JPS59196929A - 可変静翼駆動制御装置 - Google Patents
可変静翼駆動制御装置Info
- Publication number
- JPS59196929A JPS59196929A JP58069905A JP6990583A JPS59196929A JP S59196929 A JPS59196929 A JP S59196929A JP 58069905 A JP58069905 A JP 58069905A JP 6990583 A JP6990583 A JP 6990583A JP S59196929 A JPS59196929 A JP S59196929A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- variable
- angle
- stator blades
- stagger angle
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
- F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/02—Arrangement of sensing elements
- F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、可変靜翼?有する細流圧縮機において、該可
変静真の取付角を常に最適ならしめるよう自動制御する
装置に関するものである。
変静真の取付角を常に最適ならしめるよう自動制御する
装置に関するものである。
従来の可変静翼駆動装置は、性能予測計算に基づいて作
成されたプログラムにより制御されていた。制御は、圧
縮機回転数に応じたものでありその一例ケ第1図,第2
図に示す。第1図は、産業用ガスタービンの場合であり
、第2図は、航窒機用ガスタービンの場会である。両図
より、航空機の場合がより性能計算に近い制御となって
いることがわかる。しかし、埃状では、後者以上に性能
計算に近づけられてはいない。それは、制御が複雑とな
り烏価であること、及び性能予測計算が流れの複雑さの
ために、実験的要素を多分に含むため、個々の圧縮機に
適用した場合誤差ケ生じ易いという欠点があり、従って
実際問題として、上記のような従来の計算方法によって
は、余り精密な制御?しても実効を生じないからである
。
成されたプログラムにより制御されていた。制御は、圧
縮機回転数に応じたものでありその一例ケ第1図,第2
図に示す。第1図は、産業用ガスタービンの場合であり
、第2図は、航窒機用ガスタービンの場会である。両図
より、航空機の場合がより性能計算に近い制御となって
いることがわかる。しかし、埃状では、後者以上に性能
計算に近づけられてはいない。それは、制御が複雑とな
り烏価であること、及び性能予測計算が流れの複雑さの
ために、実験的要素を多分に含むため、個々の圧縮機に
適用した場合誤差ケ生じ易いという欠点があり、従って
実際問題として、上記のような従来の計算方法によって
は、余り精密な制御?しても実効を生じないからである
。
第3図は全段可変静翼?有するガスタービン用空気圧縮
機の断面図で、1は可変静翼、8はロータ、9はケーシ
ング、1oは動翼である。第4図に実線又は破線で示し
た部分は上記の可変靜萬の駆動機構の系統図で、その詳
細については後述する。
機の断面図で、1は可変静翼、8はロータ、9はケーシ
ング、1oは動翼である。第4図に実線又は破線で示し
た部分は上記の可変靜萬の駆動機構の系統図で、その詳
細については後述する。
本発明は上述の事情に鑑みて為され、可変静翼を有する
軸流形の圧縮機において、可変静翼のスタガ角奮流れ状
態に応じて最適スタガ角となるようにtljlj側]し
イ得る自動11」御装置を提供すること?目的とする。
軸流形の圧縮機において、可変静翼のスタガ角奮流れ状
態に応じて最適スタガ角となるようにtljlj側]し
イ得る自動11」御装置を提供すること?目的とする。
スタガ角kMA−1らしめることによって細流圧縮機の
効率向上が当然に期待され、その上、旋回失速やサーシ
ングに対してそのマージン?より多く確保することかで
さる。
効率向上が当然に期待され、その上、旋回失速やサーシ
ングに対してそのマージン?より多く確保することかで
さる。
次に、本発明の基本的原理r略述丁る。圧組機の設計は
、性能予測計算に基づいて行なわれており、可変静翼の
制御も同計算によっているが、この計算VCは理論的な
解明が困難な部分については実験的な因子が多分に含ま
れており、空カ的には相似であっても、絶対寸法の違う
ものへの適用に際しては、誤差を生じゃ丁い。この誤差
はこの計算手法にては、取り除くことは不可能に近いこ
とであり、同じモテルの試作により設計ヶ進める以外に
改善に望めないのが現状である。しかし、この方法では
、多大な労力と、莫大な*用が必敦であり、実買的でな
い。又、個々の翼について考えてみると、この性能予測
計Xは、2次元計算であるため、萬系t半径方向に積み
上げる時のねじれ角の影響、及び同じ段で周方向に並ん
だ興における流れの不均一等の計算にのらない要素があ
り、従来法による制御では最適な制御は望めない。
、性能予測計算に基づいて行なわれており、可変静翼の
制御も同計算によっているが、この計算VCは理論的な
解明が困難な部分については実験的な因子が多分に含ま
れており、空カ的には相似であっても、絶対寸法の違う
ものへの適用に際しては、誤差を生じゃ丁い。この誤差
はこの計算手法にては、取り除くことは不可能に近いこ
とであり、同じモテルの試作により設計ヶ進める以外に
改善に望めないのが現状である。しかし、この方法では
、多大な労力と、莫大な*用が必敦であり、実買的でな
い。又、個々の翼について考えてみると、この性能予測
計Xは、2次元計算であるため、萬系t半径方向に積み
上げる時のねじれ角の影響、及び同じ段で周方向に並ん
だ興における流れの不均一等の計算にのらない要素があ
り、従来法による制御では最適な制御は望めない。
本発明は、司変静翼付近の流れ状Dk測定し、流れ状態
に応じて可変靜真のスタヵ角t自動制御すれば前述の不
具合ケ解消し得ることに着目して行なったもので、可変
靜翼r備えた軸流圧縮機において、可変靜減の前線付近
に圧力センサを設け、前縁付近の圧力分布?検出して流
れ状態を測定する手段?設け、測定した流れ状態に基づ
いて該可変静翼の取付角葡制碑し得るように構成したこ
とケ%徴とする。
に応じて可変靜真のスタヵ角t自動制御すれば前述の不
具合ケ解消し得ることに着目して行なったもので、可変
靜翼r備えた軸流圧縮機において、可変靜減の前線付近
に圧力センサを設け、前縁付近の圧力分布?検出して流
れ状態を測定する手段?設け、測定した流れ状態に基づ
いて該可変静翼の取付角葡制碑し得るように構成したこ
とケ%徴とする。
次に、本発明の冥施例について、第4図乃至第14図を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
先ず第4図に実緋及び破線で示した従来装置に比較して
本実施例の概gを述べると、司変静典1に後述のごとく
複数個の圧力センザr設けるとともに、仮想線で示した
流れ対応型制御装置13′k設け、この制御装#.13
によって可変静翼駆動装置7?制御する。上記の司変静
翼駆動装置7は従来装置におけると同様の構成部材であ
る。
本実施例の概gを述べると、司変静典1に後述のごとく
複数個の圧力センザr設けるとともに、仮想線で示した
流れ対応型制御装置13′k設け、この制御装#.13
によって可変静翼駆動装置7?制御する。上記の司変静
翼駆動装置7は従来装置におけると同様の構成部材であ
る。
即ち、従来装置においでは、手動制御装置11、及び、
父に、プログラム制御装置12によって可変静R駆動装
置7金制(財)していたのに対し、本実泥例においてほ
流n対応型制御装置13によってpJ変静義駆動装置7
の制御會行なう。
父に、プログラム制御装置12によって可変静R駆動装
置7金制(財)していたのに対し、本実泥例においてほ
流n対応型制御装置13によってpJ変静義駆動装置7
の制御會行なう。
制御に必要なフィードバックは、次記のととく靜真1に
設けた複数個の圧カセンサによって行なう。
設けた複数個の圧カセンサによって行なう。
第5図は靜入1に設けた圧力センサ會下す一部断面図で
める。この靜ν41のK−K断面?第6図に、L−Lv
fr面ケ第7図に、M−M断面を第8図に、N−N断面
t第9図に、そ,f″Lぞれだす。
める。この靜ν41のK−K断面?第6図に、L−Lv
fr面ケ第7図に、M−M断面を第8図に、N−N断面
t第9図に、そ,f″Lぞれだす。
弟10図は、前記の流れ対応型制御装置13の構成ケ不
テブロンク図で、2は圧力変換器、3及び4は演算装胤
、14は袖正装置である。
テブロンク図で、2は圧力変換器、3及び4は演算装胤
、14は袖正装置である。
弟5図において、6はステンレスチューブ、5はテフロ
ンチューブで、このテフロンチューブ5は流れ対応型制
御装置の圧力変換器2に接絖してある。
ンチューブで、このテフロンチューブ5は流れ対応型制
御装置の圧力変換器2に接絖してある。
可変靜興1に設けた第7図のA穴[L−L断面)、第8
図17)B穴(M−M断而)、第9図のc穴(N−N断
面ノにて測足した全圧により、可変静数r後述のように
して最適な位直にiBII師する。A,B,C′Kに、
第5図に示す可変静翼1の翼部中央部に位置しておリ、
