JPS63147933A - ガスタービンエンジン内に於けるサージ条件の発生状態より回復する方法及び装置 - Google Patents
ガスタービンエンジン内に於けるサージ条件の発生状態より回復する方法及び装置Info
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- JPS63147933A JPS63147933A JP62295009A JP29500987A JPS63147933A JP S63147933 A JPS63147933 A JP S63147933A JP 62295009 A JP62295009 A JP 62295009A JP 29500987 A JP29500987 A JP 29500987A JP S63147933 A JPS63147933 A JP S63147933A
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- F02C9/48—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/10—Purpose of the control system to cope with, or avoid, compressor flow instabilities
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (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】
産業上の利用分野
本発明は、ガスタービンエンジン内に於けるサージを制
御するための方法及び装置に係る。
御するための方法及び装置に係る。
従来の技術
サージはターボ機械の圧縮機内に於て生じる状態であっ
て、回転する圧縮機ブレード又はファンブレードがその
表面の少なくとも一部に於て空気力学的失速状態になる
ことである。サージはターボ機械の圧縮機へ流入する空
気流の不安定性（乱流）、過剰の背圧、角速度の急激な
変化等により発生される。軸流ターボ圧縮機のロータ段
山に於けるサージ条件により生じる流れの不安定性によ
り、その条件の激しさに応じて隣接する段にサージが惹
起される。
て、回転する圧縮機ブレード又はファンブレードがその
表面の少なくとも一部に於て空気力学的失速状態になる
ことである。サージはターボ機械の圧縮機へ流入する空
気流の不安定性（乱流）、過剰の背圧、角速度の急激な
変化等により発生される。軸流ターボ圧縮機のロータ段
山に於けるサージ条件により生じる流れの不安定性によ
り、その条件の激しさに応じて隣接する段にサージが惹
起される。
ガスタービンエンジンの圧縮機にかがるサージが発生す
ることはエンジンの設計者やオペレータによく知れてい
る。例えば米国特許第３，８６８゜６２５号、同第４，
１１７，６６８号、同第４゜５９４．０５０号に記載さ
れている如く、サージ条件の発生を検出する種々の装置
が従来よりよく知られている。かかる検出装置はエンジ
ンの空気流の方向及び速度、エンジンのロータ速度の変
化率、空気人口に於ける温度変化を検出し、これにより
サージ条件の発生及び継続を正確に且迅速に表示する。
ることはエンジンの設計者やオペレータによく知れてい
る。例えば米国特許第３，８６８゜６２５号、同第４，
１１７，６６８号、同第４゜５９４．０５０号に記載さ
れている如く、サージ条件の発生を検出する種々の装置
が従来よりよく知られている。かかる検出装置はエンジ
ンの空気流の方向及び速度、エンジンのロータ速度の変
化率、空気人口に於ける温度変化を検出し、これにより
サージ条件の発生及び継続を正確に且迅速に表示する。
運転状態にあるガスタービンエンジン内にサージ条件が
発生することは常にオペレータにとって関心事であるが
、この関心はサージ条件の発生によりエンジンの推力が
低下され、従って航空機の全体としての性能が低下され
ることの多い航空機の推進の用途に於て最も著しい。推
力の低下の有害な結果が複エンジン航空機の場合よりも
激しいＩｌｌエンジン航空機に於ては、サージの発生は
更に一層重大な関心事である。また単エンジン航空機は
一般に或る与えられたエンジン構造について最大の性能
レベルにて運転されるよう設計されており、アフタバー
ナ型の推力増強装置が装備されることが多い。かかる構
造は、サージ条件の発生の虞れを低減すべく運転上のよ
り大きい安全マージンが与えられた商業用規格のエンジ
ンよりもサージ条件が発生し品いものである。
発生することは常にオペレータにとって関心事であるが
、この関心はサージ条件の発生によりエンジンの推力が
低下され、従って航空機の全体としての性能が低下され
ることの多い航空機の推進の用途に於て最も著しい。推
力の低下の有害な結果が複エンジン航空機の場合よりも
激しいＩｌｌエンジン航空機に於ては、サージの発生は
更に一層重大な関心事である。また単エンジン航空機は
一般に或る与えられたエンジン構造について最大の性能
レベルにて運転されるよう設計されており、アフタバー
ナ型の推力増強装置が装備されることが多い。かかる構
造は、サージ条件の発生の虞れを低減すべく運転上のよ
り大きい安全マージンが与えられた商業用規格のエンジ
ンよりもサージ条件が発生し品いものである。
従来技術に於ては、サージを生じているエンジンを正常
な運転状態に戻すためには、一般に運転状態にあるエン
ジンの運転を完全に停止させ、サージ条件が排除された
