14.11. Работа системы автоматического управления двигателя ' на установившихся режимах

Рабочие режимы, активно назначаемые летчиком в зависимости от условия полета, могут рассматри­ваться как равновесные. На этих режимах САУ, в соответствии с принятым законом управления, задает требуемые значения управляемых параметров и поддерживает их постоянными по времени. Это означает, что на равновесном режиме устанавливается полный баланс мощностей между газовыми турбинами и ком­прессорами, который обусловливает устойчивую работу двигателя с постоянными частотами вращения роторов ВД и НД.

Однако опыт эксплуатации авиационных двигателей показывает, что в полете режим их работы непрерывно изменяется при наборе высоты, снижении, разгоне самолета, и несмотря на относительно медленно протекающий процесс изменения внешних условий на роторах возникает дисбаланс мощностей.

В связи с этим для сохранения равновесного режима работы с учетом влияния различных внеш­них факторов, требуется непрерывное воздействие на располагаемые мощности турбин. В Д-ЗОКУ это воз­действие осуществляется корректированием подачи топлива в камеру сгорания с помощью управляющего органа, в качестве которого используется наклонная шайба 80 плунжерного насоса НР-ЗОКУ (см. рис. 14.2).

Автоматические устройства, обеспечивающие поддержание заданных режимов, составляют основную группу автоматов САУ. К ним предъявляются наиболее жесткие требования, главными из которых являются высокая статическая точность и качество регулирования, устойчивость, эксплуатационная надежность.

Для удовлетворения перечисленных выше требований в САУ двигателя введены регуляторы постоян­ной подачи топлива и физической частоты вращения ротора ВД.

Регулятор постоянной подачи топлива работает в диапазоне режимов от малого газа до частоты вращения ротора ВД (9200 ±50) об/мин (84 . . . 85%), а регулятор физической частоты вращения —от частоты начала автоматического управления л_НАУ == (9200 ± 50) об/мин (84... 85%) до взлетного режима.

Такое разделение режимов работы двигателя соответственно на диапазоны ручного и автоматичес­кого управления объясняется следующим:

изодромный регулятор физической частоты вращения с центробежным маятниковым чувствительным элементом и пружиной постоянной жесткости обеспечивает хорошее качество регулирования в узком диапазоне частот л_НАУ=.=л_тах, если будет принята минимально допустимая частота вращения л_нду^ > (0,7 . . . 0,8) л_т„;

режим ручного управления являются переходными от малого газа к рабочим, т. е. не являются эксплуатационными и практически не требует автоматического управления.

В диапазоне ручного управления корректировка расхода топлива в камеру сгорания непосредствен­ным воздействием на управляющий орган невозможна, так как сочетание располагаемых и потребных расходов топлива не обеспечивает устойчивую работу двигателя при фиксированном положении РУД. Поэтому с САУ введен регулятор С?_т = const, который используется в качестве стабилизирующего средства, исключающего вредное влияние приводного топливного насоса на динамические характерис­тики двигателя.

Регуляторы G_T = const и л_вд = const включены параллельно и воздействуют на один общий ОУ (см. рис. 14.2). Поэтому САУ должна осуществлять координацию работы регуляторов и выполнять условия правильной блокировки. Эти функции в насосе-регуляторе НР-ЗОКУ выполняет МОУ, который при переме­щении РУД не только обеспечивает плавное переключение системы с одного регулятора на другой, но и исключает их одновременную работу.

МОУ включает в себя РУД, рычаг ЗСЧ, валик РУД с двумя зубчатыми колесами, иглу дроссельного крана 17 и гидроусилитель ГУ двухстороннего действия. Последний осуществляет гидравлическую связь между рычагом 91 РУД и пружиной 35 золотника центробежного датчика регулятора частоты вращения ротора ВД, обеспечивая требуемую скорость перенастройки л_вд = const при сколь угодно быстром перемещении РУД в диапазоне частот вращения от НАУ до взлетных. При пробе "приемистости на средних и больших высотах замедление темпа перенастройки быстродействующего регулятора л_вд=_ = const исключает опасные превышения Т', а при резком сбросе газа — помпаж КНД.

Основными элементами ГУ являются ползун 34 с муфтой, которая рейкой связана с зубчатым колесом валика рычага 91 РУД; шток 30 гидроусилителя с поршнем 25, выполняющие роль следующего элемента; рычаг 33, дроссельные пакеты прямого 123 и обратного хода 125.

К ГУ через дроссельные пакеты 123 и 125 подводится топливо постоянного давления от КПД 113. Давление топлива в нижней камере 31 поршня 25 ГУ будет зависеть от положения ползуна 34, который дросселирует канал слива в штоке 30.

При перемещении рычага 91 РУД от риски МГ до риски НАР большое зубчатое колесо валика опускает вниз иглу дроссельного крана 17. Игла вскрывает профильные пазы дозирующей части гильзы и увеличивает тем самым проходное сечение крана, в результате падает перепад давления на кране, что служит командой на перестройку регулятора G_T = const. Начиная с конца ПМГ в канал 16 также поступает топливо через золотник малого газа ПО по каналу р и дополнительно черезтреугольный паз п иглы дроссельного крана 17, а затем и через сечение, образуемое золотником 101 с гильзой 100 ЗСЧ по каналу к. Одновременно малое зубчатое колесо валика рычага 91 РУД перемещает вверх муфту ГУ. Однако усилие затяжки пружины 35 изодромного регулятора физической частоты не изменяется, так как ползун 34 в результате наличия зазора между ним и муфтой не прикрывает сливные радиальных каналов штока 30, и все топливо, поступающее через дроссельный пакет 123, идет на слив. Поэтому под'*' действием усилия пружины 19 шток 30 остается на упоре регулировочного винта НАУ 93, а регулятор час­тоты вращения ротора ВД сохраняет в диапазоне ручного управления настройку, соответствующую час­тоте (9200 + 50) об/мин (84... 85%) и будет выключен из работы.

Приведенная центробежная сила грузиков датчика 73 регулятора частоты вращения меньше усилия пружины 35, поэтому золотник 72 будет находиться в крайнем нижнем положении. В этом положении рабочие пояски золотника открывают доступ топливу постоянного давления из кольцевой проточки по каналу б в рабочую полость поршня обратной связи 68 и из полости поршня 70 наклонной шайбы по каналу а—на слив. Под действием усилия пружины и давления топлива в полости поршня 68 он" вместе с золотником 39 перемещается вниз до упора, увлекая в том же направлении рычагом 33 гильзу 71 датчика.

Из канала в через проточку золотника 39, а затем по каналу г через дроссельный пакет 43 топливо от КПД //3 будет поступать в межпоршневую полость 69. В результате на поршне 70 устанавливается пере­пад давлений, который стремится перевести наклонную шайбу 80 насоса на максимальный угол, что привело бы к повышенной подаче топлива в камеру сгорания и увеличению частоты вращения ро­тора ВД. Но так как в рассматриваемой системе включен в работу тот регулятор, который стремится создать меньшее значение частоты вращения, то подачу топлива в диапазоне ручного управления будет корректировать регулятор G_T = const.

Регулятор G_T = const непрямого действия включает в себя дроссельный кран 17, золотник малого газа ПО, замедлитель сброса частоты 109, чувствительный элемент в виде дифференциального клапана 116, сервомеханизм изодромного регулятора частоты вращения с поршнем 70 и наклонную шайбу 80.

Рассмотрим принцип действия регулятора постоянной подачи топлива. Начиная с режима малого газа до режима НАУ подачу топлива в камеру сгорания двигателя корректируют одновременно золотник малого газа ПО, ЗСЧ 109 и дроссельный кран 17. Известно, что расход топлива через указанные элементы v определяется по выражению

G_T =.11.(^110 + F_z) V2p_TAp_flP , (14.4)

[!»>{ где — коэффициент расхода топлива; Fun — площадь проходного сечения на золотнике малого газа ПО; Fi—суммарная площадь проходных сечений на золотниках 101 ЗСЧ и дроссельного крана 17, однозначно определяемая положением РУД; р_т — массовая плотность топлива; р_лр = р_7А— p_i6 — перепад давлений на золотниках ПО, 101 и дроссельном кране 17 (здесь р_7л—давление перед дроссельным краном, a pi6—давление за дроссельным краном).

Из выражения (14.4) следует, что при фиксированном положении РУД можно обеспечить постоян-| ную подачу топлива к рабочим форсункам, если с определенной точностью поддерживать Ар_ар = const. | С другой стороны, при G_T = const расход топлива в камеру сгорания будет определяться только поло-£ жением РУД. Именно на этом принципе и работает регулятор.

Для измерения перепада давлений топлива на золотнике малого газа ПО, золотнике 101 ЗСЧ и дрос­сельном кране 17 в левую полость дифференциального клапана 116 через жиклер 118 подведено давление pie, а в правую полость—давление p_7i. Если площади левого и правого торцов ЗОЛОТНИка дифферен­циального клапана принять равным F, то из условия равновесия следует

PuF = p_l6F + />_пр или Д/7д_Р = P_np/F, (14.5)

где Я_пр — усилие затяжки пружины 117.

Так как P„₉ = const, то чувствительный элемент регулятора G_T = const будет стремиться поддерживать перепад давлений на дроссельном кране постоянным с небольшой статической погрешностью.

В рассматриваемом случае через проточку золотника дифференциального клапана по каналу в осуществляется слив топлива из межпоршневой полости 69, в которую оно поступает через дроссельный пакет 43 от КПД 113, а правый уплотнительный пояс перепускает по каналу д в полость поршня 70 наклонной шайбы топливо высокого давления. Вследствие этого на поршне 70 устанавливается перепад давлений, достаточный для удержания наклонной шайбы 80 насоса в положении, при котором на золотник 101, НО и дроссельном кране 17 будет поддерживаться Др_др = const.

При перемещении РУД от риски МГ до риски НАР золотник дроссельного крана 17 опускается вниз, увеличивая проходное сечение дозирующей части втулки крана. Одновременно с РУД поворачивается против часовой стрелки рычаг 104 ЗСЧ, а вместе с ним кулачок 106. Ролик рычага 105, скользя по кулачку 106, позволит переместиться ползуну 108 под действием пружины 107 вправо, вскрывая радиальный канал в золотнике 101. Камера справа от поршня 98 соединяется со сливом, давление в ней уменьшается, а так как в камеру слева от поршня поступает топливо постоянного давления от КПД 113, то поршень 98 совместно с золотником 101 перемещается вправо до положения закрытия ползуном 108 радиального'канала в золотнике 101. Скорость перемещения золотника 101 определяется достаточно высокой пропускной способностью жиклера л, с целью исключения влияния ЗСЧ на приемистость двигателя.

В результате увеличения проходных сечений на дроссельном кране 17 и золотнике 101 ЗСЧ давление топлива в канале 74 уменьшается, а в канале 16 возрастает, в результате чего уменьшается перепад давлений Д.р_др. В конечном итоге нарушается условие равновесия (14.5) и под действием усилия пружины 117 золотник дифференциального клапана. 116 перемещается вправо, дросселируя слив топлива из межпоршневой полости 69 по каналу е и подвод топлива из магистрали высокого давления по каналу д под поршень 70. Возникший перепад давлений на поршне 70 обеспечивает перевод наклонной шайбы 80 на больший установочный угол. Производительность насоса возрастает, Др_др увеличивается до задан­ного значения, а золотник дифференциального клапана занимает равновесное положение, при котором давления топлива в полости 69 и в полости поршня 70 достаточны для удержания наклонной шайбы 80 на данном установочном угле. Так как площади проходных сечений на золотнике 101 ЗСЧ и дроссельном кра­не 17 увеличились, то произошло увеличение подачи топлива в камеру сгорания двигателя и частот вращения роторов ВД и НД.

При сбросе газа, когда РУД перемещается от риски НАР до МГ, золотник дроссельного крана 17 поднимается вверх и площадь дозирующего окна уменьшается. Это движение РУД через рычаг 104, кулачок 106 и рычаг../05 передается на ползун 108, который смещается влево, закрывая радиальный канал золотника 101. Давление в правой камере ЗСЧ повышается и поршень 98 вместе с золотником 101 под действием силы пружины 97 и разности сил от давления топлива, действующего на разные по величине площади поршня, перемещается влево до момента вскрытия кромкой ползуна 108 радиального канала в золотнике 101. Дозирующее окно ЗСЧ прикрывается золотником 101.

