович | Method of operation of triple-flow aircraft turbojet engine and design of said engine |
| RU2295644C2 (en) * | 2004-06-01 | 2007-03-20 | Ирина Дмитриевна Чеботарева | Method of and device to increase economy of turbojet engine (versions) |
| RU2484259C1 (en) * | 2011-10-27 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Control system of air flow rate for cooling of turbine of gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9341280B2 (en) | Dual regulation level valve and de-icing device for an air inlet of an aircraft engine nacelle incorporating said valve | |
| GB2501198A (en) | Fuel circuit of an aeronautical turbine engine having a fuel pressure regulating valve | |
| CN107121289B (en) | A kind of bearing bore of aero-engine high supercharging pressure level Fan Rig obturages system | |
| US10662801B2 (en) | Actuator control | |
| JPH0135162B2 (en) | ||
| US11015524B2 (en) | Turbine engine air control valve | |
| EP3358150B1 (en) | Starter air valve system with dual electromechanical controls | |
| US10669031B2 (en) | Environmental cooling systems for aircraft | |
| US10662860B2 (en) | Coolant control valve unit and engine cooling system having the same | |
| US10809021B2 (en) | Heat exchanger with sliding aperture valve | |
| CN205226469U (en) | A can electrically driven (operated) valve that is arranged in at heating of motor vehicle and/or long -pending stream of cooling system control body | |
| CN108138657A (en) | Pass through the recycling of the fluid of turbine centrifugal pump | |
| RU2623852C1 (en) | Air feed method for cooling a turbine turbojet engine | |
| JPS6316564B2 (en) | ||
| EP2724002B1 (en) | Fluid flow control device for internal combustion piston engine | |
| CN104500267A (en) | Fan-shaped throttling device for adjusting power of turbine power generation system | |
| US11333070B2 (en) | Gas turbine engine and methods of operating same | |
| US10168716B2 (en) | Valve position demand systems and methods | |
| EP3620697B1 (en) | Offset parallel valves with linkage system | |
| CN204041340U (en) | Large-scale pumped storage power unit Double-working-condition subsection and closed device | |
| FI125312B (en) | Flow control valve and method for operating a flow control valve | |
| RU2614460C1 (en) | Air flow control system for cooling turbine of bypass turbojet engine | |
| RU2656165C1 (en) | Device for air supply for turboreactive engine turbine cooling (options) | |
| CN205837230U (en) | Novel aircraft carrier steam catapult | |
| RU2647017C1 (en) | Method of controlling gas turbine engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |