14.12. Работа системы автоматического управления на переходных режимах

В эксплуатации управление двигателем, как правило, осуществляется при быстром перемещении РУД. В этих случаях возникают переходные процессы, при которых рабочие параметры сравнительно быстро изменяются во времени и совпадают с принятым законом управления лишь в конечный момент процесса, когда двигатель вышел на новый установившийся режим. В связи с этим САУ должна обеспечивать тре­буемые динамические свойства двигателя при любой скорости перемещения летчиком РУД без чрезмерной раскрутки роторов, без потери устойчивости работы компрессоров, камеры сгорания и перегрева де­талей и других вредных или необратимых явлений.

Динамические свойства двигателя оцениваются приемистостью- Количественно приемистость харак­теризуется минимальным временем, необходимым для перехода двигателя с одного режима на другой. В силу ряда особенностей скорость выхода двигателя на заданный режим в конечной стадии переходного процесса снижается, а поэтому для более четкой оценки времени приемистости ее определяют до момента достижения тяги, равной 95% от замеренной при данных атмосферных условиях.

Силовые установки самолета Ил-62М не оборудованы датчиками тяги, поэтому приемистость дви гателя определяется временем разгона или сброса частоты вращения ротора ВД. Для двигателя Д-ЗОКУ частота вращения ротора ВД в момент замера приемистости на режимах прямой тяги должна быть на 120 об/мин меньше частоты взлетного режима, замеренной при данных атмосферных условиях. Время приемистости на земле должно составлять от 7 до 10 с, а в полете от 4 до 7 с. Время приемистости на режимах обратной тяги должно быть не более 10 с.

Рис. 14.16. Изменение подачи топлива по частоте вращения ротора ВД при разгоне двигателя: / — при перемещении РУД от положения МГ зо упора ВЗЛЕТ; 2 — при перемещении РУД от положения МГ до НАР: 3—на высоте прн перемещении РУД в диапа­зоне автоматического управления; 4— прн перемещении РУД в диапазоне автоматического управления

Приемистость двигателя будет зависеть от превышения мощности, развиваемой ТВД, над мощностью, затрачиваемой на привод КВД и агрегатов. Необходимый избыток мощности на роторе ВД в процессе разгона достигается увеличением температуры газов перед турбиной на Д77 в сравнении с температурой на установившихся режимах при каждом мгновенном значении частоты вращения.

На установившихся режимах в соответствии с выбранным законом управления максимально допусти­мая температура перед турбиной имеет место при максимальной частоте вращения. В процессе разгона, учитывая его кратковременность и невысокий уровень напряжений от действия центробежных сил собстен-ных масс рабочих лопаток, можно даже допустить превышение температуры более Г"_та,. Однако уве­личение температуры ведет к уменьшению устойчивости компрессора и к уменьшению коэффициента избытка воздуха, что вызывает переобогащение смеси в камере сгорания и явится причиной самовыклю­чения двигателя на больших высотах. Поэтому САУ должна обеспечивать такую подачу топлива в процессе приемистости, чтобы температура 77 поддерживалась на максимально возможном уровне с учетом указан­ных ограничений, что гарантирует максимальное ускорение роторов и минимальное время разгона.

Быстродействующие регуляторы л_вд = const и G_T = const не могут обеспечивать оптимальную приемистость, так как их динамические параметры подбираются в первую очередь исходя из условий полу­чения необходимой динамической устойчивости системы управления и хорошего качества регулирования.

Действительно, при быстром (в течение 1 ... 2 с) перемещении РУД от риски МГ до упора ВЗЛЕТ происходит полное открытие дозирующих отверстий на золотнике 101 ЗСЧ (см. рис. 14.2) и игле дроссельного крана 17, что приводит к уменьшению перепада давлений на них и значительному сме­щению золотника дифференциального клапана 116 влево. Это вызывает резкое перемещение поршня 70 в сторону увеличения подачи топлива (рис. 14.16, кривая /). В точке 6 наклонная шайба устанавливается на упор максимальной подачи и расход топлива соответствует располагаемой производительности насоса. В точке в регулятор л_вд = const с некоторым предварением Дл„_Р по отношению к частоте вращения л = п_т,_х, на которую он настроен, начнет уменьшать подачу топлива до необходимой величины. В диапазоне ручного управления быстрое перемещение РУД от риски МГ до НАР приводит к тому, что быстродействую­щий регулятор G_T = const в очень короткий отрезок времени почти при постоянной частоте увеличивает по­дачу топлива до восстановления исходного перепада давлений (отрезок а — д на кривой 2), а затем при постоянной подаче топлива происходит увеличение частоты вращения (отрезок д — е). — Резкое перемещение РУД в диапазоне автоматического управления от риски НАР до упора ВЗЛЕТ вызывает значительное смещение золотника 72 от нейтрального положения вниз, что приводит к переме­щению поршня 70 в сторону увеличения подачи топлива (отрезок а' — в' на кривой 4). После установки поршня обратной связи 68 на упор (точка б) увеличение подачи топлива замедляется (отрезок б—в). Начиная с момента в регулятор л_вл = const уменьшает подачу топлива и выводит двигатель на макси­мальный режим (точка г) без превышения 77. Однако на высоте в связи со снижением G_{T p}„_rmaxH САУ не может гарантировать разгон без превышения температуры (кривая 3). Аналогичная картина наблю­дается при приемистости на режимах обратной тяги.