В результате уменьшения площадей проходных сечений на золотнике 101 ЗСЧ и дроссельном кране 17 происходит увеличение перепада давлений и снова нарушается условие равновесия (14.5) дифферен­циального клапана. Золотник дифференциального клапана 116, сжимая пружину 117, перемещается влево, уменьшая давление в межпоршневой полости 69 и увеличивая давление в полости поршня 70. Производи­тельность насоса вследствие поворота наклонной шайбы 80 на меньший установочный угол снижается, перепад давлений на дозирующих окнах восстанавливается до исходного значения, а частоты вращения роторов ВД и НД уменьшаются.

При. переводе РУД на ПМГ дроссельный кран 17 и ЗСЧ 109 одновременно полностью перекрывают доступ топлива в канал 16, поэтому топливо к рабочим форсункам поступает по обводному каналу через золотник малого газа ПО, на котором регулятор G_T = const поддерживает заданный перепад давлений. Следовательно, поворачивая регулировочную головку ///, можно изменить площадь проходного сечения обводного канала и пропорционально ей расход топлива в камеру сгорания, т. е. частоту вращения ротора ВД на режиме малого газа.

При установке РУД на упор СТОП игла дроссельного крана 17 цилиндрической частью перекрывает подход топлива и по обводному каналу р. В результате этого в канале 74 может возникнуть высокое давление топлива, так как ротор насоса будет продолжать вращаться после останова двигателя за счет выбега ротора ВД или его авторотации. Однако при увеличении давления в канале 74 более 1,18 МПа золотник дифференциального клапана 116 смещается влево и перепускает топливо на слив, выполняя роль предохранительного клапана.

С другой стороны, на всех режимах, начиная с риски НАР до упора ВЗЛЕТ, перепад давлений на золотниках 101, ПО, дроссельном кране в результате специальной их профилировки устанавливается ниже заданного, а поэтому золотник дифференциального клапана 116 под действием пружины 117 садится на упор, как это показано на схеме, и регулятор G_T = const выключается из работы.

Для повышения стабильности работы регулятора и уменьшения влияния высокочастотных колебаний давления топлива на работу дифференциального клапана 116 предусмотрен жиклер 118, сообщающий пружинную полость клапана с каналом 16 через осевое отверстие в золотнике дроссельного крана 17.

Итак, дифференциальный клапан регулятора выполняет не только функцию чувствительного элемента, реагирующего на перепад давлений на золотниках 101, 110 и дроссельном кране 17, но и является усили­телем этого регулятора, в то время как РУД представляет собой элемент настройки регулятора.

На рис. 14.14 кривыми 1 — 2 — 3 и /' — 2' — 3' показаны земная и одна из высотных»-характеристик настройки регулятора G_T = const, представляющие зависимости частоты вращения ротора ВД от положе­ния РУД. Характеристики имеют некоторое различие, что накладывает определенные особенности на систе­му управления двигателем в полете.

Это различие объясняется тем, что в диапазоне ручного регулирования при фиксированном положении РУД регулятор G_T = const независимо от внешних условий поддерживает постоянный расход топлива через форсунки двигателя. Однако с увеличением высоты и уменьшением скорости полета из-за уменьше­ния расхода воздуха через внутренний контур двигателя потребное количество топлива, необходимое для сохранения заданного режима работы, уменьшается, а с уменьшением высоты и увеличением ско­рости — увеличивается.

Следовательно, по мере набора высоты полета частота ротора ВД самопроизвольно возрастает, а при снижении — уменьшается. Поэтому, если на земле частота вращения ротора ВД изменяется примерно про­порционально перемещению РУД, то на высотах от а_мг до а_НАР (кривая Г —2' — 3')^ вначале частота вращения ротора ВД интенсивно увеличивается' и в точке 3' достигает частоты начала авто­матического управления, а затем остается постоянной на участке 3' — 3. Это объясняется тем, что на высо­те Лнду достигается при меньших площадях проходных сечений в дозирующих элементах, чем в земных условиях. Таким образом возникает холостой ход РУД, увеличивающийся с подъемом на высоту. При­мерно на практическом потолке самолета при положении РУД на ПМГ частота вращения ротора ВД достигает л_НАУ (кривая а — 3' — 3), поэтому холостой ход на этой высоте равен всему диапазону ручного управления.

