Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF OPERATING FUEL SYSTEM OF GAS TURBINE ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/070160
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method of creating the required fuel pressure and flow rate in a fuel system of an aircraft gas turbine engine. According to the method, the operation of a fuel system and a gas turbine engine is supported by means of feeding a fuel from an electrically driven pump at up to 40% of the maximum rotational speed of a gas turbine engine rotor, and the rotational speed of the electrically driven fuel pump is gradually decreased and/or a fuel bypass from the outlet of the electrically driven pump is opened to the inlet of the fuel system; at gas turbine engine rotor rotational speeds of more than 40%, the required fuel flow rate is supported by means of feeding the fuel from a mechanically driven fuel pump and from the electrically driven fuel pump. Additionally, in operational modes of the gas turbine engine at gas turbine engine rotor rotational speeds exceeding 40%, when conditions arise in which there is insufficient fuel pressure at the inlet or outlet of the mechanically driven fuel pump, and when the fuel temperature at the inlet of the mechanically driven pump is lower than +10° С, the rotor of the electrically driven fuel pump is activated and/or the rotational speed thereof is increased and the fuel pressure or the fuel temperature is maintained at the required level. Therefore, the proposed invention allows for increasing the fault tolerance of the gas turbine engine for "spontaneous shutdown" functional failure.

Inventors:
ROSSIK, Mihail Viktorovich (ul. Zaporozhskaya, 1 kvartira 16, Perm' 3, 614083, RU)
SAVENKOV, Yurij Semenovich (ul. Ekaterininskaya, 165 kvartira 19, Perm' 8, 614068, RU)
LISOVIN, Igor' Georgievich (ul. Kufonina, 21a kvartira 4, Perm' 7, 614097, RU)
RUKAVISHNIKOV, Vyacheslav Evgen'evich (ul. El'kina, 7 kvartira 35, Perm' 6, 614016, RU)
Application Number:
RU2018/000646
Publication Date:
April 11, 2019
Filing Date:
October 03, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
JOINT-STOCK COMPANY "UNITED ENGINE CORPORATION" (JSC "UEC") (prospekt Budennogo, 16 bild.Moscow, 8, 105118, RU)
International Classes:
F02C7/236; F02C9/26
Foreign References:
US20130192679A12013-08-01
RU2329387C22008-07-20
RU2507406C12014-02-20
Attorney, Agent or Firm:
ZHAMOJDIK, Kirill Mihajlovich (JSC "UEC" prospekt Budennogo, 16 bild.Moscow, 8, 105118, RU)
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

Способ создания давления и расхода топлива в топливной системе газотурбинного двигателя, содержащей топливный насос с электрическим приводом, топливный насос с механическим приводом от коробки приводов, дозатор/распределитель топлива, контроллер, датчики, заключающийся в том, что обеспечивают работу топливной системы и газотурбинного двигателя подачей топлива от насоса с электрическим приводом до 40% от максимальной частоты вращения ротора газотурбинного двигателя, постепенно снижают частоту вращения топливного насоса с электрическим приводом, и/или открывают перепуск топлива с выхода насоса с электрическим приводом на вход в топливную систему, при частотах вращения ротора газотурбинного двигателя более 40% обеспечивают необходимый расход топлива подачей от топливного насоса с механическим приводом и от топливного насоса с электрическим приводом, на этапах работы топливного насоса с электрическим приводом в топливной системе, кроме необходимого расхода топлива в камеру сгорания, дополнительно обеспечивают необходимые давление и расход топлива для работы гидроприводных агрегатов и агрегатов распределения топлива, после завершения запуска газотурбинного двигателя и достижения газотурбинным двигателем режима малого газа насос с электрическим приводом переводят в дежурный автономный режим с пониженным напором или выключают, режим земного малого газа и все режимы двигателя с частотами вращения ротора газотурбинного двигателя и приводного вала топливного насоса с механическим приводом более чем на режиме земного малого газа обеспечивают работой топливного насоса с механическим приводом для подачи необходимого расхода топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя и создания необходимого расхода и давления топлива для работы гидроприводных агрегатов, дополнительно, на режимах работы газотурбинного двигателя при частотах вращения ротора газотурбинного двигателя выше 40% и возникновении условий с недостаточным давлением топлива на входе или выходе топливного насоса с механическим приводом, а также при температуре топлива на входе в насос с механическим приводом ниже +10°С включают и/или увеличивают частоту вращения ротора для топливного насоса с электрическим приводом и поддерживают давления или температуру топлива на необходимом уровне.

Description:
СПОСОБ РАБОТЫ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

ю Изобретение относится к способу создания необходимого давления и расхода топлива в топливной системе авиационного газотурбинного двигателя (далее ГТД).