興部全域の平均的なcALれが測距可能である。各穴で
取り込まれた全圧は、ステ7Vスf−1−−7’6、及
び、5テフロンチューブ5を経て圧力変換器2へ得がt
し、寛気イぎ号に変換は11,る。
図17)B穴(M−M断而)、第9図のc穴(N−N断
面ノにて測足した全圧により、可変静数r後述のように
して最適な位直にiBII師する。A,B,C′Kに、
第5図に示す可変静翼1の翼部中央部に位置しておリ、
興部全域の平均的なcALれが測距可能である。各穴で
取り込まれた全圧は、ステ7Vスf−1−−7’6、及
び、5テフロンチューブ5を経て圧力変換器2へ得がt
し、寛気イぎ号に変換は11,る。
測尾の対象である全圧の分布は、第11図囚、第11図
[F])、又l″!.第11図(C)の内のいすれかの
状態に該蟲する。
[F])、又l″!.第11図(C)の内のいすれかの
状態に該蟲する。
第11図囚の状態は、流れが最適流入角に対してθ1た
け背伸にずれた状態であって、腹仰jに剥離を生じf丁
い流れであり失速につながる。この場合、第12図囚に
ボ丁ように、流t1に平行である八大の全圧が最も高く
、B穴,C穴と穴の方向がずれる程、全圧は小さくなる
。第11図LJO状態は、同図囚の状態とは全の場合で
あっで、流れが、最適流入角に剥離r生じ堂すく、やは
り失速につながる。この場合、第12図転)に示すよう
に流れに平行なC穴の全圧が最も高く、B穴,八穴と穴
の方向がすれる程全圧は小さくなる。第11図(J3)
は両者の中間の状態で、最適な流れの状態であり、弟1
2図(E)に示すこと〈、mtnに平行なB穴の全圧が
最も置く、八穴,C穴ともにその全圧は低い分布となる
,従って、A穴,B穴,C穴の全圧により、流れに対丁
る繞の位置が認識可能である。第10図に円くした演算
装置3により、X二A−B,Y=C−Bを計算し、演算
装置4によりX,Yの正負?判定し、可変靜難の回転角
奮決定丁る。弟11図囚の易合ほ、X冫o,y<oであ
り、θ1たけ迎え角を増加させる必侠があると判断さQ
る。
け背伸にずれた状態であって、腹仰jに剥離を生じf丁
い流れであり失速につながる。この場合、第12図囚に
ボ丁ように、流t1に平行である八大の全圧が最も高く
、B穴,C穴と穴の方向がずれる程、全圧は小さくなる
。第11図LJO状態は、同図囚の状態とは全の場合で
あっで、流れが、最適流入角に剥離r生じ堂すく、やは
り失速につながる。この場合、第12図転)に示すよう
に流れに平行なC穴の全圧が最も高く、B穴,八穴と穴
の方向がすれる程全圧は小さくなる。第11図(J3)
は両者の中間の状態で、最適な流れの状態であり、弟1
2図(E)に示すこと〈、mtnに平行なB穴の全圧が
最も置く、八穴,C穴ともにその全圧は低い分布となる
,従って、A穴,B穴,C穴の全圧により、流れに対丁
る繞の位置が認識可能である。第10図に円くした演算
装置3により、X二A−B,Y=C−Bを計算し、演算
装置4によりX,Yの正負?判定し、可変靜難の回転角
奮決定丁る。弟11図囚の易合ほ、X冫o,y<oであ
り、θ1たけ迎え角を増加させる必侠があると判断さQ
る。
第11図℃)の場合は、X(0,Y)Oでめり、U2た
け迎え角紮減少させる必要がるる。第11図(ト))の
場合は、入射角+−0の状態にあるので角度変更の必要
はないと判断さnる。又、上記のいずれにも該当しない
場合も、回転角はゼロとする。
け迎え角紮減少させる必要がるる。第11図(ト))の
場合は、入射角+−0の状態にあるので角度変更の必要
はないと判断さnる。又、上記のいずれにも該当しない
場合も、回転角はゼロとする。
次に、補正装置14により、スタガ角を0とした場合の
靜翼流出角が後流の動翼にとって損失の面から予め設定
された許容範囲に収まるかを確認し、その後駆動装置に
より、最適なスタガ角に可変静翼を制御する。又、補正
装置14が作動してもスタガ角が許容範囲におさまらな
い場合は、許容範囲内の最大値に設定し、次のステップ
に移る。第10図に示す制aillk毎秒2回程度で繰
り返し、可変静翼全最適な位置に制御する。
靜翼流出角が後流の動翼にとって損失の面から予め設定
された許容範囲に収まるかを確認し、その後駆動装置に
より、最適なスタガ角に可変静翼を制御する。又、補正
装置14が作動してもスタガ角が許容範囲におさまらな
い場合は、許容範囲内の最大値に設定し、次のステップ
に移る。第10図に示す制aillk毎秒2回程度で繰
り返し、可変静翼全最適な位置に制御する。
第13図囚は1段動翼入口の速度三角形、第・13図[
F])は1段靜翼入口の速度三角形をそれぞれ示す。実
肪は設計基準における速度三角形、破線は入口温度が高
い場合の速度三角形合例示している。Δσ1及びΔθ2
は、それぞれ設計基準と実際稼動時との流入角のズレで