S' 5 6

Рис. 14.14. Характеристика настройки системы управления по­дачей топлива САУ двигателя Д-ЗОКУ

Наличие холостого хода РУД на участке 3 — 4 земной характеристики обусловлено наличием зазоров в МОУ, которые могут быть устранены более точной регулировкой механизма. Таким способом можно полностью исключить холостой ход на участке 3 — 4 (кривая / — 2 — 3 — 5').

При установке РУД на риску НАР происходит автоматическое отключение регулятора G_T — const, так как на его дозирующих элементах перепад давлений становится меньше 0,98 МПл, и, по мере дальнейшего перемещения РУД до упора ВЗЛЕТ, расход топлива корректирует регулятор физической частоты вращения ротора ВД непрямого действия с обратной изодромной связью (кривая j_5'_5—5).

Регулятор л_вд = const независимо от внешних условий с достаточной точностью поддерживает заданный режим.

В диапазоне автоматического управления топливо будет поступать в канал 16 (см. рис. 14.2) через дроссельный кран 17, ЗСЧ 109 и золотник малого газа ПО, перепад давлений на которых для поддержания равновесного режима будет устанавливаться регулятором физической частоты путем измене­ния положения наклонной шайбы 80 насоса.

Основными элементами регулятора n_BJ — const являются: центробежный датчик 73, получающий вра­щение от ротора насоса через зубчатую передачу с передаточным числом 18/17; золотник 72 с двумя дозирующими поясками, тщательно притертыми к поверхности гильзы 71; подвижная гильза 71,. образующая с золотником 72 «следящую» пару; пружина 35, величина затяжки которой определяет на­стройку регулятора на заданный режим; механизм обратной изодромной связи, выполненный в виде рычага 37, связывающего гильзу 71 с поршнем обратной связи 68 через золотник 39; дроссельный пакет 43, опре­деляющий быстродействие изодрома; поршень 70 наклонной шайбы 80 плунжерного насоса.

Принцип работы регулятора основан на сравнении настройки пружины 35, которую она получает через гидроусилитель при перемещении РУД, с усилием, развиваемым центробежными грузиками датчика 73.

Одним из наиболее важных звеньев регулятора является его чувствительный элемент, который измеряет частоту вращения ротора ВД и в случае ее отклонения от заданного значения приводит

Рис. 14.15. Работа чувствительного элемента регулятора физической час­тоты вращения ротора ВД: /, 2, 3, 4, 5 — различные положения зо­лотника при отклонении частоты вращения от установившегося режима; а — прн уменьшении частоты вращения ротора ВД: 6—прн увеличении частоты вращения ротора ВД

регулятор в действие для восстановления исходного режима. Чувствительность измерительного элемента во многом определяет работоспособность всей системы регулирования и точность замера регулируемого параметра. Необходимая чувствительность рассматриваемого измерительного элемента достигнута уменьшением сил трения в механизме благодаря изготовлению гильзы 71 и золотника 72 из коррозион­но-стойких материалов, составляющих пару с малым коэффициентом трения, сообщению золотнику вращательного движения относительно гильзы, установке грузиков на осях ротора с помощью бронзовых подшипников скольжения. Все это в совокупности позволило значительно снизить силы трения, которые препятствуют смещению золотника 72 при изменении центробежной силы грузовиков, и тем самым повы­сить чувствительность измерительного элемента, а также исключить одну из основных причин возникнове­ния автоколебаний в системе управления.

В диапазоне автоматического управления на любом установившемся режиме приведенная центробеж­ная сила грузиков датчика 73 уравновешивается усилием пружины 35, а золотник 72 занимает относи­тельно гильзы 71 нейтральное положение. В этом положении дозирующие пояски золотника 72 обеспе­чивают одновременный подвод топлива постоянного давления от КПД 113 по каналам а и б в рабочие полости поршня 70 наклонной шайбы и поршня обратной связи 68, компенсируя утечки топлива в сливную полость насоса-регулятора через вентиляционные жиклеры.

-*■ Благодаря непрерывному току жидкости предотвращается образование воздушных пробок в гидравли­ческой системе регулятора и преодолевается инертность топлива в начальный момент срабатывания сервомеханизма, что положительно сказывается на его быстродействии.