Известна система топливопитания газотурбинного двигателя, содержащая электронный регулятор (контроллер), вход которого соединен с

15 датчиками параметров двигателя и режима полета, последовательно соединенные электронасос высокого давления и дозирующий механизм. Недостатком такой системы для ГТД с большой тягой являются: повышенные массогабаритные характеристики электронасоса, зависимость надежности ГТД на критичных режимах полета (взлет, посадка) от качества

20 электрического питания электропривода насоса, необходимость в большой мощности и высокой надежности источников электропитания и вторичных преобразователей электропитания электропривода насоса, трудности в обеспечении достаточной надежности электропривода насоса большой мощности в условиях работы ГТД в течение длительных ресурсов (Патент

25 RU JSTs 2329387, МПК F02C9/26, опубл.20.07.2008). При этом наиболее распространенные топливные системы авиационных ГТД оборудуются топливным насосом с механическим приводом, имеющим значительные преимущества по массогабаритным показателям и высокой подтвержденной надежности.

зо Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ работы топливной системы вспомогательной силовой установки ГТД, содержащей топливный насос с электрическим приводом, топливный насос с механическим приводом от коробки приводов, дозатор/распределитель топлива, контроллер, датчики, заключающийся в том, что осуществляют подачу топлива в камеру сгорания (далее КС) ГТД на частотах вращения ГТД 1-8% за счет включения и работы топливного насоса с электрическим приводом, когда частота вращения топливного насоса с механическим приводом недостаточна для обеспечения необходимого расхода топлива, при достижении частоты вращения ГТД более 8% контроллером выключают топливный насос с электрическим приводом, осуществляют подачу топлива в КС за счет работы топливного насоса с механическим приводом (Патент US Х° 9206775, МПК B64D37/34, F02C7/236, F02M31/16, F02M37/00, опубл. 08.12.2015).

Недостатком известной топливной системы вспомогательной силовой установки ГТД, является то, что при эффективном применении аналогичных подходов к конструкции для маршевого авиационного двигателя, требуются другие комбинации режимов работы двух топливных насосов с регулируемой (топливный насос с электроприводом) и нерегулируемой производительностью (топливный насос с механическим приводом).

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в эффективном использовании на маршевом авиационном ГТД преимуществ двух топливных насосов с разным типом приводов, минимизации их недостатков и получения высоких удельных и оптимальных параметров топливных насосов, в исключении ограничений по расходу и давлению топлива по частоте вращения компрессора высокого давления на этапе розжига КС при запуске ГТД, в снижении величины подогрева топлива от топливного насоса с нерегулируемой производительностью (механический привод) на основных режимах с низким расходом топлива (в зоне режимов: малый газ, полетный малый газ, крейсерский полет), в повышении отказоустойчивости двигателя по функциональному отказу

«самопроизвольное выключение», в обеспечении условий для достижения длительных ресурсов топливных насосов, в получении оптимальных массогабаритных параметров топливных насосов. 5 Техническая задача решается тем, что в способе создания давления и расхода топлива в топливной системе газотурбинного двигателя, содержащей топливный насос с электрическим приводом, топливный насос с механическим приводом от коробки приводов, дозатор/распределитель топлива, контроллер, датчики, заключающемся в том, что обеспечивают ю работу топливной системы и газотурбинного двигателя подачей топлива от насоса с электрическим приводом до 40% от максимальной частоты вращения ротора газотурбинного двигателя, постепенно снижают частоту вращения топливного насоса с электрическим приводом, и/или открывают перепуск топлива с выхода насоса с электрическим приводом на вход в

15 топливную систему, при частотах вращения ротора газотурбинного двигателя более 40% обеспечивают необходимый расход топлива подачей от топливного насоса с механическим приводом и от топливного насоса с электрическим приводом, на этапах работы топливного насоса с электрическим приводом в топливной системе, кроме необходимого расхода

20 топлива в камеру сгорания, дополнительно обеспечивают необходимые давление и расход топлива для работы гидроприводных агрегатов и агрегатов распределения топлива, после завершения запуска газотурбинного двигателя и достижения газотурбинным двигателем режима малого газа насос с электрическим приводом переводят в дежурный автономный режим с

25 пониженным напором или выключают, режим земного малого газа и все режимы двигателя с частотами вращения ротора газотурбинного двигателя и приводного вала топливного насоса с механическим приводом более чем на режиме земного малого газа обеспечивают работой топливного насоса с механическим приводом для подачи необходимого расхода топлива в камеру зо сгорания газотурбинного двигателя и создания необходимого расхода и давления топлива для работы гидроприводных агрегатов, дополнительно, на режимах работы газотурбинного двигателя при частотах вращения ротора газотурбинного двигателя выше 40% и возникновении условий с недостаточным давлением топлива на входе или выходе топливного насоса с механическим приводом, а также при температуре топлива на входе в насос с механическим приводом ниже +10°С включают и/или увеличивают частоту вращения ротора для топливного насоса с электрическим приводом и поддерживают давление или температуру топлива на необходимом уровне.

