Способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове

Способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове

Реферат

Изобретение относится к области авиационной техники, к способам управления двухкаскадным газотурбинным двигателем в частности, при останове.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раскрытый в описании к системе запуска турбовентиляторного газотурбинного двигателя, способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове, включающий уменьшение частоты вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления. /RU 161322 U1 МПК B64C 19/00 Опубликовано: 20.04.2016/

В известных конструкциях двухроторных газотурбинных двигателей роторы высокого и низкого давления вращаются свободно относительно друг друга. Кинематическая связь либо отсутствует вообще, либо осуществлена за счет межроторных или межвальных подшипников. При остановке двигателя ротор высокого давления, в связи с загрузкой приводами агрегатов и систем, останавливается раньше ротора низкого давления. Выбег ротора высокого давления в несколько раз (по времени) меньше выбега ротора низкого давления. При останове ротора высокого давления происходит прекращение работы маслонасосов и подачи масла к подшипникам, на которые опирается ротор низкого давления, и подшипникам, расположенным между роторами. Это приводит к снижению ресурса опор двигателя. Кроме того, ранний останов ротора высокого давления может вызвать «прихватывание» из-за касания рабочих лопаток турбины о статор, лабиринтов уплотнений о статор и т.д., что может сделать невозможным повторный запуск двигателя.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Ожидаемый технический результат:

- Стабильная подача масла к опорам двигателя на останове вплоть до полной остановки всех роторов двигателя;

- Снижение «прихватывания» вала ротора высокого давления при останове.

Технический результат достигается тем, что известный способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове, включающий уменьшение частоты вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления, согласно изобретению частоту вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления уменьшают до достижения роторами одинаковой частоты вращения, роторы зацепляют друг с другом обгонной муфтой, расположенной между валами, после чего частоту вращения роторов уменьшают до останова.

Сущность изобретения заключается в создании условий взаимодействия вала высокого давления и вала низкого давления, при их относительном вращении в том или ином направлении. Это взаимодействие может быть достигнуто с помощью обгонных муфт путем обеспечения давления звеньев при их вращении в одном направлении и исключения давления в другом направлении (например, нефрикционные храповые муфты) либо путем заклинивания самоторможения одного звена относительно другого в одном направлении и свободного вращения в другом направлении (фрикционные муфты). Для реализации способа в рамках изобретения допускается использование обеих разновидностей муфт любых конструкций, обеспечивающих передачу свободного хода, по схеме одинарного - одностороннего действия. По этой схеме муфта имеет два звена - входное и выходное. Входное звено передает вращающий момент только в одном направлении, а в другом направлении вращается свободно относительно выходного звена, т.е. перестает быть ведущим.

В обеих разновидностях различие условий взаимодействия достигается выбором углов давления одного звена на другое. Чтобы произошло заклинивание звеньев в режиме передачи движения, угол скоса α выбирают из условия α<2ρ, где ρ - угол трения. С другой стороны, α ограничен возможностью расклинивания. Обычно принимают α=7°.

Способ поясняется чертежом.

Согласование частоты вращения роторов при останове осуществляется за счет установки между валом высокого 1 и валом низкого 2 давления обгонной муфты 3. Установку обгонной муфты осуществляют в промежуточном корпусе между валами компрессора высокого и низкого давления. В данном случае ведомым валом является вал ротора высокого давления. При останове двигателя ротор низкого давления 2 через обгонную муфту 3 входит в зацепление с ротором высокого давления, не позволяя ему остановиться раньше или за счет инерции свободного вращения ротора низкого давления - подкрутить ротор высокого давления.

Пример

Способ реализован на летательном аппарате, двигатель которого оборудован обгонной муфтой, установленной между валами роторов высокого и низкого давлений. Конструкция обводной муфты и ее настроечные характеристики обеспечивают зацепление ротора низкого давления с ротором высокого давления при установленной частоте вращения ротора низкого давления.

Пример (Останов двигателя)

В процессе эволюций летательного аппарата в полете в двухроторном газотурбинном двигателе путем подачи и сжигания топлива, поддерживали частоту вращения вала ротора высокого давления выше частоты вращения вала ротора низкого давления.

После посадки летательного аппарата и отключения подачи топлива вал ротора низкого давления вращался свободно по инерции, а вал ротора высокого давления, в связи с загрузкой приводами агрегатов и систем, останавливался со скоростью, большей скорости вала ротора низкого давления.

При достижении установленной частоты вращения вала ротора низкого давления и соответствующей ей частоте вращения вала ротора высокого давления с помощью обгонной муфты производили зацепление роторов. Энергия свободно вращающегося вала ротора низкого давления передается валу ротора высокого давления. Продолжительность вращения вала ротора высокого давления до полной его остановки увеличилась приблизительно в 2-3 раза (по времени).

Продолжительность работы маслонасосов и подачи масла к подшипникам, на которые опираются роторы, также увеличилась. Прихватывание вала ротора высокого давления из-за касания рабочих лопаток турбины о статор и лабиринтов уплотнений о статор не наблюдалось. Двигатель всегда штатно повторно запускался.

Использование изобретения позволяет стабильно подавать масла к опорам двигателя на останове вплоть до полной остановки всех роторов двигателя, снизить эффект «прихватывания» вала ротора высокого давления при останове.

Способ управления двухроторным газотурбинным двигателем самолета при останове, включающий уменьшение частоты вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления, отличающийся тем, что частоту вращения вала ротора высокого давления и вала ротора низкого давления уменьшают до достижения роторами одинаковой частоты вращения, роторы зацепляют друг с другом обгонной муфтой, расположенной между валами, после чего частоту вращения роторов уменьшают до останова.