後にエンジンを再始動させることが必要である。かかる
対応策は有効なものではあるが、上述の如く推力が失わ
れるので多くの航空機の用途に於ては好ましくない。従
来の一つの回復装置が米国特許第４，１１８，９２６号
に記載されており、この米国特許に於ては、エンジンの
運転停止後にエンジンを再始動させる手段を含む失速検
出装置が設けられている。この米国特許の回復装置の価
値は、サージ条件が排除されたことが確認された時にす
ぐにエンジンが自動的に再始動されることにある。
な運転状態に戻すためには、一般に運転状態にあるエン
ジンの運転を完全に停止させ、サージ条件が排除された
後にエンジンを再始動させることが必要である。かかる
対応策は有効なものではあるが、上述の如く推力が失わ
れるので多くの航空機の用途に於ては好ましくない。従
来の一つの回復装置が米国特許第４，１１８，９２６号
に記載されており、この米国特許に於ては、エンジンの
運転停止後にエンジンを再始動させる手段を含む失速検
出装置が設けられている。この米国特許の回復装置の価
値は、サージ条件が排除されたことが確認された時にす
ぐにエンジンが自動的に再始動されることにある。
モータにより駆動されるターボ圧縮機に於けるサージを
検出し制御する他の一つの方法が米国特許第４，５９４
，０５１号に記載されている。この米国特許の装置は温
度を検出することによるサージ検出装置、及び圧縮機内
に於けるサージ条件の検出後にターボ圧縮機を大気に連
通接続するサージ防止制御バイパス弁を含んでいる。こ
の米国特許の装置は独立の原動機により駆動されるプロ
セス用圧縮機に対するものであり、従って航空機の推進
の用途にそのまま適用することはできないものである。
検出し制御する他の一つの方法が米国特許第４，５９４
，０５１号に記載されている。この米国特許の装置は温
度を検出することによるサージ検出装置、及び圧縮機内
に於けるサージ条件の検出後にターボ圧縮機を大気に連
通接続するサージ防止制御バイパス弁を含んでいる。こ
の米国特許の装置は独立の原動機により駆動されるプロ
セス用圧縮機に対するものであり、従って航空機の推進
の用途にそのまま適用することはできないものである。
従って当技術分野に於て必要とされているものは、エン
ジンを完全に運転停止し再始動させることなくサージを
生じているガスタービンエンジンを正常な運転状態に戻
すための方法及び装置である。
ジンを完全に運転停止し再始動させることなくサージを
生じているガスタービンエンジンを正常な運転状態に戻
すための方法及び装置である。
発明の概要
従って本発明の一つの目的は、サージを生じているガス
タービンエンジンの回復性を向上させる方法及び装置を
１ｒｌ共することである。
タービンエンジンの回復性を向上させる方法及び装置を
１ｒｌ共することである。
本発明の他の一つの目的は、サージ条件を検出するとエ
ンジンの現在の出力パワーを検出し、そのことに応答し
て複数の可能なエンジン制御動作を選定する方法及び装
置を提供することである。
ンジンの現在の出力パワーを検出し、そのことに応答し
て複数の可能なエンジン制御動作を選定する方法及び装
置を提供することである。
本発明によれば、ガスタービンエンジンの出力パワーの
現在のレベルがサージ条件を検出したときに判定される
。出力パワーレベルに応答して、エンジンの好ましから
ざる運転停止及び再始動を回避しつつエンジンのサージ
条件よりの回復の可能性を増大させるようエンジンの制
御可能なパラメータが変化される。
現在のレベルがサージ条件を検出したときに判定される
。出力パワーレベルに応答して、エンジンの好ましから
ざる運転停止及び再始動を回避しつつエンジンのサージ
条件よりの回復の可能性を増大させるようエンジンの制
御可能なパラメータが変化される。
エンジンの現在の出力パワーレベルの判定は、エンジン
内の可変位置圧縮機ベーンの位置を検出すること、推力
増強装置へ供給される燃料の流量を検出すること、若し
くはエンジンの現在の運転状勅を示す他のエンジン運転
パラメータを検出することを含んでいる。エンジンの現
在の出力パワーレベルに応答して、本発明の方法及び装
置はエンジンを完全に運転停止し再始動することなくエ
ンジンを正常な運転状態に回復させるための複数の補正
制御動作を選定する。
内の可変位置圧縮機ベーンの位置を検出すること、推力
増強装置へ供給される燃料の流量を検出すること、若し
くはエンジンの現在の運転状勅を示す他のエンジン運転
パラメータを検出することを含んでいる。エンジンの現
在の出力パワーレベルに応答して、本発明の方法及び装
置はエンジンを完全に運転停止し再始動することなくエ
ンジンを正常な運転状態に回復させるための複数の補正
制御動作を選定する。
かかる制御動作としては、例えば低エンジン出力パワー
レベルに於て検出されたサージに応答してエンジンへ供
給される燃料の流量を低減すること、推力増強装置が作
動されている状態に於て検出された継続的なサージ条件
に応答して推力増強装置へ供給される燃料の流れを遮断
すること、又はエンジンの現在の運転状態に対応する他
の有益な制御動作がある。
レベルに於て検出されたサージに応答してエンジンへ供
給される燃料の流量を低減すること、推力増強装置が作
動されている状態に於て検出された継続的なサージ条件
に応答して推力増強装置へ供給される燃料の流れを遮断
すること、又はエンジンの現在の運転状態に対応する他
の有益な制御動作がある。
以下に添付の図を参照しうつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
