1Принцип построения сау

-по отклонению регул параметра (замкнутая)

-по компенсации ВВ(незамкнутая)

-комбинированная

2Собственная устойчивость Gt=сonst

удобно использовать характеристики располагаемой и потребной

подачи топлива,

- если , то ротор ГТД разгоняется, так как момент на валу турбины больше момента на валу компрессора;

-если , частота вращения ротора уменьшается, так как .

справа от n_гр3 расположена область устойчивых режимов работы, а слева – неустойчивых. Вблизи n_гр3 расположена зона безразличного равновесия.

В случае применения закона автоматического управления (горизонтальные линии G_т1 , G_т2 , G_т3 на рисунке 22) граничная частота вращения n_гр2 смещается влево и область устойчивых режимов работы расширяется.

Наиболее широкая область устойчивых режимов работы практически во всем диапазоне рабочих частот вращения может быть получена при использовании регуляторов n = const.

В этом случае положение точки зависит от максимально возможной подачи приводного топливного насоса и минимально возможной настройки регулятора постоянства частоты вращения.

3Управление подачей топлива при запуске

Для получения минимального времени выхода двигателя на режим «Малый газ» после розжига камеры сгорания без заброса температуры газов перед турбиной выше максимально допустимого значения и снижения запаса газодинамической устойчивости компрессора необходимо оптимизировать подачу топлива. В связи с этим в САУ ГТД включают топливные автоматы запуска.

На всех других двигателях ВС гражданской авиации применяются автоматы запуска тахометрического или пневматического типа.

предпочтение отдается пневматическим автоматам запуска, программирующим подачу топлива в двигатель по комплексному параметру – рн.

На рисунке 24 показан характер изменения потребного и располагаемого расхода топлива. Линия 1 определяет подачу топлива при изменении частоты вращения ротора ПТН и максимальной координате УО. Линия 3 является характеристикой регулятора G_т = const при α_РУД = α_РУДМГ. Ограничения по помпажу или максимальной температуре газов перед турбиной в земных и высотных условиях показаны зависимостями 2 и 7 соответственно, характеристики топлива на земле и в полете – параболами 6, 9.

Из анализа показанных на рисунке 24 зависимостей видно, что подавать топливо в двигатель на частоте вращения ротора ниже п₂ нельзя, так как возможен перегрев лопаток турбин или помпаж компрессора. Если обеспечить подачу топлива в двигатель по линии 4, проходящей эквивалентно линии ограничений 2, то в каждый момент времени запуска избыток подачи топлива (ΔG_т = G_т.рас – G_т.пот) будет максимальным, а, следовательно, время запуска – минимальным.

Однако учитывая эксплуатационный разброс характеристик двигателя и в связи с этим возможное смещение линии 2, реальный закон изменения подачи топлива при запуске (линия 5) должен располагаться ниже кривой 4. В этом случае время запуска несколько увеличивается, но будет исключен выход двигателя на опасные режимы. При высотном запуске закон изменения располагаемого расхода топлива (линия 8) должен значительно отличаться от земного, в связи с чем в систему управления подачей топлива при запуске необходимо вводить высотную коррекцию.

Двуплечий рычаг 1 (см. рисунок 26), управляющий истечением

рабочей жидкости через сопло 2, находится под воздействием давления топлива и разности давлений воздуха – р_н. Топливо под давлением воздействует через сухарик 3 и иглу 4 на левое плечо рычага 1. На правое плечо рычага через иглу 5 передается усилие от мембраны 7, на которой формируется перепад давлений воздуха полостей А и В. Полость А связана с атмосферой, а в полость В подводится под давлением воздух за компрессором. Для обеспечения эксплуатационной подрегулировки закона изменения подачи топлива полость В связана с атмосферой через корректирующий жиклер 9.

Начиная с определенного момента времени, автоматическое устройство, программирующее запуск двигателя, снимает сигнал со стоп-крана, игла 14 поднимается, топливо отжимает распределительный клапан и поступает в топливный коллектор. При этом наклонная шайба устанавливается на минимальную подачу. Это объясняется тем, что давление воздуха за компрессором еще мало, пружина 6 под воздействием мембраны 7 отжата вниз и игла 5 не передает усилие на рычаг 1. В то же время усилие от давления топлива через сухарик 3 и иглу 4 поворачивает рычаг 1 по часовой стрелке. Сопло 2 открывается и стравливает рабочую жидкость из полости Д. На этапе минимальной подачи топлива в двигатель производится розжиг камеры сгорания.