В предлагаемом изобретении обеспечивают работу топливной системы и газотурбинного двигателя подачей топлива от насоса с электрическим приводом до 40% от максимальной частоты вращения ротора газотурбинного двигателя, постепенно снижают частоту вращения топливного насоса с электрическим приводом, и/или открывают перепуск топлива с выхода насоса с электрическим приводом на вход в топливную систему, при частотах вращения ротора газотурбинного двигателя более 40% обеспечивают необходимый расход топлива подачей от топливного насоса с механическим приводом и от топливного насоса с электрическим приводом, на этапах работы топливного насоса с электрическим приводом в топливной системе, кроме необходимого расхода топлива в камеру сгорания, дополнительно обеспечивают необходимые давление и расход топлива для работы гидроприводных агрегатов и агрегатов распределения топлива, после завершения запуска газотурбинного двигателя и достижения газотурбинным двигателем режима малого газа насос с электрическим приводом переводят в дежурный автономный режим с пониженным напором или выключают, режим земного малого газа и все режимы двигателя с частотами вращения ротора газотурбинного двигателя и приводного вала топливного насоса с механическим приводом более чем на режиме земного малого газа обеспечивают работой топливного насоса с механическим приводом для подачи необходимого расхода топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя и создания необходимого расхода и давления топлива для работы гидроприводных агрегатов, дополнительно, на режимах работы газотурбинного двигателя при частотах вращения ротора газотурбинного двигателя выше 40% и возникновении условий с недостаточным давлением топлива на входе или выходе топливного насоса с механическим приводом, а 5 также при температуре топлива на входе в насос с механическим приводом ниже +10°С включают и/или увеличивают частоту вращения ротора для топливного насоса с электрическим приводом и поддерживают давление или температуру топлива на необходимом уровне, что обеспечивает эффективное использование на маршевом авиационном газотурбинном двигателе ю преимуществ двух топливных насосов с разным типом привода.

На фиг. 1 представлена схема способа создания необходимого давления и расхода топлива в топливной системе ГТД.

Способ создания необходимого давления и расхода топлива в топливной системе ГТД осуществляется следующим образом. Топливный

15 насос с электрическим приводом 1 используется как основной насос на начальном этапе запуска ГТД (не показан), обеспечивая процессы подачи топлива в КС (не показан) и подачу рабочей жидкости (топлива) для работы гидроприводных агрегатов для запуска двигателя.

Топливный насос с механическим приводом 2 от коробки приводов 5

20 на начальном этапе запуска двигателя работает в замкнутом контуре.

Подключение к процессам подачи топлива в КС топливного насоса с механическим приводом 2 происходит плавно по мере увеличения частоты вращения насоса и выхода двигателя на режим малого газа. При этом используемая производительность топливного насоса с электрическим

25 приводом 1 соответственно снижается.

Режим земного малого газа и все режимы двигателя с более высокими частотами вращения роторов ГТД и приводного вала топливного насоса с механическим приводом 2 полностью обеспечиваются работой топливного насоса с механическим приводом 2 для подачи необходимого расхода зо топлива в КС двигателя и создания необходимого давления рабочей жидкости для работы гидроприводных агрегатов. При этом топливный насос с электрическим приводом 1 в зависимости от потребностей двигателя может быть выключен, либо работать в замкнутом контуре с пониженной подачей, либо подключаться к подаче топлива в КС, либо для поддержания необходимых параметров давления и температуры топлива в особых условиях.

Контроллер 4 по показаниям измерений датчиков 6 управляет подключением и режимами работы топливного насоса с электрическим приводом 1 и дозатором/распределителем топлива 3. Дозатор/распределитель топлива 3 обеспечивает дозирование топлива в КС и распределение топлива по топливной системе.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными признаками, позволяет исключить ограничения по расходу и давлению топлива по частоте вращения при запуске газотурбинного двигателя, снизить величины подогрева топлива от топливного насоса с нерегулируемой производительностью топливного насоса с механическим приводом на основных режимах с низким расходом топлива, повысить отказоустойчивость двигателя по функциональному отказу

«самопроизвольное выключение», обеспечить условия для достижения длительных ресурсов топливных насосов за счет распределения функций по разным режимам работы газотурбинного двигателя и по длительности включения, получить оптимальные массогабаритные параметры топливных насосов.