Остальные элементы регулятора находятся в состоянии равновесия, которое характеризуется следующим:

золотник обратной связи 39 разобщает своими поясками межпоршневую полость 69 с каналами высо­кого и низкого давлений;

золотник дифференциального клапана 116 находится в крайнем правом положении на упоре, а его левый уплотнительный поясок герметизирует межпоршневую полость 69;

в рабочих полостях поршня обратной связи 68 и поршня 70 наклонной шайбы устанавливается пере­пад давлений, достаточный для фиксирования наклонной шайбы 80 на заданном установочном угле;

качающий узел насоса обеспечивает расход топлива, необходимый для поддержания заданной часто­ты вращения ротора ВД.

При изменении высоты и скорости полета самолета происходит самопроизвольное отклонение частоты вращения ротора от заданного значения. Так, например, при уменьшении высоты или увеличении скорости полета увеличивается расход воздуха через внутренний контур двигателя, что при постоянной подаче топ­лива в камеру сгорания вызывает уменьшение частоты вращения ротора ВД.

Рассмотрим работу регулятора л_вд = const в процессе восстановления возникшего отклонения.

При уменьшении частоты вращения ротора ВД уменьшается приведенная центробежная сила грузи­ков датчика 73 и золотник 72 под действием пружины 35 смещается вниз (рис. 14.15, а, положение 2). Пере­мещение золотника относительно гильзы 71 (см. рис. 14.2) вызывает увеличение площади проходных се­чений на пути подвода топлива постоянного давления нз канала в в канал б и полость поршня золотника | обратной связи 68 и одновременно на пути слива топлива из полости поршня 70 по каналу а. -Нарушается равновесие сил, действующих на поршни 68 и 70, которые, как единое целое (так как полость 69 представляет собой замкнутый объем, заполненный топливом) начнут перемещаться вниз, переводя наклонную шайбу 80 на увеличение подачи топлива. Навстречу золотнику 72 перемещается ' гильза 71, которая с помощью рычага обратной связи 37 и золотника- 39 имеет жесткую механи­ческую связь с поршнем 68 (см. рис. 14.15, а, положение 3).

Если бы объем межпоршневой полости 69 не изменялся при срабатывании регулятора, то система поршней перемещалась бы как единое целое в сторону увеличения подачи топлива, в ту же сторону передвигалась бы гильза 71 до тех пор, пока благодаря увеличению количества подаваемого топлива в двигатель частота вращения ротора ВД не возросла бы до такого значения, при котором дозирую­щие пояски золотника 72 заняли бы нейтральное положение относительно отверстий в гильзе 71 (см. рис. 14.2). Таким образом, регулятор пришел бы к новому равновесному положению, которое характеризо­валось бы частотой вращения, меньшей исходной из-за ослабления затяжки пружины 35 и смещения вниз золотника с гильзой датчика относительно корпуса регулятора (см. рис. 14.15, а, положение 4).

При такой работе регулятора обеспечивалась бы хорошая устойчивость регулирования благодаря стабилизирующему эффекту обратной связи, но не происходило бы восстановления исходной частоты вращения с требуемой точностью. Последнее достигается изменением объема межпоршнёвой полости 69 (см. рис. 14.2), в чем и проявляется достоинство регулятора с гибкой обратной связью.

В действительности регулятор работает так: вначале рассматриваемого переходного процесса поршни 68 и 70 резко перемещаются вниз в сторону увеличения подачи топлива под действием воз­никшего перепада давлений в их полостях, а также под действием усилия мощной пружины поршня 68, что в совокупности обеспечивает необходимое быстродействие сервомотора и устраняет опасность превышения допустимой частоты вращения, возникающего в результате запаздывания работы регулятора. Однако быстродействующий регулятор, обеспечивая большие скорости изменения подачи топлива в пере­ходных процессах, может создавать значительные превышения температуры газов перед турбиной. Для устранения превышения температуры на золотнике 39 выполнен специальный упор, который ограничивает темп перемещения поршня 70 в сторону увеличения подачи топлива. Действительно, после установки поршня обратной связи 68 на упор возможно лишь замедленное движение поршня 70 в сторону увеличения подачи вследствие поступления топлива постоянного давления в полость 69 через проточку в золотнике обратной связи 39 по каналу г и дроссельный пакет изодрома 43, представляющий собой большое гидрав­лическое сопротивление. Таким образом, изодром позволяет без уменьшения быстродействия регулятора, ведущего к ухудшению динамических характеристик САУ, исключить опасность перегрева двигателя при действии на систему внешних возмущений, не связанных с ее перенастройкой.