ある。このように、細流機の静翼に関する作動条件は必
ずしも設計基準の通りではないが、本実施例においては
前述の作動により、それぞれの実際稼動条件に応じてス
タガ角が自動的に調節され、常に最適の状態で空気圧組
作動が行なわれる。
F])は1段靜翼入口の速度三角形をそれぞれ示す。実
肪は設計基準における速度三角形、破線は入口温度が高
い場合の速度三角形合例示している。Δσ1及びΔθ2
は、それぞれ設計基準と実際稼動時との流入角のズレで
ある。このように、細流機の静翼に関する作動条件は必
ずしも設計基準の通りではないが、本実施例においては
前述の作動により、それぞれの実際稼動条件に応じてス
タガ角が自動的に調節され、常に最適の状態で空気圧組
作動が行なわれる。
第14図は修正回転数とスタガ角との関糸?示す図表で
ある。
ある。
横軸は、気体条件の変化に応じて、軸流圧縮機の性能ケ
発揮させるための回転数の修正率を百分率で示し、縦軸
は上記の修正回転数に対応すべきスタガ角を示す。
発揮させるための回転数の修正率を百分率で示し、縦軸
は上記の修正回転数に対応すべきスタガ角を示す。
本図の実線のカーブは大気温度15℃(ISO)の場合
、破線のカーブは大気温度40℃の場合、鎖線のカーブ
は大気温−15℃の場合である。
、破線のカーブは大気温度40℃の場合、鎖線のカーブ
は大気温−15℃の場合である。
上記のこと〈、軸流圧縮機の性能?発揮させるためには
大気温に応じたスタガ角の調整が必要であるが、本実施
例によfLばこうした調整もすべて自動的に行なわれる
。
大気温に応じたスタガ角の調整が必要であるが、本実施
例によfLばこうした調整もすべて自動的に行なわれる
。
以上詳述したように、本発明の可変靜真駆動制御装t6
は、可変静翼?備えた細流圧縮機において、可変静繞の
前縁付近に圧カセンサt設け、前縁付近の圧力分布を検
出して流れ状態を測定する手段を設け、測定した流れ状
態に基づいて該可変靜翼の取付角を制御し得るように構
成することにより、可喪靜翼?有する細流型の圧縮機に
おいて、可変靜挑のスタガ角kKれ状態に応じて最適ス
タガ角となるように制偶することができ、従って細流圧
縮機の向率向上に負献するのみでなく、旋回失速やサー
ジングの発生を防止して安定した運転を可能ならしめる
という優れた実川的効果がある。前記の実施例について
実験した結果、入口温度40℃において、従来装置に比
し、起動時で2%、定格時で1%の圧縮機効率改善が確
認された。
は、可変静翼?備えた細流圧縮機において、可変静繞の
前縁付近に圧カセンサt設け、前縁付近の圧力分布を検
出して流れ状態を測定する手段を設け、測定した流れ状
態に基づいて該可変靜翼の取付角を制御し得るように構
成することにより、可喪靜翼?有する細流型の圧縮機に
おいて、可変靜挑のスタガ角kKれ状態に応じて最適ス
タガ角となるように制偶することができ、従って細流圧
縮機の向率向上に負献するのみでなく、旋回失速やサー
ジングの発生を防止して安定した運転を可能ならしめる
という優れた実川的効果がある。前記の実施例について
実験した結果、入口温度40℃において、従来装置に比
し、起動時で2%、定格時で1%の圧縮機効率改善が確
認された。
第1図は産業ガスタービンの可変静翼制御図、第2図は
航空川ガスタービンの可変靜翼制御図、弟3図は司変静
翼?有する圧縮機の断面図、第4図は可変静真の駆動機
構を示すブロンク図、第5図乃至第12図は本発明の可
変靜減駆動制御装置の一央施例をボし、第5図は静興の
一部断面図、第6図は第5図のK−K@面図、第7図ほ
同1,−L断面図、第8図は同M−M断面図、第9図は
同N−N断面図、第10図は制御系統図、第11図■,
(ト)),(0は流れ状態の説明図、第12図囚.CB
),<C)は圧力分布を示す図表である。弟13図囚,
CB)は流体の速度三角形?表わす図表、第14図は修
正回転数とスタガ角との関1,Gk示す図表である。 1・・・可変静翼、2・・・圧力変換器、3,4・・・
演算装置、5・・・デフロンチューブ、6・・・ステン
Vスチューブ、7・・・可変静翼駆動装置、8・・・ロ
ー夕、9・・・ケーシング、10・・・gdJ翼、11
・・・手動制御装瓢、12・・・グロクラム制御装置、
13・・・流れ対応型制御装置、14・・・補正装置。 代理人弁理士高檎明襦 −183− 184
航空川ガスタービンの可変靜翼制御図、弟3図は司変静
翼?有する圧縮機の断面図、第4図は可変静真の駆動機
構を示すブロンク図、第5図乃至第12図は本発明の可
変靜減駆動制御装置の一央施例をボし、第5図は静興の
一部断面図、第6図は第5図のK−K@面図、第7図ほ
同1,−L断面図、第8図は同M−M断面図、第9図は
同N−N断面図、第10図は制御系統図、第11図■,