Таким образом, разгон ротора ВД самостоятельно регуляторами G_r = const и п_вл = const осуществля­ется со значительным превышением располагаемой подачи топлива над предельно допустимой и сопро­вождается опасным превышением 77, поэтому в САУ двигателя введены автомат приемистости и гидроусилитель.

Для получения оптимальной приемистости на режимах прямой и обратной тяг корректировку расходов топлива ведет АП по внутридвигательным параметрам, а ГУ осуществляет разгон только в случае выхода из строя АП.

Автомат приемистости корректирует подачу топлива в соответствии с законом

G^ — /(/1_ВдРк.кор.

(14.6)

где К — коэффициент пропорциональности; л_вд — частота вращения ротора ВД;- p'_SKop — корректированное давление воздуха.

Автомат приемистости включен последовательно в систему каналов для подачи основного топлива на­соса-регулятора НР-ЗОКУ, поэтому все топливо, прошедшее через проходное сечение дозирующей иглы 41 (см. рис. 14.2), поступит в камеру сгорания двигателя. Расход топлива через это сечения будет определяться по выражению

С7_Т = Цд.и^д.н У^ьАРд.и ,

(14.7)

где р-д.и — коэффициент расхода; F_1M — площадь проходного сечения дозирующей иглы; р_т—массовая плот­ность топлива; Др_д.„— перепад давлений на дозирующей игле.

Так как (х_жн = const и р_т = const, то расход топлива будет корректироваться одновременно измене­нием и Дрд.„. В САУ двигателя Д-ЗОКУ именно этими двумя параметрами обеспечивается управле­ние подачей топлива в соответствии с принятыми законами в процессе разгона, причем F_хя изменяется про­порционально давлению р_к.ко_Р, являющемуся функцией полного давления воздуха за КВД, а Др_д.„— квад­рату частоты вращения ротора ВД.

АП состоит из следующих основных узлов (рис. 14.17): дозирующей иглы / с поршнем 34; меха­низма изменения площади проходного сечения дозирующей иглы, включающего в себя следующие элемен­ты: 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13. 14, 15; механизма поддержания перепада давлений топлива на дозирующей игле, состоящего из элементов 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24, 27.

Дозирующая игла 1 представляет собой стальной золотник цилиндрической формы с двумя фрезеров-ками в средней части, образующими профильную зону. Игла перемещается в стальной втулке, кото­рая запрессована в корпусе автомата приемистости. На резьбовой хвостовик иглы установлен сталь­ной диск с армированной двухсторонней манжетой, образующий поршень 34. Под действием перепада дав­лений топлива в камерах а и б и разности усилий пружин 12 и 35 обеспечивается перемеще­ние дозирующей иглы /. При перемещении иглы вправо площадь проходного сечения увеличивается, и наоборот. Ход дозирующей иглы ограничивается винтами 14 и 33.

В камеру б поршня 34 подведено топливо от клапана постоянного давления по каналу 30. в камеру а—это же топливо, но через дроссельный пакет. Давление топлива в камере а, а следовательно, и положение иглы / будут зависеть от перепуска топлива на слив через клапан 15 механиз­ма управления площадью проходного сечения. Клапан 15 состоит из стального диска с припаянной к нему пластиной из твердого сплава, связанный с нижним плечом рычага //, и жиклера, вверну­того в корпус АП.