Резкое на первом этапе переходного процесса, а затем замедленное увеличение производительности насоса обусловливает увеличение частоты вращения ротора ВД. Под действием возрастающей приведен­ной центробежной силы грузиков датчика 73 золотник 72 начинает перемещаться вверх и, после встречи с гильзой 71, занимает относительно нее нейтральное положение (см. рис. 14.15, а, поло­жение 4) и в следующий момент времени опережает гильзу 71 в своем движении вверх. В результате этого давление в рабочих полостях перераспределяется и поршни 68, 70 начинают двигаться в разные стороны (см. рис. 14.2). Поршень 70 продолжает перемещаться с замедленной скоростью совместно с наклонной шайбой 80 до восстановления заданной частоты вращения ротора ВД, а поршень 68 под дей­ствием давления топлива, поступающего в полость 69, будет медленно возвращаться в исходное положение, разобщая нижним уплотнительным поясом золотника 39 межпоршневую полость 69 с каналом в подвода топлива от КПД 113. Одновременно в исходное положение вернутся гильза 71, поскольку она жестко свя­зана рычагом 37 с золотником обратной связи 39, и золотник 72, т. е. регулятор придет в прежнее равновесное состояние (см. рис. 14.15, а, положение 5), за исключением поршня 70, который займет вместе с наклонной шайбой 80 новое положение в результате изменения объема межпоршневой полости 69.

При самопроизвольном отклонении частоты вращения ротора ВД в сторону увеличения, например, при увеличении высоты и уменьшении скорости полета, регулятор работает аналогично. Характерные положения, которые занимает золотниковая пара измерительного элемента в процессе восстановления воз­никшего превышения частоты вращения, представлены на рис. 14.15, б.

Из вышеизложенного следует, что регулятор физической частоты вращения ротора ВД работает без статической погрешности и изменяет подачу топлива в двигатель при неизменном положении РУД только вследствие автоматического изменения перепада давлений на дроссельном кране. Управление режимами работы двигателя в диапазоне автоматического управления осуществляется с помощью РУД, который изменяет затяжку пружины 35 регулятора с помощью гидроусилителя. ГУ с заранее установленной скоро- стью независимо от темпа перемещения РУД обеспечивает оптимальный процесс перевода двигателя с од- ного режима на другой без превышения температуры газа перед турбиной, помпажа компрессора, срыва факела пламени в камере сгорания или других явлений, нарушающих нормальное протекание рабочего процесса. Так, например, при резком перемещении РУД от р^скиНД ме-

ханизма объединенного упраЧюШйя^вигТёт* ввТр"х~муф"ту с~ползуном 34 ГУ (см. рис. 14.2). По/Шуя*ГУ перекрывает сливные отверстия штока 30, слив прекращается, и топливо постоянного давления от КПД 113 через дроссельные пакеты 123 и 125 начинает поступать в нижнюю камеру 31 поршня ГУ. Давление в камере 31 увеличивается и поршень 25, преодолевая усилие пружины 19, будет медленно со скоростью, обусловленной пропускной способностью дроссельных пакетов, перемещаться вверх и рычагом 33 плав­но перенастраивать пружины 35 регулятора на новый режим. Перемещение поршня 25 будет происходить до тех пор, пока не вскроются сливные отверстия в штоке 30 и слив топлива через них не сравняется с поступлением через дроссельный пакет 123 прямого хода.

Минимальное и максимальное усилия затяжки пружины 35 определяются соответственно регулировоч­ными винтами 93 и 17. После установки поршня 25 на упор в винт 17 на участке 5 — б наблюдается мертвый ход РУД, который может быть назван площадкой максимального режима (см. рис. 14.14).

В случае сброса газа МОУ со скоростью перемещения РУД опускает вниз муфту с ползуном 34 (см. рис. 14.2), который вскрывает сливные отверстия штока 30. Количество сливаемого топлива превы­шает его поступление через дроссельный пакет 123, давление в камере 31 уменьшается и поршень 25 ГУ под действием усилия пружины 19 смещается вниз, уменьшая усилие затяжки пружины 35 регулятора. Темп обратного хода поршня 25 задается пропускной способностью дроссельного пакета 125.

