RU2779045C1 - Method for regulating an aircraft turbojet engine - Google Patents

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of aircraft engine construction, namely, to methods for regulating aircraft turbojet engines. The method for regulating an aircraft turbojet engine includes determining the operating frequency range of rotors with a high level of vibration of the housings. To regulate an engine equipped with a rotary guide device of a high-pressure compressor, previously on several engines based on a previously defined range of rotation frequencies of a high-pressure rotor and a low-pressure rotor, the angle of installation of the rotary guide device of a high-pressure compressor is changed and the dependence of the vibration level of the engine housings on the value of the ratio of rotation frequencies of high and low-pressure rotors, determined by the mentioned angle. The value of the ratio of the rotation frequencies of the high and low-pressure rotors is selected, at which the required permissible value of the vibration level of the housings is provided. Based on the data obtained, when debugging the engine, the installation angle of the input guide device of the high-pressure compressor is adjusted.

EFFECT: reducing the vibrations of the engine housings equipped with a rotary guide device of a high-pressure compressor over the entire operating range, which leads to increased reliability of the engine and increased flight safety.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам регулирования авиационных турбореактивных двигателей (ТРД).The invention relates to the field of aircraft engine building, and in particular to methods for regulating aircraft turbojet engines (TRDs).

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является известный из RU 2682226 С1, 15.03.2019 способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя, включающий определение эксплуатационной области частот вращения роторов с высоким уровнем вибраций корпусов. Согласно известному способу предварительно на нескольких экземплярах двигателей во всей эксплуатационной области определяют диапазоны частот вращения ротора низкого давления с высоким уровнем вибраций корпусов, для этих диапазонов формируют сигнал для исключения работы двигателя в них, по этому сигналу увеличивают величину перепада давления на турбинах и одновременно уменьшают величину угла установки входного и направляющего аппаратов первой ступени компрессора низкого давления. Известный способ не является оптимальным вследствие того, что режимы с повышенным уровнем вибраций корпусов исключаются из рабочего диапазона, что уменьшает рабочий диапазон и ограничивает функционал двигателя.The closest analogue of the proposed method is the method of controlling an aircraft turbojet engine, known from RU 2682226 C1, 03/15/2019, which includes determining the operational region of rotor speeds with a high level of housing vibrations. According to the known method, the frequency ranges of rotation of the low-pressure rotor with a high level of vibrations of the housings are preliminarily determined on several instances of engines in the entire operational area, for these ranges a signal is generated to exclude the operation of the engine in them, according to this signal, the pressure drop across the turbines is increased and at the same time the value is reduced. installation angle of the inlet and guide vanes of the first stage of the low pressure compressor. The known method is not optimal due to the fact that modes with a high level of body vibrations are excluded from the operating range, which reduces the operating range and limits the functionality of the engine.