Рис. 14.17. Автомат приемистости насоса-регу.пятора НР-ЗОКУ: / — дозирующая игла автомата приемистости; 2—постоянные жикле­ры камеры редуцирования; 3— канал давления р\\ 4—канал давле­ния р[; 5— сменный жиклер регулировки времени приемистости; 6—рабочий сильфон механизма управления дозирующей нглой; 7— корпус воздушного фильтра; 8— канал суфлирования полости меха­низма управления дозирующей иглой; 9—вакуумный сильфон меха­низма управления дозирующей нглой; 10 — регулнровочны-й винт уста­новки рычага механизма управления дозирующей иглой в нейтраль­ное положение;// — пружина обратной связи механизма управления дозирующей иглой; 12—рычаг механизма управления дозирующей иглой; 13 — регулировочный винт наклона характеристики механизма управления дозирующей иглой; 14 — регулировочный винт упора до­зирующей иглы в положении максимального расхода топлива: 15 — клапан механизма управления дозирующей иглой; 16—клапан ну­левого перепада механизма поддержания перепада на дозирующей нгле; 17—мембрана клапана нулевого перепада механизма поддер­жания перепада давлений на дозирующей игле; 18 — регулируемый жиклер механизма поддержания перепада давлений на дозирующей нгле; 19 — пружина клапана поддержания перепада давлений на до­зирующей игле; 20—регулировочный винт перепада давлений топлива на дозирующей игле; 21 — постоянный жиклер механизма поддержа­ния перепада давлений на дозирующей игле; 22 — канал отвода топ­лива с давлением р, к агрегату ЦР-1-30К: 23 — гильза клапана под­держания перепада давлений на дозирующей игле: 24 — золотник клапана поддержания перепада давлений на дозирующей игле; 25 — канал отвода топлива на слив; 26 — канал подвода топлива с давле­нием р„ от ГДФЧ; 27—пружина золотника клапана поддержания пе­репада давлении на дозирующей игле; 28 — канал подвода топлива из межпоршневой полости: 29 — канал для отвода топлива под поршень наклонной шайбы: 30—канал для подвода топлива от клапана пос­тоянного давления; 31 — канал для отвода топлива к распредели­тельному клапану; 32 — канал для подвода топлива от дроссельного крана; 33—регулировочный аннт упора дозирующей иглы автомата приемистости в положении минимального расхода топлива; 34 — пор­шень дозирующей иглы автомата приемистости; 35 — пружина поршня дозирующей нглы; а, б, е. г. д. е. ж. з—камеры

Давление топлива в камере а задается механизмом изменения площади проходного сечения дози­рующей иглы, который состоит из следующих основных элементов: клапана 15, управляющего пере­мещением дозирующей иглы /; рычага 12 с пружиной обратной связи // и пружиной регули­ровочного винта 13; сильфона 6, связанного с камерой редуцирования, в которой поддерживается давле--ние Рк.кор благодаря подводу воздуха с давлением р'_к из-за КВД и одновременного частичного стравливания его через постоянные жиклеры 2 и сменный жиклер 5; вакуумного сильфона 9.

На установившихся режимах работы двигателя клапан 15 создает в камерах а и б перепад давлений топлива, необходимый для удержания поршня 34 и дозирующей иглы / в заданном положении.

С другой стороны, необходимый перепад давлений на проходном окне дозирующей иглы / обеспечи- вается механизмом поддержания перепада давлений, который включает в себя регулируемый 18 и посто- янный 21 жиклеры; мембрану нулевого перепада 17 с клапаном 16; клапан поддержания перепада с мембраной и золотником. 24, воздействующий на сервомеханизм наклонной шайбы насоса. ~

На мембрану клапана поддержания перепада давлений со стороны камеры з воздействует сила от давления топлива р„, пропорциональная квадрату частоты вращения ротораа ВД. Это топливо подводит­ся от ГДФЧ по каналу 26 через жиклер. В то же время со стороны камеры ж на мембрану воздействует пружина 19 и давление топлива, пропорциональное перепаду давлений топлива на проходном окне дози­рующей мглы 1. Эта пропорциональность достигается следующим образом.

В полость в перед проходным окном дозирующей иглы / от дроссельного крана по каналу ^'посту­пает топливо высокого давления. Одновременно это топливо подается через регулируемый жиклер 18 в ка­меру д мембраны нулевого перепада 17, а затем перепускается клапаном 16 через камеру ж и жиклер _ 21 на слив. Указанные жиклеры включены последовательно в цепь каналов механизма поддержания пере­пада давлений на дозирующей игле АП, поэтому через них проходит одно и то же количество топлива. На основании этого можно записать следующее равенство:

_тД/?18 = Ц21^2|д/2ртДр21 , (14.8)

где р.,8, ^21 — коэффициенты расходов соответственно через жиклеры 18 и 21; Рц, F₂i — плошади про­ходных сечений; Apig,Aa₂\ — перепады давлений; р_т — массовая плотность топлива.

Так как коэффициенты расходов и площади проходных сечений — величины постоянные, то, как сле­дует из равенства (14.8), перепад давлений на жиклере 21 пропорционален перепаду давлений на регулируемом жиклере 18. Теперь, если учесть, что за жиклером 21 устанавливается постоянное давле­ние сливной полости насоса-регулятора, то можно утверждать, что давление топлива перед жиклером 21 или давление в камере ж пропорционально перепаду давлений на регулируемом жиклере 18.

С другой стороны, перепад давлений на дозирующей игле / равен перепаду на регулируемом жикле­ре 18. Это достигается с помощью мембраны 17 нулевого перепада, в камеру е которой подведено топливо с давлением за дозирующей иглой / АП. Мембрана 17 нагружена только силами со стороны давления топлива в камерах е и д, а поэтому будет находиться в равновесном состоянии при условии равенства давлений в этих камерах.