На любом установившемся режиме выше риска НАР поступление топлива через дроссельный пакет

123 равно сливу через частично прикрытые ползуном 34 отверстия в штоке 30, при этом в камере 31 поддерживается давление, необходимое для удержания поршня 25 в равновесном положении.

Во время работы двигателя температура рабочей жидкости в насосе-регулятора НР-ЗОКУ изменяется в достаточно широком диапазоне (от —50 до -f-80°C), а вместе с ней изменяется температура алюми­ниевых корпусов и стальных деталей кинематической цепи гидроусилитель —регулятор. Вследствие различного температурного расширения деталей происходит самопроизвольная перенастройка пружины 35 золотника датчика регулятора, что приводит к отклонению частоты вращения ротора ВД от заданной. Для того чтобы усилие затяжки пружины 35 регулятора оставалось постоянным при фиксированном положении РУД независимо от рабочей температуры топлива, в конструкции гидроусилителя предус­мотрен термокомпенсатор. Термокомпенсатор выполнен в виде пакета биметаллических пластин, один конец которого жестко закреплен на штоке 30 ГУ, а второй установлен относительно штока с радиаль­ным зазором и имеет кинематическую связь с рычагом 33. При увеличении температуры топлива тер­мокомпенсатор расширяется и перемещает левый конец рычага 33 вверх, компенсируя разницу линейных расширений алюминиевых и стальных деталей, сохраняя усилие затяжки пружины 35 неизменным. Ана­логично работает термокомпенсатор и при снижении рабочей температуры топлива.

Теперь рассмотрим совместную работу регуляторов я_вд = const и G_T = const в процессе дроссели­рования двигателя (см. рис. 14.2 и 14.14). При перемещении РУД от упора ВЗЛЕТ до риски НАР перенастройка регулятора л_вд = const на меньшую частоту осуществляется ГУ (участок 6 — 5 — 4) и продолжается до упора штока 3,0 в регулировочный винт 93, определяющий значение частоты вра­щения ротора ВД на режиме НАУ. Дальнейшее уменьшение угла установки РУД на настройку регулятора физической частоты вращения не влияет, и она сохраняется равной (9200 ±50) об/мин (84 . . . 85%) (участок а — 4). В точке 3 происходит автоматическое переключение системы с регулятора физической частоты на регулятор постоянной подачи топлива, которое протекает следующим образом.

Как только частота вращения ротора ВД становится меньше (9200 ±50) об/мин, пружина 35 сраз\ перебрасывает золотник 72 датчика регулятора в крайне нижнее положение и дозирующие пояски золот­ника обеспечивают интенсивный подвод топлива постоянного давления от КПД 113 по каналу б в полость поршня 68 и одновременно по каналу а слив из полости поршня 70. В результате перераспределения давления поршень 68 опускается вниз и устанавливается на упор, а поршень 70 стремится устанозить наклонную шайбу 80 в сторону увеличения подачи топлива, в соответствии с командой регулятора физической частоты.

Однако в точке 3 МОУ устанавливает иглу дроссельного крана 17 в такое положение, при кото­ром перепад давлений на золотниках 101, 110 и дроссельном кране становится больше 1 МПа. Это вызы­вает перемещение золотника дифференциального клапана 116 влево, и его дозирующие пояски обеспе­чивают подвод топлива высокого давления в полость поршня 70 и одновременно слив топлива из меж­поршневой полости 69, куда оно поступает через проточку в золотнике обратной связи 39 по каналу г и дроссельный пакет 43 от КПД 113. Поэтому поршень 70 остается в том положении, которое задано ему регулятором постоянного расхода топлива, ибо его воздействие сильнее регулятора физической частоты вращения вследствие использования в качестзе рабочего тела топлива высокого давления. Дополнитель­ный подвод топлива высокого давления в рабочую полость поршня 70 через жиклер 115 улучшает динами­ческую устойчивость регулятора постоянного расхода топлива и регулятора физической частоты вращения

По мере дальнейшего перемещения РУД от риски НАР до риски МГ дросселирование двигателя будет протекать в соответствии с участком 2 — 3 до выхода двигателя на режим малого газа. На этом участке корректирует подачу топлива регулятор постоянного расхода, а регулятор физической частоты будет выключен из работы.