Технический результат предлагаемого изобретения - снижение вибраций корпусов двигателя, снабженного поворотным направляющим аппаратом компрессора высокого давления, во всем рабочем диапазоне, что ведет к повышению надежности работы двигателя и повышению безопасности полетов.The technical result of the invention is the reduction of vibrations of the engine housings, equipped with a rotary guide vane of the high-pressure compressor, in the entire operating range, which leads to an increase in the reliability of the engine and an increase in flight safety.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе регулирования авиационного турбореактивного двигателя, включающем определение эксплуатационного диапазона частот вращения роторов с высоким уровнем вибраций корпусов, согласно предложению, для регулирования двигателя, снабженного поворотным направляющим аппаратом компрессора высокого давления, предварительно на нескольких двигателях на базе ранее определенного диапазона частот вращения ротора высокого давления и ротора низкого давления, производят изменение угла установки поворотного направляющего аппарата компрессора высокого давления и определяют зависимость величины уровня вибраций корпусов двигателя от значения отношения частот вращения роторов высокого и низкого давления, определяемого углом, выбирают значение отношения частот вращения роторов высокого и низкого давления, при котором обеспечивается требуемое допустимое значение уровня вибраций корпусов, и на основании полученных данных при отладке двигателя производят настройку угла установки входного направляющего аппарата компрессора высокого давления.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of regulating an aircraft turbojet engine, including determining the operating speed range of rotors with a high level of vibration of the housings, according to the proposal, for regulating an engine equipped with a rotary guide vane of a high-pressure compressor, previously on several engines based on previously of a certain range of frequencies of rotation of the high-pressure rotor and the low-pressure rotor, change the installation angle of the rotary guide vane of the high-pressure compressor and determine the dependence of the vibration level of the engine casings on the value of the ratio of the rotational frequencies of the high and low pressure rotors, determined by the angle, select the value of the ratio of the rotational frequencies of the rotors high and low pressure, at which the required permissible value of the vibration level of the hulls is provided, and based on the data obtained during engine debugging adjusting the installation angle of the inlet guide vane of the high-pressure compressor.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Предварительно на нескольких экземплярах двигателей, снабженных поворотным направляющим аппаратом компрессора высокого давления, во всей эксплуатационной области определяют области частот вращения роторов высокого давления n2 и низкого давления n1 с высоким уровнем вибраций (см. фиг. 1). Затем определяют зависимость величины вибраций корпусов от отношения частот вращения роторов высокого и низкого давления n2/n1 на соответствующих режимах, затем изменяют угол установки поворотного аппарата компрессора высокого давления α2 для снижения взаимного влияния роторов и снижения уровня вибраций корпусов (см. фиг. 2). Из полученных данных выбирают значение отношения частот вращения роторов высокого и низкого давления n2/n1 и угла установки поворотного аппарата компрессора высокого давления α2, при котором обеспечивается требуемое допустимое значение уровня вибраций корпусов, и при дальнейших запусках производят настройку угла установки входного направляющего аппарата компрессора высокого давления в соответствии с полученным значением.Preliminarily, on several instances of engines equipped with a rotary guide vane of a high-pressure compressor, in the entire operational area, the regions of the frequencies of rotation of the rotors of high pressure n2 and low pressure n1 with a high level of vibrations are determined (see Fig. 1). Then, the dependence of the magnitude of the vibrations of the housings on the ratio of the frequencies of rotation of the high and low pressure rotors n2/n1 in the corresponding modes is determined, then the installation angle of the rotary apparatus of the high pressure compressor α2 is changed to reduce the mutual influence of the rotors and reduce the level of vibrations of the housings (see Fig. 2). From the data obtained, the value of the ratio of the frequencies of rotation of the rotors of high and low pressure n2/n1 and the angle of installation of the rotary apparatus of the high-pressure compressor α2 are selected, at which the required permissible value of the vibration level of the housings is provided, and during further starts, the installation angle of the inlet guide vane of the high-pressure compressor is adjusted according to the received value.

Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.

Испытаниям подвергают репрезентативную группу из пяти ТРД, снабженных поворотным направляющим аппаратом компрессора высокого давления.The tests are carried out on a representative group of five turbojet engines equipped with a high pressure compressor rotary guide vane.

Испытания проводят для всей области эксплуатации двигателя и определяют диапазоны частот вращения ротора высокого и низкого давления n2 и n1 с высоким уровнем вибраций корпусов. Угол установки поворотного направляющего аппарата компрессора высокого давления α2 составляет +4°.The tests are carried out for the entire area of engine operation and determine the high and low pressure rotor speed ranges n2 and n1 with a high level of housing vibrations. The installation angle of the rotary guide vane of the high pressure compressor α2 is +4°.

По результатам испытаний строят зависимости уровня вибраций от отношений частот вращения роторов высокого и низкого давления. На фиг. 1 изображен спектр вибраций при частотах вращения ротора высокого и низкого давления 96,6/96,4.According to the test results, the dependences of the vibration level on the ratios of the rotation frequencies of the high and low pressure rotors are built. In FIG. 1 shows the vibration spectrum at high and low pressure rotor speeds of 96.6/96.4.

