Устройство для определения приведенной частоты вращения ротора газотурбинного двигателя

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1734743(23) Приоритет да делам изооретеиий и открытий(72) Авторы изобретения А, И. Фрид, Ф. А. Шаймарданов, Л. Ь. Уразбахтина и В. П. Ефремова Уфимский авиационный институт им, ОрджоникидзеМинистерства высшего и среднего специальногообразования РСФСР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАШЕНИЯ РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ1Изобретение относится к автоматическому управлению и может бьггь применено в системах автоматического унравления газотурбинного двигателя (ГТД), а также в приборах первичной информации приборных комплексов с централизованной обработкой информации на ЦВМ.Известны устройства для вычисления приведенной частоты вращения ротора турбокомпрессора, состоящие из датчика1 О температуры входящего воздуха, выход которого через нелинейное устройство соединен со входом делительного устройства, второй вход которого соединен с15 выходом датчика частоты вращения ротора турбокомпрессора 11.Недостатком этого устройства является динамическая погрешность вычисления приведенной частоты ротора турбокомпрессора Н, обусловленная зависимостью динамической погрешности датчика температуры входящего воздуха от условий работы двигателя. 2Известна система, использующая устройство для вычисления приведенной частоты вращения ротора для регулирования ГТД, которое состоит из датчика частоты вращения ротора турбокомпрессора, выход которого соединен со входом вычислительного устройства, выполняющего операцию приведения, другой вход которого соединен с датчиком гемпературы входящего воздуха 21.Недостаток этого устройства - наличие динамической ошибки датчика температуры входящего воздуха, зависящей от условий полета двигателя, что приводит к неточному вычислению Нпр при быстром изменении температуры входящего воздуха.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содерх:ащее датчик температуры входящего воздуха, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, а второй вход через дифференциатор соединен со входом множительного устрой3474 ЗА илиподается н игна го блока 9 деленияпоступают сигналы Нд блос датчиель 7 и тора турвход треть 11 делени ков давле ускОрения бокомпресчетвертого рой блок 40 45 входе в двигдт ты вращения ро 12, а выходной а 11 деления че линейности, формст игнал с ор рез вто- ируюший игна а второй вход третьего блока 9 деленияа котором вычисляется приведенная часота вращения косвенным методом, Кога выходной сигнал диффрренциатора стдовится меньше зоны нечувствительностиретьего блока 18 нелинейности, чтооответствует статическому режиму раоты устройства, ключ 15 замыкает вы -од блока 14 сравнений со вкодом инегратора 16, выходной сигнал которо о 5цдвление нд входе в двига 1тель;- ускорение частоты вращениясЪротора турбокомпрессора.По формуле (4) приведенная частотавращения ротора турбокомпрессора равна П,= 1+АР -(5) д (д )( 1 Р) -(р) гце Р - давление воздука на входе1в двигатель;)+ - давление воздуха за компрессором,Датчики, используемые для вычисления Ипр, являются безынерционными,поэтому динамическая ошибка вычисления будет отсутствовать.На чертеже изображена блок-схемаустройства,Устройство содержит датчик 1 температуры, блок 2 извлечения квадратного корня, первый блок 3 деления, датчик 4 частоты вращения ротора, первыйдатчик 5 давления, второй блок 6 деления, второй датчик 7 давления, первыйблок 8 нелинейности, третий блок 9 деления, второй блок 1 0 нелинейности,четвертый блок 11 деления, датчик 12ускорения частоты вращения ротора, сумматор 13, блок 14 сравнения, ключ 15,интегратор 16, дифференциатор 17, третий блок 18 нелинейности,ФВыход датчика 1 температуры входящего воздуха через блок извлечения квадратного корня 2 подан на вход первогоблока 3 деления, на второй вход которого подан выход датчика 4 частоты вращения ротора турбокомпрессора.Выход первого датчика 5 давлениявоздуха за компрессором соединенсо входом второго блока 6 деления, навторой вход которого подан выход второго датчика 7 давления на входе вкомпрессор. Выход второго блока 6 деления через первый блок 8 нелинейностисоединен со входом третьего блока 9 деления, другой вход которого через второйблок 1 О нелинейности соединен с выходом четвертого блока 1 1 деления, на входы которого поданы выхоцы .