Действительно, при повышении давления в камере д по сравнению с давлением в камере е мембрана 17 прогибается влево (по схеме), проходное сечение клапана 16 увеличивается, что приводит к пониже­нию давления топлива в камере d до восстановления исходного равновесия. Если же установившееся давление топлива в камере д меньше, чем в камере е, то мембрана прогибается вправо, уменьшая про­ходное сечение клапана 16 и повышая давление в камере д. Таким образом, изменением проходного сечения клапана 16 достигается равновесное состояние мембраны 17 и равенство давлений в камерах. При этом все топливо, поступившее через регулируемый жиклер 18 в камеру д, пройдет через клапан 16 и жик­лер 21, так как в магистрали от жиклера 18 до жиклера 21 нет дополнительных подводов топлива.

Итак, на регулируемом жиклере 18 поддерживается перепад, равный перепаду Давлений на дози­рующей игле /, что определяет пропорциональность перепада на игле АП к давлению топлива в полости ж мембраны клапана перепада, а значит, и давления топлива в полости з, в которую подведено топливо р„.

Если по каким-либо причинам нарушена указанная пропорциональность, например, вследствие уве­личения давления в полости ж, то мембрана клапана поддержания перепада давлений прогибается, увлекая золотник 24 влево. Уплотнительные пояски золотника 24 открывают окна подвода топлива высоко­го давления из канала 32 по каналу 29 под поршень наклонной шайбы и слив топлива из межпоршне­вой полости по каналу 28. В результате перераспределения давления в полостях поршня 70 (см. рис. 14.2) наклонная шайба 80 устанавливается на угол, обеспечивающий меньшую производительность, до восста­новления пропорциональности перепада на игле АП по отношению к давлению р_п.

Теперь рассмотрим работу САУ при приемистости двигателя с малого газа до начала автоматического управления. При резком перемещении рычага управления двигателем от риски МГ до НАР с той же ско­ростью происходит увеличение площадей проходных сечений на дроссельном кране 17 и золотнике 101 ЗСЧ, обусловливающее уменьшение перепада давлений на них. В связи с этим золотник дифференциально- ' го клапана 116 под действием пружины 117 садится на упор, в результате происходит перераспреде­ление давления в полостях поршня 70 и наклонная шайба 80 начинает быстро перемещаться в сторону винта 87 максимальной производительности. В результате этого резко возрастает перепад давлений на дозирующей игле 41 АП и в правой полости мембраны 56, которая прогибается влево и перемещает золотник клапана поддержания перепада давлений 57. Последний своими проточками сообщает полость

поршня 70 с магистралью высокого давления, а межпоршневую полость 69 со сливом, поэтому быстрое перемещение наклонной шайбы в сторону увеличения подачи топлива будет приостановлено.

По мере увеличения частоты вращения ротора ВД будет увеличиваться давление*pl за КВД и давле­ние топлива р„. При увеличении р£_кор в камере редуцирования сильфон 42 расширяется и поворачивает ры­чаг 51 по часовой стрелке, который прикрывает клапан 49, стравливающий топливо из левой полости порш­ня 40 дозирующей иглы 41. Под действием давления топлива в этой полости и усилия пружины 38 дози­рующая игла 4Г начинает перемещаться вправо со скоростью, обусловленной пропускной способностью дроссельного пакета 45, увеличивая площадь проходного сечения и, следовательно, количество топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя.

В процессе разгона двигателя перепад на дозирующей игле 41 увеличивается пропорционально изменению командного давления р„. Происходит это потому, что с увеличением р„ мембрана 56 проги­бается вправо и перемещает золотник клапана 57, пояски которого дросселируют отверстия во втулке, уменьшая тем самым подачу топлива высокого давления в полость поршня 70 и слив топлива из межпоршневой полости 69. Наклонной шайба 80 изменяет скорость перемещения в сторону увеличения подачи топлива с ускорением, обусловленным темпом роста давления р„.

На. установившемся режиме работы двигателя давление р_а всегда выше давления в правой полости мембраны 56, поэтому золотник клапана 57, находясь в правом положении, разобщает каналы для подвода и слива топлива, не оказывая таким образом никакого влияния на работу сервомеханизма наклонной шайбы 80. С другой стороны, пружина обратной связи 46 вследствие перемещения дозирующей иглы 41 вправо уравновешивает усилия со стороны рабочего сильфона 42. Рычаг 51 повернется против часовой стрелки и откроет клапан 49. Благодаря сливу топлива из левой полости поршня 40 устанавливается такой перепад давлений, при котором дозирующая игла займет равновесное положение. Таким образом, при выходе двигателя на режим начала автоматического управления, т. е. на частоту вращения ротора ВД (9200 ±50) об/мин, АП отключается, а заданный равновесный режим под­держивает регулятор л_вд = const.

В условиях эксплуатации время приемистости регулируют подбором жиклера стравливания из ка­меры редуцирования сильфона 42.