実施例
添付の図、特にガスタービンエンジン１０を射口的に示
す第１図に於て、エンジン１０は軸流圧縮機セクション
１８内へ流入する空気流１４を受ける入口と、軸線方向
中央の燃焼器セクション１６と、軸線方向後方のタービ
ンセクション２０とを有している。この第１図に示され
たガスタービンエンジンの構造はタービンセクション２
０の出口に固定され可変面積排気ノズル２４を含む推力
増強装置２２をも含んでいる。
す第１図に於て、エンジン１０は軸流圧縮機セクション
１８内へ流入する空気流１４を受ける入口と、軸線方向
中央の燃焼器セクション１６と、軸線方向後方のタービ
ンセクション２０とを有している。この第１図に示され
たガスタービンエンジンの構造はタービンセクション２
０の出口に固定され可変面積排気ノズル２４を含む推力
増強装置２２をも含んでいる。
燃焼器セクション１６及び増強装置２２はそれぞれマニ
ホールド２６及び２８を経て制御可能な流量の燃料を受
けるようになっている。各マニホールド２６及び２８へ
供給される燃料の流量は対応する弁３０及び３２により
制御される。エンジンへ供給される燃料の流れはメイン
燃料ポンプ３４等により供給される。
ホールド２６及び２８を経て制御可能な流量の燃料を受
けるようになっている。各マニホールド２６及び２８へ
供給される燃料の流量は対応する弁３０及び３２により
制御される。エンジンへ供給される燃料の流れはメイン
燃料ポンプ３４等により供給される。
エンジン１０の圧縮機セクション１８内に存在するサー
ジ条件を検出しサージ条件よりの回復を指揮する制御装
置３８も第１図に示されている。
ジ条件を検出しサージ条件よりの回復を指揮する制御装
置３８も第１図に示されている。
制御装置３８は、温度、圧力、ロータの角速度の変化、
又はエンジン１０内のサージ条件の発生を正確に且タイ
ムリーに表示する従来より公知の他のパラメータを使用
するサージ検出装置３６を含んでいる。
又はエンジン１０内のサージ条件の発生を正確に且タイ
ムリーに表示する従来より公知の他のパラメータを使用
するサージ検出装置３６を含んでいる。
ガスタービンエンジン１０の圧縮機１８内のサージは種
々の出力パワーレベル及び運転条件下に於て発生し、か
かるサージ条件より回復するための最良の方法はエンジ
ンの現在の運転条件に応じて異なることが解った。例え
ば比較的低いパワーレベル（５０％未満のエンジン出力
パワー又は推力）に於けるサージの発生に対しては、エ
ンジンの燃焼器セクション１６へ供給される燃料の流量
を低減することにより最も良好に対処される。また推力
増強装置２２の作動中に発生する圧縮機のサージを補正
する最良の制御動作は、増力装置へ供給される燃料の流
れを遮断し、これによりタービンの排気圧力を低減し、
エンジンに適正な運転状態を回復させることである。
々の出力パワーレベル及び運転条件下に於て発生し、か
かるサージ条件より回復するための最良の方法はエンジ
ンの現在の運転条件に応じて異なることが解った。例え
ば比較的低いパワーレベル（５０％未満のエンジン出力
パワー又は推力）に於けるサージの発生に対しては、エ
ンジンの燃焼器セクション１６へ供給される燃料の流量
を低減することにより最も良好に対処される。また推力
増強装置２２の作動中に発生する圧縮機のサージを補正
する最良の制御動作は、増力装置へ供給される燃料の流
れを遮断し、これによりタービンの排気圧力を低減し、
エンジンに適正な運転状態を回復させることである。
上述の各制御動作は対応するエンジン運転条件に対して
は好適なものであるが、対応するエンジン出力パワーレ
ベル又は運転条件以外のレベルや条件に適用するには全
く不適切なものであることが理解されよう。例えばエン
ジンの燃焼器セクション１６へ供給される燃料の流量を
低減することは、比較的高い出力パワーレベル（５０％
以上の出力パワー又は推力）に於ては、エンジンの運転
中に生じるサージ条件を悪化させる。同様に増力装置が
作動されていない状態に於てサージ条件に応答して増力
装置へ供給される燃料を遮断する制御動作は、増力装置
へ供給される燃料が元々零であるので有効ではない。
は好適なものであるが、対応するエンジン出力パワーレ
ベル又は運転条件以外のレベルや条件に適用するには全
く不適切なものであることが理解されよう。例えばエン
ジンの燃焼器セクション１６へ供給される燃料の流量を
低減することは、比較的高い出力パワーレベル（５０％
以上の出力パワー又は推力）に於ては、エンジンの運転
中に生じるサージ条件を悪化させる。同様に増力装置が
作動されていない状態に於てサージ条件に応答して増力
装置へ供給される燃料を遮断する制御動作は、増力装置
へ供給される燃料が元々零であるので有効ではない。
従って本発明による制御装置３８は、圧縮機セクション
１８内のサージ条件の発生及びエンジンの現在の出力パ
ワーレベルに応答してエンジンが比較的高い（５０％以
上の定格推力又は出力パワー）にて運転しているか、低
い（５０９ｃｉ未満又はそれに等しい定格推力又は出力
パワー）レベルにて運転しているかを判定する出力パワ
ーレベル判定装置４０を釘している。かかる判定の結果
４２は第１図に於て射口的に示された制御動作装置４４
により使用され、装置４４は燃焼器の燃料制御弁３０の
如き適当なエンジン制御装置、増力装置の燃料制御弁３
２、増力装置のノズル面積制御アクチュエータ４６をサ
ージ条件よりエンジン１０を回復させるよう制御する。
１８内のサージ条件の発生及びエンジンの現在の出力パ