второго датчика 7 давления на входе в цвигатель идатчика ускорения частоты вращения ротора 12 турбокомпрессорд,5 1 О 15 20 25 30 35 Выход третьего блокд 9 долоппл подан на вход сумматора .13, выход которого соединен со входом блокд 1 1 сравнения, другой вход которого соединен свыходом первого блока 3 деления, а выход через ключ 15 и интегратор 16 соединен со входом сумматора 13 .При этом выход датчика 1 температуры входящего воздуха через дифференцндтор 17 и третий блок 18 нелинейностиподан на управляющий вхоц ключа 15,Работа устройства осуществляетсяследующим образом,При изменении температуры вхоцящеговоздуха, измеряемой датчиком 1 температуры, появляется сигнал на выходедифференциатора 17. Если его величинабольше, чем зона нечувствительноститретьего блока 1 8 нелинейности, тоключ 15 соединяет вход интегратора 16с общей шиной, При этом сигнал с датчика 1 температуры входящего воздухачерез блок извлечения квадратного корня 2, где формируется сигнал -111 1, подается на первый блок 3 целения, на второй вход которого подается сигнал с датчика 4 частоты вращения ротора турбокомпрессора. На первом блоке 3 делениявычисляется величина приведенной частоты вращения и подается на блок 14 сравнения. На входы второго блока 6 деленияподаются сигналы с первого и второгодатчиков 5 и 7 давленич, а выходной сигнал второго блока 6 деления через первый блок 8 нелинейности, где формируетс аР дТподается7 7347подается на вход сумматора 1 3, ликвидируя таким образом статическую ошибку вычисления приведенной частоты вращения.Данное устройство позволяет повыситьдинамическую точность вычисления приведенной частоты вращения ротора турбокомпрессора на 15-204 по сравнению с известными аналогичными устройствами,не снижая статической точности, что под Отверждается результатами испытаний.Повышение динамической точности вычисления ведет к повышению качества регулирования ГТД, увеличению точности поддержания тяги при быстром изменении 15температуры входящего воздуха (стрельба ракетами, выполнение фигур высшегопилотажа, маневрирование, сближение летательных аппаратов),Устройство позволяет снизить среднеквадратичное отклонение выходного сигнала по сравнению с существующими техническими решениями, так как не требует определения производной выходногосигнала датчика температуры входящего воздуха с помощью дифференцирующего устройства, чувствительного к помехам, и введения этого сигнала в канал измерения.Устройство целесообразно использовать в авиационном приборостроениидля построения систем управления авиационными ГТД,35Формула изобретения Устройство для определения приведенной частоты вращения ротора газотурбинньго двигателя, содержащее датчик тем О пературы, выход которого соедчнен с дифференциатором, датчик частоты вращения ротора, подключенный к одному входу первого блока деления, сумматор, блок извлечения квадратного корня, пер 43 8вый блок нелинейности и первый датчикдавления, отличающеесятем, что, с целью повышения динамической точности и помехоустойчивости устройства, оно содержит блок сравнения,ключ, интегратор, второй и третий блокинелинейности, датчик ускорения частотывращения ротора, второй датчик давленияи второй, третий и четвертый блоки деления, причем выход датчика температурычерез блок извлечения квадратного корняподключен к другому входу первого блока деления, выход которого соединен содним входом блока сравнения, другойвход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к одному входу ключа,другой вход которого через третий блокнелинейности соединен с выходом дифференциатора, выход. ключа через интегратор подключен к одному входу сумматора,другой вход которого соединен с выходомтретьего блока деления, выходы которогочерез первый и второй блоки нелинейности соединены соответственно с выходамивторого и четвертого блоков деления,первые входы которых соединены с выходом второго датчика давления, выход первого датчика давления подключен ко второму входу второго блока деления, а выход датчика ускорения частоты вращенияротора соединен со вторым входом четвертого блока деления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шевяков А. А. Автомашина авиаци.онных и ракетных силовых установок.М.,"Новое в зарубежном авиадвигателестроении, 1967, М 10, "Олимп", 593,3. Шевяков А. А. Теория автоматического регулирования силовых установок летательных аппаратов. М., "Машиностроение, 1976, с, 245 (прототип),