Например, при соотношении частот вращения ротора высокого и низкого давления 96,6/96,4 наблюдается повышенный уровень вибраций с нероторной частотой 95 Гц и уровнем амплитуды 40 мм/с (см. фиг. 1). Перед повторным запуском производят изменение угла установки поворотного направляющего аппарата компрессора высокого давления α2 с+4° до значений 6°, определяя значения отношений частот вращения роторов высокого и низкого давления n2/n1, при котором минимально взаимное влияние роторов и обеспечивается требуемое значений уровня вибраций корпусов.For example, at a ratio of high and low pressure rotor speeds of 96.6/96.4, an increased level of vibrations is observed with a non-rotor frequency of 95 Hz and an amplitude level of 40 mm/s (see Fig. 1). Before restarting, the installation angle of the rotary guide vane of the high-pressure compressor α2 from + 4° to 6° is changed, determining the values of the ratio of the frequencies of rotation of the rotors of high and low pressure n2/n1, at which the mutual influence of the rotors is minimal and the required values of the vibration level of the housings are provided .

На фиг. 2 изображен спектр вибраций при частотах вращения ротора высокого и низкого давления 96,6/94,6. Например, при изменении отношений частот вращения роторов высокого и низкого давления до значения 96,6/94,6 нероторная частота исчезает из спектра, и общий уровень вибраций соответствует установленным нормам не более 40 мм/с (см. фиг. 2). Затем, при последующих запусках, устанавливают угол поворотного направляющего аппарата компрессора высокого давления α2=6°, при котором уровень вибраций не превышает установленные нормы.In FIG. 2 shows the vibration spectrum at high and low pressure rotor speeds of 96.6/94.6. For example, when changing the ratio of the rotational frequencies of the high and low pressure rotors to a value of 96.6/94.6, the non-rotor frequency disappears from the spectrum, and the overall vibration level corresponds to the established standards of no more than 40 mm/s (see Fig. 2). Then, during subsequent starts, the angle of the rotary guide vane of the high-pressure compressor α2=6° is set, at which the vibration level does not exceed the established norms.

Данная реализация способа позволяет снизить общий уровень вибраций без исключения из рабочего диапазона каких-либо режимов работы двигателя.This implementation of the method makes it possible to reduce the overall level of vibrations without excluding any engine operating modes from the operating range.

Claims (1)

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя, включающий определение эксплуатационного диапазона частот вращения роторов с высоким уровнем вибраций корпусов, отличающийся тем, что для регулирования двигателя, снабженного поворотным направляющим аппаратом компрессора высокого давления, предварительно на нескольких двигателях на базе ранее определенного диапазона частот вращения ротора высокого давления и ротора низкого давления производят изменение угла установки поворотного направляющего аппарата компрессора высокого давления и определяют зависимость величины уровня вибраций корпусов двигателя от значения отношения частот вращения роторов высокого и низкого давления, определяемого упомянутым углом, выбирают значение отношения частот вращения роторов высокого и низкого давления, при котором обеспечивается требуемое допустимое значение уровня вибраций корпусов, и на основании полученных данных при отладке двигателя производят настройку угла установки входного направляющего аппарата компрессора высокого давления.A method for controlling an aircraft turbojet engine, which includes determining the operating speed range of rotors with a high level of housing vibrations, characterized in that for regulating an engine equipped with a high-pressure compressor rotary guide vane, previously on several engines based on a previously determined high-pressure rotor speed range and of the low-pressure rotor, the installation angle of the rotary guide vane of the high-pressure compressor is changed and the dependence of the level of vibrations of the engine casings on the value of the ratio of the rotational frequencies of the high and low pressure rotors determined by the said angle is determined, the value of the ratio of the rotational frequencies of the high and low pressure rotors is selected, at which the required permissible value of the vibration level of the housings, and on the basis of the data obtained, when debugging the engine, the installation angle of the input guide is adjusted about the high pressure compressor apparatus.

Images