ワーレベルに応答してエンジンが比較的高い（５０％以
上の定格推力又は出力パワー）にて運転しているか、低
い（５０９ｃｉ未満又はそれに等しい定格推力又は出力
パワー）レベルにて運転しているかを判定する出力パワ
ーレベル判定装置４０を釘している。かかる判定の結果
４２は第１図に於て射口的に示された制御動作装置４４
により使用され、装置４４は燃焼器の燃料制御弁３０の
如き適当なエンジン制御装置、増力装置の燃料制御弁３
２、増力装置のノズル面積制御アクチュエータ４６をサ
ージ条件よりエンジン１０を回復させるよう制御する。
サージ条件より回復するための本発明による装置の中殻
をなすものはエンジンの現在の出力パワーレベルの判定
である。判定される出力パワーレベルは正確でなければ
ならないので、エンジンのパワーレバーやスロットル（
図示せず）を使用することはできない。何故ならば、パ
ワーレバーは実際のエンジン条件以外のエンジンオペレ
ータにより必要とされる出力パワーを表示するにすぎな
いからである。相対的なエンジン出力パワーレベルを非
常に正確に表示することが解っている一つの物理的なエ
ンジンパラメータは、可変角度圧縮機ベーン４８の位置
である。各ベーン５０は典型的には圧縮機セクション１
８を囲繞するリング５２により一体的に回動される。可
変角度ベーン４８の位置は、ロータ速度、エンジンの圧
力比、燃焼器圧力等の如き複数の現在のンジン運転パラ
メータに基いてエンジン制御装置（図示せず）によりス
ケジュール制御される。ベーンの位置はエンジンの出力
量、従って出力パワーの正確な指標である。
をなすものはエンジンの現在の出力パワーレベルの判定
である。判定される出力パワーレベルは正確でなければ
ならないので、エンジンのパワーレバーやスロットル（
図示せず）を使用することはできない。何故ならば、パ
ワーレバーは実際のエンジン条件以外のエンジンオペレ
ータにより必要とされる出力パワーを表示するにすぎな
いからである。相対的なエンジン出力パワーレベルを非
常に正確に表示することが解っている一つの物理的なエ
ンジンパラメータは、可変角度圧縮機ベーン４８の位置
である。各ベーン５０は典型的には圧縮機セクション１
８を囲繞するリング５２により一体的に回動される。可
変角度ベーン４８の位置は、ロータ速度、エンジンの圧
力比、燃焼器圧力等の如き複数の現在のンジン運転パラ
メータに基いてエンジン制御装置（図示せず）によりス
ケジュール制御される。ベーンの位置はエンジンの出力
量、従って出力パワーの正確な指標である。
或る特定のエンジン構造に於ては、リア圧縮機内の可変
角度ベーンの角度は、エンジン軸線に対する角度で見て
、地上でのアイドル運転（最小パワー）に於ける一３５
＠より最大推力（最大パワー）に於ける＋４″まで変化
する。高出力パワーレベルと低出力パワーレベルとの間
の境界線は一２０°であり、従って制御動作装置４４の
ための出力パワーレベル信号４２を形成するために高−
低出力パワーレベル判定装置４０により使用されてよい
明瞭な一つの物理的パラメータである。
角度ベーンの角度は、エンジン軸線に対する角度で見て
、地上でのアイドル運転（最小パワー）に於ける一３５
＠より最大推力（最大パワー）に於ける＋４″まで変化
する。高出力パワーレベルと低出力パワーレベルとの間
の境界線は一２０°であり、従って制御動作装置４４の
ための出力パワーレベル信号４２を形成するために高−
低出力パワーレベル判定装置４０により使用されてよい
明瞭な一つの物理的パラメータである。
他の一つの重要なパラメータは増力装置２２の運転状態
である。この状態は増力装置の燃料マニホールド２８へ
供給される燃料の流量により最も良好に示され、マニホ
ールド２８へ供給される燃料の流量は増力装置の燃料制
御弁３２の位置により最も良好に示される。従ってエン
ジンの出力パワーレベル判定装置４０はこのパラメータ
をも検出し、その情報を上述の如く使用する。
である。この状態は増力装置の燃料マニホールド２８へ
供給される燃料の流量により最も良好に示され、マニホ
ールド２８へ供給される燃料の流量は増力装置の燃料制
御弁３２の位置により最も良好に示される。従ってエン
ジンの出力パワーレベル判定装置４０はこのパラメータ
をも検出し、その情報を上述の如く使用する。
第２図に於て、ガスタービンエンジン１０に於けるサー
ジ条件より回復するための一つの可能な論理シーケンス
について詳細に説明する。図示の論理シーケンスは或る
エンジン構造について最適のものであるが、本発明の範
囲内にて修正され変更されてよいものである。図示の論
理図は増力装置を輸えたガスタービンエンジンに適して
いるが、増力装置に対応するステップを省略することに
より増力装置を備えていないエンジン構造にも適用され
てよい。
ジ条件より回復するための一つの可能な論理シーケンス
について詳細に説明する。図示の論理シーケンスは或る
エンジン構造について最適のものであるが、本発明の範
囲内にて修正され変更されてよいものである。図示の論
理図は増力装置を輸えたガスタービンエンジンに適して
いるが、増力装置に対応するステップを省略することに
より増力装置を備えていないエンジン構造にも適用され
てよい。
第２図に示された論理シーケンスはサージ検出判定ステ
ップ４８より開晒する。本発明による装置は明確なサー
ジの表示が受信されるまでは何らの動作を行わない。次
いで本発明の装置及び方法の制御は明確なサージの表示
５０を経て高−低出力パワーレベル判定ステップ５２へ
進み、該ステップに於てはリア圧縮機の可変角度ベーン
