JPH06213005A - ファンストール防止装置 - Google Patents

ファンストール防止装置

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JPH06213005A
JPH06213005A JP438193A JP438193A JPH06213005A JP H06213005 A JPH06213005 A JP H06213005A JP 438193 A JP438193 A JP 438193A JP 438193 A JP438193 A JP 438193A JP H06213005 A JPH06213005 A JP H06213005A
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flow rate
fuel flow
system rotor
pressure system
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JP438193A
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Hiroyuki Miyagi
裕幸 宮城
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IHI Corp
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターボファンエンジンのケーシング内で生じ
るファンストールを防止することができるファンストー
ル防止装置を提供する。 【構成】 低圧系ロータの回転速度変化率の計測値dN
f/dtに対応する高圧系ロータの回転速度変化率の目
標値(dNg/dt)refを出力する目標値算出部2
と、この目標値(dNg/dt)refから高圧系ロー
タの回転速度変化率の計測値dNg/dtを減算する減
算部3と、装置各部を制御すると共に、減算部3の出力
Δeに基づいて燃料流量指令値c2を出力するコントロ
ーラ1と、エンジンの定常状態における高圧系ロータの
回転速度を決定する燃料流量指令値c1を出力する周知
の燃料制御ロジック部4と、燃料流量指令値c1,c2
を比較して大きい値を出力する高値選択部5とを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば航空機用のタ
ーボファンエンジンに用いて好適なファンストール防止
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より航空機用のジェットエンジンと
して、ターボファンエンジンが用いられている。図3
は、この種のターボファンエンジンの概略構造を示す断
面図である。同図において、外部から取り入れられた流
入空気aは、まずファンbで圧縮される。そして、ファ
ンbから送り出された圧縮空気の一部は、ファン空気排
出ダクトcを通過して直接エンジン外へバイパス推力と
して噴出される。一方、圧縮空気はファン出口dよりケ
ーシング内にも取り込まれ、圧縮機eによってさらに高
圧に圧縮された後、燃焼室fに送り込まれ、供給燃料と
混合されて燃焼される。そして、燃焼室fから排出され
た排気ガスは、圧縮機タービンgおよびファンタービン
hを回転させると共に、排気ダクトiよりコア推力とし
て噴出されるようになっている。
【0003】また、ファンbとファンタービンhは共通
の低圧系ロータjに、圧縮機eと圧縮機タービンgは共
通の高圧系ロータkにそれぞれ形成されており、これら
ロータj,kの回転速度は、図示しない燃料流量制御装
置による供給燃料の調節によって制御されている。通
常、ターボファンエンジンにおいては、ファン出口dの
圧力と空気流量との関係を適正な状態に保つ必要がある
ことから、低圧系ロータjと高圧系ロータkの回転速度
の関係が一定の許容範囲内に収まるよう制御されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、航空機が急
減速して定常状態から過渡状態に入ると、高圧系ロータ
kは、低圧系ロータjより慣性モーメントが小さい場
合、低圧系ロータjに比し急速に回転速度が低下する。
このため、急減速時においては、定常状態で保たれてい
た両者の回転速度の関係が許容範囲内から逸脱してしま
うことになる。このような場合、空気流量が減少し、フ
ァン出口dの圧力が増大して、サージングと呼ばれる空
力不安定現象が起こる。このサージングが起こると、フ
ァン出口dに振動が生じ(以下、この状態をファンスト
ールと称する)、これによってファンbの動きが不安定
になり、ファンbが破損する原因となる。
【0005】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、ターボファンエンジンのケーシング内で生じ
るファンストールを防止することができるファンストー
ル防止装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、ターボファンエンジンの低圧系ロ
ータの回転速度と、該エンジンの高圧系ロータの回転速
度とを制御する燃料流量制御装置に接続され、前記エン
ジンの急減速時における前記高圧系ロータの回転速度を
制御するファンストール防止装置において、前記低圧系
ロータの回転速度変化率を計測し、該変化率に相当する
第1の検出信号を出力する第1の検出手段と、前記エン
ジンの急減速時における前記高圧系ロータの回転速度変