(ト)),(0は流れ状態の説明図、第12図囚.CB
),<C)は圧力分布を示す図表である。弟13図囚,
CB)は流体の速度三角形?表わす図表、第14図は修
正回転数とスタガ角との関1,Gk示す図表である。 1・・・可変静翼、2・・・圧力変換器、3,4・・・
演算装置、5・・・デフロンチューブ、6・・・ステン
Vスチューブ、7・・・可変静翼駆動装置、8・・・ロ
ー夕、9・・・ケーシング、10・・・gdJ翼、11
・・・手動制御装瓢、12・・・グロクラム制御装置、
13・・・流れ対応型制御装置、14・・・補正装置。 代理人弁理士高檎明襦 −183− 184
Claims (1)
- 1.可変静一奮備えた軸流圧縮機において、可変靜翼の
前縁付近に圧力七ンサを設け、前縁付近の圧力分布全検
出して流れ状態を測定する手段を設け、測定した流れ状
態に基ついて該可変静翼の取付角を制御し得るように構
成したことを特徴とする可変静汎駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069905A JPS59196929A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 可変静翼駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069905A JPS59196929A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 可変静翼駆動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196929A true JPS59196929A (ja) | 1984-11-08 |
Family
ID=13416175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58069905A Pending JPS59196929A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 可変静翼駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196929A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3203054A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-09 | General Electric Company | Controlling a gas turbine engine to account for airflow distortion |
| JP2017141820A (ja) * | 2016-02-02 | 2017-08-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンエンジンの気流の乱れ調節 |
| JP2017180456A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンエンジンにおける気流歪曲を調整するためのバルブ付き空気流通路アセンブリ |
| US10753278B2 (en) | 2016-03-30 | 2020-08-25 | General Electric Company | Translating inlet for adjusting airflow distortion in gas turbine engine |
| US10794281B2 (en) | 2016-02-02 | 2020-10-06 | General Electric Company | Gas turbine engine having instrumented airflow path components |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP58069905A patent/JPS59196929A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3203054A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-09 | General Electric Company | Controlling a gas turbine engine to account for airflow distortion |
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