４８の位置が判別される。或る特定のエンジンに於て可
変角度ベーンの角度が一２０°未満又はこれに等しい場
合には、エンジンの出力パワーレベルは低出力パワーの
サージ条件であると判別され（ステップ５４）、制御動
作装置４４がすぐに作動してエンジンを正常な運転状態
に戻すのに最も有効な動作であることが解っているエン
ジンへの燃料の流量の低減を行う（ステップ５６）。
ップ４８より開晒する。本発明による装置は明確なサー
ジの表示が受信されるまでは何らの動作を行わない。次
いで本発明の装置及び方法の制御は明確なサージの表示
５０を経て高−低出力パワーレベル判定ステップ５２へ
進み、該ステップに於てはリア圧縮機の可変角度ベーン
４８の位置が判別される。或る特定のエンジンに於て可
変角度ベーンの角度が一２０°未満又はこれに等しい場
合には、エンジンの出力パワーレベルは低出力パワーの
サージ条件であると判別され（ステップ５４）、制御動
作装置４４がすぐに作動してエンジンを正常な運転状態
に戻すのに最も有効な動作であることが解っているエン
ジンへの燃料の流量の低減を行う（ステップ５６）。
可変角度ベーンの角度が一２０°よりも高い場合には、
エンジンは高出力パワーレベルにて運転しているものと
判別され、本発明の装置及び方法の制御は遅延フラグ（
これについては後に詳細に説明する）の状態をチェック
するステップ５８へ進む。遅延フラグが０（制御論理ル
ープを通る第一のパスを示す）である場合には、本発明
の装置及び方法の制御は増力装置の作動状態を判別する
ステップ６０へ進む。燃料が増力装置へ供給されていな
い（増力装置が作動していない状態を示す）場合には、
ステップ６２に於て増力装置が作動されていない場合に
於ける高出力パワーレベルのサージ条件より回復するた
めの適１ニアＪな制御動作が行われる。
エンジンは高出力パワーレベルにて運転しているものと
判別され、本発明の装置及び方法の制御は遅延フラグ（
これについては後に詳細に説明する）の状態をチェック
するステップ５８へ進む。遅延フラグが０（制御論理ル
ープを通る第一のパスを示す）である場合には、本発明
の装置及び方法の制御は増力装置の作動状態を判別する
ステップ６０へ進む。燃料が増力装置へ供給されていな
い（増力装置が作動していない状態を示す）場合には、
ステップ６２に於て増力装置が作動されていない場合に
於ける高出力パワーレベルのサージ条件より回復するた
めの適１ニアＪな制御動作が行われる。
高出力パワーレベルのサージはエンジンの制御動作によ
っては影響を受けない航空機の外部流れ条件により誘発
されることが多いので、第２図の論理図には動作は示さ
れていない。一つの例は、エンジンナセル（図示せず）
の入口孔へ流入する空気が入口孔のリップより剥離し、
乱流状態の再循環流としてエンジン人口１２へ流入し、
コレニより圧縮機セクション１８内に失速を発生させる
高速度での方向転換や急激な上昇である。かかる条件下
に於ては、最良の補正制御動作はエンジンへ供給される
燃料の流量及び増力装置が作動されていない状態での推
力レベルを維持し、エンジンへ流入する空気が滑らかに
流れるよう航空機の仰角を補正することである。このス
テップは何らの動作も行われない制御動作として示され
ているが、本発明の方法及び装置の制御フローは、増力
装置が作動されていない状態に於ける高出力パワーレベ
ルのサージ条件より回復するために開発され又は現在使
用されている任意の好適な制御動作、例えば増力装置の
可変面積ノズル２４の面積を変化させたり、可変角度圧
縮機ベーン４８の角度を変更したりすることを開始する
に必要な区別されたステップ６２を含んでいる。
っては影響を受けない航空機の外部流れ条件により誘発
されることが多いので、第２図の論理図には動作は示さ
れていない。一つの例は、エンジンナセル（図示せず）
の入口孔へ流入する空気が入口孔のリップより剥離し、
乱流状態の再循環流としてエンジン人口１２へ流入し、
コレニより圧縮機セクション１８内に失速を発生させる
高速度での方向転換や急激な上昇である。かかる条件下
に於ては、最良の補正制御動作はエンジンへ供給される
燃料の流量及び増力装置が作動されていない状態での推
力レベルを維持し、エンジンへ流入する空気が滑らかに
流れるよう航空機の仰角を補正することである。このス
テップは何らの動作も行われない制御動作として示され
ているが、本発明の方法及び装置の制御フローは、増力
装置が作動されていない状態に於ける高出力パワーレベ
ルのサージ条件より回復するために開発され又は現在使
用されている任意の好適な制御動作、例えば増力装置の
可変面積ノズル２４の面積を変化させたり、可変角度圧
縮機ベーン４８の角度を変更したりすることを開始する
に必要な区別されたステップ６２を含んでいる。
燃料の流量が増力装置の燃料制御弁３２の位置により決
定される増力装置の作動状態については、増力装置２２
の最初の非作動中に生じるサージ条件の如き一時的なサ
ージ条件よりエンジン１０及び増力装置２２が回復し得
るよう、本発明の方法及び装置の制御に於てはステップ
６４に於て所定時間の遅延が与えられる。特定のエンジ
ン構造に応じて０．２〜０．３秒の範囲であるかかる遅
延は、一時的なサージ条件を除去するに充分な時間であ
る。かかる条件の状態を決定すべく、本発明の装置は１
に等しい遅延フラグを設定し、しかる後サージ検出判別
ステップ４８へ戻る。サージが解消すると、遅延フラグ
は０にリセットされ、何らの動作も行われない。サージ