Сброс газа двигателя осуществляется резким уменьшением подачи топлива. При этом благодаря снижению Г* мощность турбин становится меньше мощности, потребляемой компрессорами, и роторы ВД и НД получают отрицательное ускорение. Необходимо учитывать, что при резком сбросе двигатель может войти в помпаж по КНД, а также, что для перекладки элементов механизации КВД требуется определен­ное время, поэтому необходимо ограничивать темп снижения расхода топлива. Эту функцию выполняют ГУ и ЗСЧ насоса-регулятора НР-ЗОКУ. Так, при резком переводе РУД от упора ВЗЛЕТ до риски НАР игла дроссельного крана 17 с той же скоростью перемещается вверх, уменьшая площадь проходного сечения крана, что могло бы привести к интенсивному снижению подачи топлива в камеру сгорания. Однако регу­лятор физической частоты вращения поддерживает на проходных сечениях дроссельного крана и золотни­ков 101 ЗСЧ и НО малого газа необходимый перепад давлений, снижая его в темпе, заданном ГУ. Действи­тельно, совместно с РУД перемещается не только игла дроссельного крана, но и опускается вниз ползун 34 ГУ, который увеличивает площадь проходных сечений сливных каналов штока 30.

Количество сливаемого топлива из камеры 31 превышает поступление топлива через дроссельный пакет прямого хода 123, поэтому давление в ней снижается, и под действием пружины 19 поршень 25 перемещается вниз со скоростью, обусловленной гидравлической характеристикой дроссельного пакета обратного хода 125. Таким образом, перенастройка пружины 35 регулятора физической частоты вращения с помощью кинематической пары 30 и 33 протекает в заданном темпе, а поэтому подача топлива в камеру сгорания двигателя снижается замедленно.

При резком перемещении РУД от риски НАР До МГ с той же скоростью перемещается вверх игла дроссельного крана 17, но скорость перемещения золотника 101 ЗСЧ в сторону уменьшения проход­ного сечения будет определяться характеристикой дроссельного пакета 99, которая обусловливает темп сброса газа в диапазоне рассматриваемых режимов.

Теперь рассмотрим работу САУ в процессе управления механизацией компрессора на переходных режимах. Для обеспечения устойчивой работы двигателя Д-ЗОКУ на нерасчетных режимах предусматри­ваются перепуск воздуха за V и VI ступенями КВД и перекладка лопаток РНА по приведенной частоте вращения РВД.

Управление КПВ по режимам работы двигателя осуществляется автоматически агрегатом ДПО-ЗОК. Топливо высокого давления из канала 74 насоса-регулятора НР-ЗОКУ по внешнему трубопроводу подается на вход датчика приведенной частоты (см. рис. 14.2). Пройдя фильтр тонкой очистки 161, топливо поступает к клапанам постоянного давления 162, 164 и исполнительному золотнику КПВ 166. Принцип работы клапанов 162 и 164 аналогичен принципу работы КПД 113 насоса-регулятора. КПД 162 соз­дает постоянное давление l,96_₀.i«e МПа для агрегата РНА-ЗОК. а КПД 164 — такое же давление для агрегата ДПО-ЗОК.

В начальный момент запуска под действием усилия пружины исполнительный золотник КПВ 166 нахо­дится в крайнем левом положении, поэтому топливо высокого давления по проточке в золотнике и внешнему трубопроводу через жиклер и топливный фильтр 144 подается в рабочие полости гидро­цилиндров 143 управления КПВ. По мере раскрутки ротора ВД на частоте вращения 14% в рабочих полостях создается давление (0,784 ± 0,039) МПа, достаточное для открытия КПВ.

Для управления КПВ по приведенной частоте вращения ротора ВД в конструкцию ДПО-ЗОК вклю­чен тахометрический элемент с множительным механизмом и поршнем р_гд 176.

Центробежный датчик 174 тахометрического элемента приводится во вращение от ретора ВД через ЗКП, на которой установлен ДПО-ЗОК. При вращении грузиков возникает центробежная сила, которая через толкатель 172 и систему рычагов множительного механизма передается на золотник клапана командного давления 170. Сверху на клапан 170 действует сила от давления топлива, поступающего от КПД 164 через дросселирующую кромку и каналы золотника в верхнюю полость клапана.

На схеме тахометрический элемент показан в равновесном положении, когда центробежная сила грузиков датчика 174, приведенная к оси золотника, уравновешивается давлением топлива над золот­ником, пропорциональным квадрату частоты вращения ротора ВД.

При увеличении частоты вращения ротора ВД возрастает центробежная сила грузиков датчика 174. Равновесие сил, действующих на золотник клапана 170, нарушается. Золотник перемещается вверх, увеличивая проходное сечение на пути топлива постоянного давления от КПД 164 и одновременно умень­шая сечение отверстия Н для сливаемого топлива. Давление топлива будет возрастать до тех пор, пока увеличивающаяся сила от его действия на верхний торец золотника не компенсирует приведенную центробежную 'силу грузиков * датчика. Аналогично, но в обратном порядке протекает процесс изменения давления при снижении частоты вращения ротора ВД.