化率の適値を前記低圧系ロータの回転速度変化率の関数
として記憶しておき、前記第1の検出信号に対応する高
圧系ロータの回転速度変化率の適値を目標値信号として
出力する目標値算出手段と、前記高圧系ロータの回転速
度変化率を計測し、該変化率に相当する第2の検出信号
を出力する第2の検出手段と、前記目標値信号から前記
第2の検出信号を減算し、この減算結果を誤差信号とし
て出力する減算手段と、前記誤差信号に基づき、前記高
圧系ロータの回転速度を補償する第1の燃料流量指令値
を出力する補償手段と前記高圧系ロータの回転速度を決
定する燃料流量を予め決められたロジックに従って算出
し、この結果を第2の燃料流量指令値として出力する燃
料流量算出手段と、前記第1の燃料流量指令値と前記第
2の燃料流量指令値とを比較し、大きい方の値を前記燃
料流量制御装置へ供給する高値選択手段とを具備するこ
とを特徴としている。
【0007】
【作用】この発明によれば、第1の検出手段は、低圧系
ロータの回転速度変化率を計測して該変化率に相当する
第1の検出信号を出力し、目標値算出手段は、前記第1
の検出信号に対応する急減速時における高圧系ロータの
回転速度変化率の適値を目標値信号として出力する。ま
た、第2の検出手段は、前記高圧系ロータの回転速度変
化率を計測して該変化率に相当する第2の検出信号を出
力し、減算手段は、前記目標値信号から前記第2の検出
信号を減算してこの減算結果を誤差信号として出力す
る。そして、補償手段は、前記誤差信号に基づいて前記
高圧系ロータの回転速度を補償する第1の燃料流量指令
値を出力する。一方、燃料流量算出手段は、前記高圧系
ロータの回転速度を決定する燃料流量を予め決められた
ロジックに従って算出してこの結果を第2の燃料流量指
令値として出力する。そして、高値選択手段は、前記第
1の燃料流量指令値と前記第2の燃料流量指令値とを比
較して大きい方の値を前記燃料流量制御装置へ供給す
る。これにより、急減速時において、高圧系ロータの回
転速度が低圧系ロータの回転速度の低下に応じて低下
し、高圧系ロータの回転速度の急低下を防止することが
できる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図1は、この発明の一実施例によるフ
ァンストール防止装置の構成を示すブロック図である。
なお、このファンストール防止装置は、図3に例示した
ターボファンエンジンの燃料流量制御装置(図示略)に
接続され、高圧系ロータkの回転速度を制御するもので
ある。図1において、1はこのファンストール防止装置
の各部を制御するコントローラである。このコントロー
ラ1の動作については後述する。
【0009】2は目標値算出部である。この目標値算出
部2は、低圧系ロータ回転速度変化率検出部6から出力
される低圧系ロータjの回転速度変化率の計測値dNf
/dt(ただし、tは時間、Nfは低圧系ロータjの回
転速度、d/dtは時間による微分を表す。)に対して
高圧系ロータkの回転速度変化率の目標値(dNg/d
t)ref(ただし、Ngは高圧系ロータkの回転速
度、refは目標値であることを表す。)を決定する。
すなわち、目標値算出部2は、航空機の急減速時にファ
ンストールが起こる危険性がないように、低圧系ロータ
jの回転速度変化率に適合した高圧系ロータkの回転速
度変化率を所定の関数式によって算出し、これを目標値
(dNg/dt)refとして出力する。
【0010】3は減算部である。この減算部3は、目標
値算出部2より供給される高圧系ロータkの回転速度変
化率の目標値(dNg/dt)refから、高圧系ロー
タ回転速度変化率検出部7から出力される高圧系ロータ
kの回転速度変化率の計測値dNg/dtを減算し、こ
の減算結果を誤差Δeとして出力する。
【0011】4は周知の燃料制御ロジック部である。こ
の燃料制御ロジック部4は、予め決定された所定の燃料
制御ロジックに従って、高圧系ロータkの回転速度を決
定するターボファンエンジンへ供給すべき燃料流量を算
出し、これを燃料流量指令値c1として出力する。
【0012】5は高値選択部である。この高値選択部5
は、燃料制御ロジック部4から出力される燃料流量指令
値c1と、誤差Δeに基づいてコントローラ1から出力
される燃料流量指令値c2とを比較して大きい方の値を
選択し、これを燃料流量指令値c0として燃料流量制御
装置へ出力する。
【0013】次に、上記構成によるファンストール防止
装置の動作を説明する。図2はターボファンエンジンの
運転中にコントローラ1が実行する制御プログラムを示
すフローチャートである。この制御プログラムが実行さ
れると、まずコントローラ1の処理はステップST1に
進む。ステップST1では、低圧系ロータ回転速度変化
率検出部6が低圧系ロータjの回転速度変化率を計測
し、この計測値dNf/dtを目標値算出部2へ供給す
る。
【0014】そして、ステップST2に進むと、目標値
算出部2が上記ステップST1で得られた低圧系ロータ
jの回転速度変化率の計測値dNf/dtに対応する高
圧系ロータkの回転速度変化率の目標値(dNg/d
t)refを算出し、これを減算部3へ供給する。
【0015】次に、ステップST3に進むと、高圧系ロ
ータ回転速度変化率検出部7が高圧系ロータkの回転速
度変化率を計測し、この計測値dNg/dtを減算部3
へ供給する。そして、ステップST4に進むと、減算部
3が上記ステップST2で算出された目標値(dNg/
dt)refから上記ステップST3で得られた計測値
dNg/dtを減算し、この減算結果を誤差Δeとして
コントローラ1へ供給する。