По мере увеличения частоты вращения ротора двигателя увеличивается давление воздуха за компрессором, а следовательно, в полости В автомата запуска. Пружина 6 начинает прогибаться вверх, выбирается зазор между мембраной и иглой 5, рычаг 1 поворачивается против часовой стрелки. Истечение рабочей жидкости через сопло 2 уменьшается, растет давление в полости Д, а наклонная шайба увеличивает подачу топлива, ПТН перенастраивается на большую подачу рабочей жидкости. Подача топлива возрастает практически по линейному закону пропорционально возрастанию – р_н до вступления в работу регулятора G_т = const. Таким образом, на заключительном этапе запуска двигателя располагаемый расход топлива поддерживается постоянным и превышает потребный на 20 – 30 %.

Запуск двигателя оканчивается вступлением в работу регулятора частоты вращения ротора малого газа, снижающего подачу топлива до необходимого количества для устойчивой работы на режиме «Малый газ».

На рисунке 27 показан характер изменения потребного 5 и располагаемого 4 расхода топлива при запуске ТВД, САУ которого включает автомат запуска непрямого действия. Характеристика располагаемого расхода топлива представляет собой ломаную линию, состоящую из:

а – b – площадка с постоянным расходом топлива для розжига камеры сгорания;

b – с – изменение расхода топлива по закону G_т = f ( – р_н);

c – d – площадка постоянного расхода топлива при α_РУД = α_{РУД МГ};

d – e – топливная характеристика регулятора п_МГ = const.

G_т

G_т.рас

G_т.пот

1

2

3

4

5

а

b

c

d

e

n

n_МГ

n₂

n₁

Рисунок 27 – Изменение потребного и располагаемого

расхода топлива при запуске ТВД

Зависимость потребного расхода топлива от частоты вращения ротора имеет ступенчатый вид, что связано с закрытием клапанов перепуска воздуха и изменением моментных характеристик компрессора. Одновременно при срабатывании клапанов изменяется положение границы помпажа. Линией 1 показана граница помпажа при открытых двух группах клапанов. После закрытия первой группы на частоте вращения граница помпажа определяется линией 2, а при срабатывании второй группы клапанов помпаж ограничивается линией 3.

Регулирование процесса запуска двигателя сводится к корректировке характеристики располагаемого расхода топлива (рисунок 28).

Если при запуске двигателя отмечается снижение температуры газов перед турбиной и связанное с этим увеличение времени запуска, то характеристику располагаемого расхода топлива необходимо сместить вверх. В тех случаях, когда имеется тенденция к росту температуры газов перед турбиной, следует уменьшить располагаемый расход топлива. Перед выполнением регулировочных работ необходимо уяснить, на каком этапе запуска имеются наибольшие отклонения от оптимальной подачи топлива.

G_т

a

a˝

a΄

d˝

d΄

d

c˝

c΄

c

b˝

b΄

b

e

р

р_н

Рисунок 28 – Изменение располагаемого расхода топлива

при регулировке автоматов запуска

При «вялом» розжиге камеры сгорания и низкой скорости нарастания температуры газов перед турбиной на начальном этапе разгона необходимо увеличить затяжку пружины 12 регулировочным винтом 11 (см. рисунок 26). Такая регулировка сместит точку а (см. рисунок 28) начала площадки вверх до точки а΄. Уменьшение затяжки пружины 12 (см. рисунок 26) сместит точку а вниз до точки а˝.

Настройка момента вступления в работу автоматов запуска осуществляется регулировочным винтом 10, влияющим на затяжку пружин 6 и 8 (см. рисунок 26). Закручивание винта 10 приводит к более раннему вступлению в работу автомата запуска (точка b΄ на рисунке 28).

Наиболее ответственный заключительный этап запуска двигателя настраивается путем замены корректирующего жиклера 9 с меньшим диаметром проходного сечения, что приводит к смещению точек c и d вверх до c΄ – d΄. При установке жиклера с большим проходным сечением точки c и d на расходной характеристике смещаются вниз до c˝ – d˝ и запуск будет протекать более «вяло» без заброса температуры газов перед турбиной.

Билет 5