Для получения командного давления р„₀, пропорционального приведенной частоте вращения ротора ВД, необходимо вводить дополнительную корректировку по температуре воздуха Tl на входе в двигатель, которую производит температурный датчик ТД-ЗОК через множительный механизм агрегата ДПО-ЗОК.

Датчик ТД-ЗОК крепится к переходнику входного устройства двигателя и его термоэлемент омывает­ся потоком воздуха, поступающим в двигатель. Особенностью датчика ТД-ЗОК является использование быстродействующего дилатометрического термоэлемента в сочетании с гидравлическим преобразователем. Топливо с высоким давлением от насоса-регулятора НР-ЗОКУ по внешнему трубопроводу подводится к фильтру тонкой очистки 136 датчика, откуда поступает к КПД 135. В конструкцию клапана постоян­ного давления введен термокомпенсатор 134, состоящий из биметаллических пластин, который позволяет исключить влияние температуры топлива на работу КПД. Постоянное давление топлива стабилизирует характеристики гидравлического преобразователя: Преобразователь состоит из приемного 137 и подающе­го 139 сопел и молибденового стержня '38 дилатометрического термоэлемента. Топливо постоянного дав­ления от КПД 135 поступает в подающее сопло 139 и далее — в приемное сопло 137 гидравличес­кого преобразователя.

Давление топлива в приемном сопле определяется положением конца стержня 138 относительно оси сопел. Так, например, при повышении температуры воздуха П вследствие разности коэффициентов ли­нейного расширения молибденового стержня 138 (6-Ю^-8 1/градус) и стальной трубки 141 (17-Ю^-6 1/градус) конец стержня перемещается вниз, открывая приемное сопло 137, в результате чего возрас­тает командное давление р_гл. При уменьшении температуры воздуха П происходит обратный процесс.

Гидравлический преобразователь обеспечивает прямолинейную зависимость давления р_тд от темпера­туры воздуха на входе в двигатель.

Для защиты корпуса термоэлемента 140 от обледенения по каналам 142 из ПОС двигателя подводится горячий воздух.

Таким образом, с ростом температуры воздуха Tl увеличивается давление р_тд и поршень 176 агрегата ДПО-ЗОК. преодолевая усилие затяжки пружины, перемещается вправо (по схеме) совместно со штоком 177. Этот шток поворачивает рычаг 171 относительно опоры регулировочного винта 175 про­тив часовой стрелки, а вместе с ним смещает вправо каретку множительного механизма. В результате перемещения каретки на рычаге 173 увеличивается плечо приложения центробежной силы грузиков датчика 174 и в конечном итоге уменьшается сила, приведенная к оси золотника клапана 170, что приводит к снижению командного давления р„₀. При уменьшении температуры воздуха П уменьшается давление р_га и поршень 176 под действием усилия пружины перемещается влево, увлекая в том же направлении каретку множительного механизма. Плечо рычага 173 уменьшается, а сила, передаваемая через множительный механизм на золотник клапана 170, увеличивается и командное давление р„₀ воз­растает. Для устранения изменения настройки гидравлического датчика приведенной частоты, связанной с колебаниями температуры топлива, в конструкцию агрегата ДПО-ЗОК введен термокомпенсатор 168, состоящий из биметаллических пластинок.

Командное давление р„₀ от клапана 170 по каналу в корпусе агрегата ДПО-ЗОК, а затем через демпфирующие пазы в командном золотнике КПВ 165 поступает под левый его торец и одновременно по внешнему трубопроводу отводится к золотнику чувствительного элемента 148 агрегата РНА-ЗОК.

На приведенной частоте вращения ротора ВД (8600 ± 150) об/мин (77,5 . . . 80,0 %) командное дав­ление р_По достигает давления срабатывания золотника 165, который перемещается в крайнее правое положение, открывая своей проточкой доступ топливу от КПД 164 под торец исполнительного золотника 166. Этот золотник смещается вправо и перекрывает доступ топлива высокого давления в рабочие полости гидроцилиндров 143, одновременно сообщая их со сливной полостью насоса-регулятора НР-ЗОКУ. Вследствие этого под действием усилий пружин гидроцилиндров происходит закрытие КПВ.