【0016】次に、ステップST5に進むと、コントロ
ーラ1が上記ステップST4で得られた誤差Δeを最小
にする燃料流量を算出し、これを燃料流量指令値c2と
して高値選択部5へ供給する。そして、ステップST6
に進むと、高値選択部5が燃料制御ロジック部4から供
給される燃料流量指令値c1と上記ステップST4でコ
ントローラ1から供給される燃料流量指令値c2とを比
較し、大きい方の値を選択する。
【0017】そして、ステップST7では、上記ステッ
プST6で選択された燃料流量指令値c0をターボファ
ンエンジンの燃料流量制御装置へ供給する。これによ
り、燃料流量制御装置では燃料流量指令値c0に応じた
燃料流量をターボファンエンジンへ供給する。以後、コ
ントローラ1が制御プログラムを実行する間、上述した
ステップST1〜ST7の動作が繰り返される。
【0018】これにより、航空機の急減速時において、
高圧系ロータkの回転速度が低圧系ロータjの回転速度
の低下に応じて低下し、高圧系ロータkの回転速度の急
低下が回避されるため、定常状態のときと同様、ファン
出口dの圧力と空気流量とのバランスが崩れず、ファン
ストールが起こらなくなる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、急減速時において、高圧系ロータの回転速度が低圧
系ロータの回転速度の低下に応じて低下し、高圧系ロー
タの回転速度の急低下を防止することができるので、定
常状態のときと同様、ファン出口の圧力と空気流量との
バランスが大きく崩れず、ファンストールが起こらなく
なるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】同実施例においてコントローラ1が実行する制
御プログラムを示すフローチャートである。
【図3】ターボファンエンジンの概略構造を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 コントローラ(補償手段) 2 目標値算出部(目標値算出手段) 3 減算部(減算手段) 4 燃料流量ロジック部(燃料流量算出手段) 5 高値選択部(高値選択手段) 6 低圧系ロータ回転速度変化率検出部(第1の検出手
段) 7 高圧系ロータ回転速度変化率検出部(第2の検出手
段) a 流入空気 b ファン c ファン空気排出ダクト d ファン出口 e 圧縮機 f 燃焼室 g 圧縮機タービン h ファンタービン i 排気ダクト j 低圧系ロータ k 高圧系ロータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターボファンエンジンの低圧系ロータの
    回転速度と、該エンジンの高圧系ロータの回転速度とを
    制御する燃料流量制御装置に接続され、前記エンジンの
    急減速時における前記高圧系ロータの回転速度を制御す
    るファンストール防止装置において、 前記低圧系ロータの回転速度変化率を計測し、該変化率
    に相当する第1の検出信号を出力する第1の検出手段
    (6)と、 前記エンジンの急減速時における前記高圧系ロータの回
    転速度変化率の適値を前記低圧系ロータの回転速度変化
    率の関数として記憶しておき、前記第1の検出信号に対
    応する高圧系ロータの回転速度変化率の適値を目標値信
    号として出力する目標値算出手段(2)と、 前記高圧系ロータの回転速度変化率を計測し、該変化率
    に相当する第2の検出信号を出力する第2の検出手段
    (7)と、 前記目標値信号から前記第2の検出信号を減算し、この
    減算結果を誤差信号として出力する減算手段(3)と、 前記誤差信号に基づき、前記高圧系ロータの回転速度を
    補償する第1の燃料流量指令値を出力する補償手段
    (1)と前記高圧系ロータの回転速度を決定する燃料流
    量を予め決められたロジックに従って算出し、この結果
    を第2の燃料流量指令値として出力する燃料流量算出手
    段(4)と、 前記第1の燃料流量指令値と前記第2の燃料流量指令値
    とを比較し、大きい方の値を前記燃料流量制御装置へ供
    給する高値選択手段(5)とを具備することを特徴とす
    るファンストール防止装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7237382B2 (en) 2004-03-31 2007-07-03 Honda Motor Co., Ltd. Control system for gas-turbine engine
JP2014506652A (ja) * 2011-02-21 2014-03-17 ターボメカ 優先噴射装置および対応する噴射方法を含むターボ機械
CN106677907A (zh) * 2016-11-23 2017-05-17 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种航空发动机高压转子电动摇转工具
CN115370485A (zh) * 2022-08-26 2022-11-22 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机防止低压转速超转的控制方法及装置
CN117552887A (zh) * 2023-11-03 2024-02-13 中国航发沈阳发动机研究所 一种提高风扇稳定裕度的减速控制方法及装置

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