がエンジン内に存在する状態が継続している場合には、
本発明の装装置及び方法の制御はエンジン１０が高出力
パワーレベルにて運転しているものと判別する（ステッ
プ５２）。しかし次の遅延フラグ判別ステップ５８に於
ては、遅延フラグがサージ条件が継続的に生じているこ
とを示す１に等しいものと判別され、これにより増力装
置が作動されている状態での高出力パワーレベルのサー
ジ条件が存在する旨の判別が行なわれる。かかる増力装
置が作動されている状態での高出力パワーレベルのサー
ジに対する適正な応答は、増力装置へ供給される燃料の
流れをすぐに遮断し、これによりエンジンのタービンセ
クションの出口圧力を低下させ、圧縮機セクション１８
内に於ける流れ条件が通常の条件に回復し得るようにす
ることである（ステップ６８）。
定される増力装置の作動状態については、増力装置２２
の最初の非作動中に生じるサージ条件の如き一時的なサ
ージ条件よりエンジン１０及び増力装置２２が回復し得
るよう、本発明の方法及び装置の制御に於てはステップ
６４に於て所定時間の遅延が与えられる。特定のエンジ
ン構造に応じて０．２〜０．３秒の範囲であるかかる遅
延は、一時的なサージ条件を除去するに充分な時間であ
る。かかる条件の状態を決定すべく、本発明の装置は１
に等しい遅延フラグを設定し、しかる後サージ検出判別
ステップ４８へ戻る。サージが解消すると、遅延フラグ
は０にリセットされ、何らの動作も行われない。サージ
がエンジン内に存在する状態が継続している場合には、
本発明の装装置及び方法の制御はエンジン１０が高出力
パワーレベルにて運転しているものと判別する（ステッ
プ５２）。しかし次の遅延フラグ判別ステップ５８に於
ては、遅延フラグがサージ条件が継続的に生じているこ
とを示す１に等しいものと判別され、これにより増力装
置が作動されている状態での高出力パワーレベルのサー
ジ条件が存在する旨の判別が行なわれる。かかる増力装
置が作動されている状態での高出力パワーレベルのサー
ジに対する適正な応答は、増力装置へ供給される燃料の
流れをすぐに遮断し、これによりエンジンのタービンセ
クションの出口圧力を低下させ、圧縮機セクション１８
内に於ける流れ条件が通常の条件に回復し得るようにす
ることである（ステップ６８）。
次いでステップ７０に於て遅延フラグが０に設定され、
これにより本発明の装置はエンジンの運転状態を継続的
に検出しｉする状態になる。
これにより本発明の装置はエンジンの運転状態を継続的
に検出しｉする状態になる。
上述の如き装置の価値は、基準となる（制御されない場
合の）サージ回復率が０であるのに対し、５０〜１００
％のサージ回復率を達成した多数のエンジン試験に於て
確認されている。
合の）サージ回復率が０であるのに対し、５０〜１００
％のサージ回復率を達成した多数のエンジン試験に於て
確認されている。
かくして本発明の方法及び装置は制御回路論理に価値あ
る付加を行い、また従来の失速回復方法及び装置よりも
エンジンの信頼性及び運転性を大幅に向上させるもので
ある。
る付加を行い、また従来の失速回復方法及び装置よりも
エンジンの信頼性及び運転性を大幅に向上させるもので
ある。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
第１図は増力装置を備えたガスタービンエンジン及び本
発明によるサージ条件回復装置を示す射口である。 第２図は複数のエンジン出力パワーレベルを識別し、サ
ージ条件に応答して適切な制御動作を選定する一つの論
理図を示している。 １０・・・ガスタービンエンジン、１２・・・入口、１
４・・・空気流、１６・・・燃焼器セクション、１８・
・・圧縮機セクション、２０・・・タービンセクション
、２２・・・推力増強装置、２４・・・排気ノズル、２
６．２８・・・マニホールド、３０，３２・・・弁、３
４・・・メイン燃料ポンプ、３６・・・サージ検出装置
、３８・・・制御装置、４０・・・出力パワーレベル判
定装置、４４・・・制御動作装置、４６・・・アクチュ
エータ、４８・・・圧縮機ベーン、５０・・・ベーン 特許出願人 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション
発明によるサージ条件回復装置を示す射口である。 第２図は複数のエンジン出力パワーレベルを識別し、サ
ージ条件に応答して適切な制御動作を選定する一つの論
理図を示している。 １０・・・ガスタービンエンジン、１２・・・入口、１
４・・・空気流、１６・・・燃焼器セクション、１８・
・・圧縮機セクション、２０・・・タービンセクション
、２２・・・推力増強装置、２４・・・排気ノズル、２
６．２８・・・マニホールド、３０，３２・・・弁、３
４・・・メイン燃料ポンプ、３６・・・サージ検出装置
、３８・・・制御装置、４０・・・出力パワーレベル判
定装置、４４・・・制御動作装置、４６・・・アクチュ
エータ、４８・・・圧縮機ベーン、５０・・・ベーン 特許出願人 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション
Claims (2)
- （１）或る出力パワー範囲内にて運転しているガスター
ビンエンジン内に於けるサージ条件の発生状態より回復
する方法にして、 サージ条件の発生を検出する過程と、 前記出力パワー範囲内に於ける現在の出力パワーレベル
を判定する過程と、 前記検出されたサージ条件及び前記現在の出力パワーレ
ベルに応答してガスタービンエンジンを補正制御してガ
スタービンエンジンを正常な運転条件に回復させる過程