При медленном сбросе газа на приведенной частоте вращения РВД 8600i₂fo об/мин (76,5 . . . 80,0 %) командное давление р„₀ уменьшается до величины, позволяющей командному золотнику 165 вернуться под действием пружины в исходное положение. В этом положении проточка,в золотнике

165 перекрывает доступ топлива от КПД 164 и сообщает левую полость золотника 166 со сливом. Исполнительный золотник 166 под действием усилия пружины резко переместится в, крайнее левое поло­жение и откроет подвод топлива высокого давления в полости гидроцилиндров 143. Поршни гидроцилинд­ров под действием топлива высокого давления переместятся в нижние положения и откроют КПВ. При резком сбросе газа открытие КПВ должно произойти на приведенной частоте не менее 8000 об/мин (73,5 %). Контроль за срабатыванием КПВ осуществляют по сигнальной лампе, которая гаснет при закрытии КПВ и загорается при их открытии. Регулировка срабатывания КПВ производится регулировочным винтом 163, при заворачивании которого приведенная частота открытия и закрытия клапанов увеличивается.

Управление положением лопаток РВНА КВД в зависимости от приведенной частоты вращения ротора ВД также осуществляется автоматически с помощью агрегата РНА-ЗОК совместно с цилиндром направляющегоаппарата ЦНА-ЗОК. Регулятор направляющего аппарата РНА-ЗОК имеет гидравлическую связь с датчиком приведенной частоты ДПО-ЗОК.

Каждому значению приведенной частоты ротора ВД соответствует вполне определенное положение поршней 145 РНА-ЗОК и 160 ЦНА-ЗОК, которые жестко связаны между собой ведущим кольцом РВНА (см. рис. 14.4). * - •

До приведенной частоты вращения РВД (8100 ±150) об/мин (73... 76%) командное давление р„₀, подведенное по внешнему трубопроводу от ДПО-ЗОК через дроссельный пакет 149 к золотнику 148 чувствительного элемента, недостаточно для' преодоления силы пружины 158 обратной связи, поэтому рычаг 147 с ползуном 156 занимают крайнее правое положение. В этом положении ползун 156 вскрывает радиальные каналы в золотнике 155, перепуская топливо из полости пружины 154. на стив. Под действием усилия пружины. 154 золотник 155 гидроусилителя находится в крайнем правом положении и своими проточками открывает подвод топлива от КПД 162 в правые полости поршней 145 и 160, одновременно сообщая левые полости со сливом. Следовательно, оба поршня будут находиться в крайнем левом положении, удерживая лопатки РВНА на установочном угле —35°, о чем свидетельствуют горящие сигнальные лампы ВНА —35° и ВНА —5°.

При плавном увеличении режима работы двигателя на приведенной частоте вращения ротора ВД (8100 ± 150) об/мин (73 ... 76 %) командное давление р„₀ создает на золотнике усилие, достаточное для преодоления усилия затяжки пружин 157 и 158, и рычаг 147 с ползуном 156 смещаются влево. Ползун дросселирует слив топлива из полости пружины 154, что вызывает перемещение золотника 155 вле­во. Золотник 155 увеличивает проходное сечение подвода топлива от КПД 162 в левые полости поршней 145 и 160 и одновременно уменьшает давление в правых полостях, увеличивая слив. Под действием разности давлений топлива поршни 145 и 160 начнут перемещаться вправо, поворачивая лопатки РВНА с установочного угла —35°. В момент поворота лопаток с угла —35°... —33^е гаснет сиг­нальная лампа ВНА —35° в кабине экипажа. Поршень 145, перемещаясь вправо, поворачивает рычаг обратной связи 150 по часовой стрелке, который через шток 153 сжимает пружину 158. Движение поршней 145 и 160 вправо будет продолжаться до тех пор, пока усилие пружины обратной связи 158 не вернет в исходное положение ползун 156, а значит, и золотник 155 гидроусилителя. Золотник 155 устанавливает в рабочих полостях поршней 145 и 160 перепад давлений, достаточный для фиксирования лопаток РВНА в положении, соответствующем новому значению приведенной частоты вра­щения ротора ВД. Если же приведенная частота вращения ротора ВД будет и дальше увеличиваться, то поршни 145 и 160 будут перекладывать лопатки РВНА на меньший установочный угол, пока шток поршня 145 не станет на упор регулировочного винта 146, который определяет положение лопаток на угле —5°. Этому положению лопаток соответствует приведенная частота вращения ротора ВД (9800± 150) об/мин (88,5 . . . 91,5 %). Когда лопатки станут на угол от —7° до —5°, погаснет сигналь­ная лампа ВНА —5°, т. е. при положении лопаток РВНА на указанном установочном угле обе сиг­нальные лампы не горят.

Начало страгивания поршня 145 определяется усилием затяжки пружины ползуна /56" гидроуси­лителя, которое уточняется регулировочным винтом 159, а ход поршня при определенном изменении командного давления р„₀ — положением винта 151, изменяющего соотношение плеч рычага 150.