と、 を含む方法。 - （２）ガスタービンエンジン用サージ回復装置にして、 前記ガスタービンエンジン内に於けるサージ条件の発生
を検出する手段と、 前記ガスタービンエンジンの出力パワーに応答し高出力
パワーレベル又は低出力パワーレベルの存在を判定する
手段と、 前記サージ検出手段及び前記出力パワーレベル判定手段
に応答し高出力パワーレベルサージの発生と低出力パワ
ーレベルサージの発生との間の識別を行う手段と、 を含むガスタービンエンジン用サージ回復装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/932,960 US4722180A (en) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | Method and means for enhancing recovery of a surge condition in a gas turbine engine |
| US932,960 | 1986-11-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147933A true JPS63147933A (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=25463213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62295009A Pending JPS63147933A (ja) | 1986-11-20 | 1987-11-20 | ガスタービンエンジン内に於けるサージ条件の発生状態より回復する方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4722180A (ja) |
| EP (1) | EP0268545B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63147933A (ja) |
| DE (1) | DE3764927D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014510228A (ja) * | 2011-03-04 | 2014-04-24 | スネクマ | タービンエンジンの回転失速を解消する方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03504408A (ja) * | 1989-02-27 | 1991-09-26 | ユナイテッド・テクノロジーズ・コーポレイション | ガスタービンエンジンの制御装置 |
| US5051918A (en) * | 1989-09-15 | 1991-09-24 | United Technologies Corporation | Gas turbine stall/surge identification and recovery |
| US5101619A (en) * | 1990-02-20 | 1992-04-07 | United Technologies Corporation | Method for correcting a hot start condition |
| US5226287A (en) * | 1991-07-19 | 1993-07-13 | General Electric Company | Compressor stall recovery apparatus |
| US5205116A (en) * | 1991-07-19 | 1993-04-27 | General Electric Company | Compressor stall recovery apparatus |
| US6871487B2 (en) * | 2003-02-14 | 2005-03-29 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | System for detecting and compensating for aerodynamic instabilities in turbo-jet engines |
| US7159401B1 (en) * | 2004-12-23 | 2007-01-09 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | System for detecting and compensating for aerodynamic instabilities in turbo-jet engines |
| ITMI20072403A1 (it) * | 2007-12-20 | 2009-06-21 | Nuovo Pignone Spa | Metodo per il controllo delle variazioni di carico in una turbina a gas |
| US8297036B2 (en) * | 2008-06-11 | 2012-10-30 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for determining failures of gas shutoff valves in gas turbines |