При уменьшении приведенной частоты вращения ротора ВД процесс перекладки лопаток РВНА идет аналогично описанному, но в обратном порядке. Приведенная частота начала перекладки лопаток РВНА с установочного угла —5° на угол —35° в условиях плавного снижения режима работы двигателя составляет 98001₄оо об/мин (86,5... 91,5 %), а приведенная частота окончания перекладки

• 8100^400 об/мин (71 ...76%). В момент страгивания лопаток РВНА с установочных углов

• 5° . . . —7° загорается сигнальная лампа ВНА —5°, а при установке на углы —33°... —35° заго­рается вторая сигнальная лампа ВНА —35°

14.13. РАБОТА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА РЕЖИМАХ ОГРАНИЧЕНИЯ

Закон автоматического управления двигателя на максимальном режиме (см. гл. 12) был основан на поддержании максимально допустимых или близких к ним значений частоты вращения ротора ВД и температуры газа перед турбиной. Эта программа не только обеспечивает получение максимальной тяги, но и предохраняет двигатель от тепловых и механических перегрузок. Однако при значительном отклонении внешних условий от расчетных рассматриваемый закон управления недостаточно полно учитывает нагруженность отдельных деталей и узлов, что обусловливает введение ограничений по усло­виям прочности элементов конструкции. Правильное установление и точное выполнение этих ограничений оказывает непосредственное влияние на надежность работу СУ и безопасность полетов."

В САУ двигателя Д-ЗОКУ входит всережимный предельный регулятор температуры ВПРТ-44, пред­назначенный для ограничения температуры газов за турбиной Т' от НАУ до взлетного режима на прямой и обратной тягах, а также предельные однорежимные регуляторы ограничения давления воздуха pi за компрессором и максимальной частоты вращения ротора НД.

Рассмотрим принцип действия этих ограничителей.

Система ВПРТ-44 включает в себя блок из 12 сдвоенных термопар Т-99-3 с коллектором соедини­тельных проводов, регулятор температуры типа РТ12-4ЛЛТ серии 2, датчик режимов ДР-4М-2С, приемник температуры торможения воздуха на входе в двигатель П-69-2М, исполнительный механизм ИМТ-3 и топливный насос-регулятор НР-ЗОКУ. Регулятор температуры РТ12-4МТ серии 2 устанавливается на самолете, а остальные элементы системы ВПРТ-44 — на двигателе.

Блок термопар Т-99-3, выполненных из сплава X — А, является датчиком температуры Т',. Термопары равномерно расположены по окружности канала внутреннего контура двигателя. Одна половина спаев электродов каждой термопары подключается через переходную колодку ПК-9Г к регулятбру температуры' РТ12-4МТ серии 2, а вторая — к указателю температуры выходящих газов УТ-7А через переходную колод­ку ПК-9Б. Схемы соединения термопар для регулятора температуры и измерителя одинаковы. Термопары соединяются в три группы, включенные параллельно. Каждая группа состоит из четырех последовательно соединенных термопар. При нагревании горячих спаев термопар возникает термоэлектродвижущая сила (термоЭДС), которая меняется соответственно изменению температуры газов, выходящих из турбины.

На рис. 14.18 изображена функциональная схема регулятора температуры РТ12-4МТ серии 2. Термо­ЭДС подается на вход в регулятор в элемент сравнения, где сопоставляется с опорным напряжением за-датчика. Опорное напряжение определяется положением винтов настройки регулятора ОСНОВНОЙ и 0,7 НОМИНАЛА, корректируется датчиком ДР-4М-2С по режимам работы двигателя и приемником П-69-2М по температуре воздуха на входе в двигатель. Винт ОСНОВНОЙ служит для регулирования темпе­ратуры ограничения взлетного режима в диапазоне от 823 до 923 К (при температуре на входе 288 К). Вин­том 0,7 НОМИНАЛА регулируется снижение температуры ограничения режима, равного 0,7 номинального, относительно температуры ограничения взлетного режима в пределах от 70 до 120 К.

Датчик режимов ДР-4М-2С механически связан с РУД агрегата НР-ЗОКУ и выдает электрический сигнал переменного напряжения, амплитуда которого пропорциональна положению рычага. При сниже­нии режима работы двигателя от взлетного до 0,7 номинального температура ограничения уменьшается линейно от температуры ограничения режима 0,7 номинального. С дальнейшим снижением режима до НАУ температура ограничения остается постоянной и равной температуре ограничения режима 0,7 номи­нального.

По сигналу приемника температуры П-69-2М корректируется уровень настройки ограничения темпе­ратуры газа за турбиной по температуре воздуха на входе в двигатель. Если температура воздуха на входе в двигатель 288 К и выше, то на каждый градус изменения этой температуры вводится кор­рекция на 0,8 К по температуре ограничения. Если же температура на входе ниже 288 К. то указан­ное изменение составляет 0,85 К-

ТЗДС

"1

ffth

П-В9-2М

t

батарея термопар

Элемент сравнения

Магнитный входной усилитель

Фззочувстви -тельный усилитель -оетектоо

Ко op ex тиру­ющий контур

магнитный промежуточный^ усилитель

Г"