| CN103306822B (zh) * | 2013-05-23 | 2015-05-20 | 南京航空航天大学 | 一种基于喘振裕度估计模型的航空涡扇发动机控制方法 |
| US9561862B2 (en) * | 2014-02-20 | 2017-02-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Stall recovery system for a ram air turbine |
| GB201601487D0 (en) * | 2016-01-27 | 2016-03-09 | Rolls Royce Plc | Fuel flow control |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2805543A (en) * | 1952-01-31 | 1957-09-10 | Gen Electric | Engine acceleration control system employing fuel flow, nozzle area, and temperaturevariations |
| US3868625A (en) * | 1972-12-20 | 1975-02-25 | United Aircraft Corp | Surge indicator for turbine engines |
| US3867717A (en) * | 1973-04-25 | 1975-02-18 | Gen Electric | Stall warning system for a gas turbine engine |
| US3876326A (en) * | 1974-01-30 | 1975-04-08 | Simmonds Precision Products | Surge control system |
| US3977184A (en) * | 1974-08-08 | 1976-08-31 | Westinghouse Electric Corporation | Electric power plant having a gas turbine with an improved wide range surge protection system |
| US4117668A (en) * | 1975-11-19 | 1978-10-03 | United Technologies Corporation | Stall detector for gas turbine engine |
| US4118926A (en) * | 1977-02-28 | 1978-10-10 | United Technologies Corporation | Automatic stall recovery system |
| US4309871A (en) * | 1977-11-01 | 1982-01-12 | Borg-Warner Corporation | Control apparatus for controlling surge in air compressor-driven system |
| US4594050A (en) * | 1984-05-14 | 1986-06-10 | Dresser Industries, Inc. | Apparatus and method for detecting surge in a turbo compressor |
| US4594051A (en) * | 1984-05-14 | 1986-06-10 | Dresser Industries, Inc. | System, apparatus, and method for detecting and controlling surge in a turbo compressor |
-
1986
- 1986-11-20 US US06/932,960 patent/US4722180A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-11-19 DE DE8787630248T patent/DE3764927D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-19 EP EP87630248A patent/EP0268545B1/en not_active Expired
- 1987-11-20 JP JP62295009A patent/JPS63147933A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014510228A (ja) * | 2011-03-04 | 2014-04-24 | スネクマ | タービンエンジンの回転失速を解消する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0268545A3 (en) | 1988-08-10 |
| EP0268545A2 (en) | 1988-05-25 |
| EP0268545B1 (en) | 1990-09-12 |
| DE3764927D1 (de) | 1990-10-18 |
| US4722180A (en) | 1988-02-02 |
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