4.3 Система управления топливом

4.3.1 Классификация

Система управления топливом состоит из:

- основного регулятора двигателя;

- датчика температуры на входе в компрессор;

- системы управления МГ двигателя включая электромагнит сброса МГ;

- агрегата управления двигателем;

- температурного датчика ТТ₁₂;

- электропроводки CFMI;

- блока управления топливом;

- датчика частоты вращения управляющего генератора переменного тока контура ВД;

- температурного сенсора Т₁₂.

4.3.2 Основной регулятор двигателя

Назначение. Система дозирования топлива определяет массовую подачу топлива на топливные форсунки, в соответствии с положением РУД и внутренними параметрами двигателя применительно к газогенератору.

Принцип работы. Орган управления включает два концентрических управляющих вала, вал РУД и вал ОРД (рычаг прекращения подачи топлива). Такая конструкция позволяет управлять скоростью вращения ротора газогенератора независимо от работы системы прекращения подачи топлива. РУД подает сигнал для программы задания скорости вращения ротора газогенератора и в нормальном режиме, и в режиме реверсирования тяги. ОРД обеспечивает точную работу клапана перекрывания подачи топлива независимо от работы РУД.

Частота вращения двигателя во всех условиях регулируется расходом топлива. Насос обеспечивает расход топлива, превышающий потребный на всех режимах работы двигателя.

Требуемое количество топлива обеспечивается топливо - дозирующим клапаном, излишек топлива направляется через перепускной клапан назад на выход из ступени низкого давления топливного насоса.

Нагнетающий клапан сохраняет давление системы в условиях низкого расхода для обеспечения соответствующего давления топлива для сервоопераций в основном регуляторе двигателя и точной дозировки топлива.

Основной регулятор двигателя по существу является доработанным регулятором скорости, обеспечивающим автоматическую настройку, создающим широкое разнообразие операционных сред, а также дополнительных функций управления для улучшения характеристик двигателя.

Органом управления является гидромеханическое устройство, использующее топливные сервоклапаны.

Рис. 32. Система автоматического управления подачей топлива двигателя CFM56-3[5]

Орган управления выполняет следующие функции:

- управление частотой вращения роторов двигателя, путем подачи дозированного топлива на форсунки на всех режимах работы. Лишнее топливо, подаваемое топливным насосом на орган управления, возвращается в насос вниз по потоку к ступени НД. Орган управления также использует топливо, поступающее из насоса как гидравлическую жидкость;

- автоматическую настройку расхода топлива для сохранения параметров, заданных экипажем и ограничение расхода топлива для максимально безопасной эксплуатации двигателя при любых условиях работы.

Согласно установленной программе разгона или торможения изменяются условия (параметры) и ограничения.

Для того чтобы орган управления установил программы, необходимо измерить следующие параметры:

- давление на выходе из компрессора;

- давление отбора воздуха из компрессора;

- температуру на входе в компрессор;

- температуру на входе в вентилятор;

- частоту вращения ротора газогенератора.

Орган управления не только измеряет эти параметры, а также анализирует и рассчитывает их и устанавливает пределы расхода топлива для разгона и торможения. Рассчитанные ограничения сравниваются с реальным расходом топлива и вступают в силу по достижению их значений.

Задает положение поворотного направляющего аппарата и направляет топливо из насоса высокого давления (P_F) на привода поворотного направляющего аппарата для управления положением лопаток, в зависимости от изменения программы. Сигнал, определяющий положение лопаток поворотного НА, является результатом вычисления системой управления оборотов газогенератора и температуры внутри компрессора.

Задает положение перепускных клапанов на входе в компрессор и направляет топливо из насоса высокого давления в гидромотор клапанов перепуска для управления их положением как функцией положения отклоняемого направляющего аппарата. Сигнал на открытие клапанов перепуска подается в случае активации реверса или резкого закрытия поворотного направляющего аппарата для поддержания заданного положения клапанов перепуска.

- задает положение воздушного клапана системы регулирования зазоров между статором и ротором турбины ВД в зависимости от сигнальных давлений (Т_С1 и Т_С2), являющихся функцией частоты вращения ротора газогенератора двигателя;

- обеспечивает точную работу отсечного топливного клапана независимо от положения РУД;

- определяет и регулирует собственное рабочее давление.

4.3.3 Дозирующая часть основного регулятора

Систему основного управления двигателем (рис. 33) можно разделить на следующие функциональные системы:

- система сервоуправления;

- топливодозирующая система;

- вычислительная система;

- система управления поворотным направляющим аппаратом, клапанами перепуска и зазорами в ТВД.

Система сервоуправления. В систему сервоуправления поступает подогретое в теплообменнике подогревателя сервотопливо для регулировки серводавления.

Регулировка серво давления. Дозирование топлива и расчет программ выполняется при помощи сервоклапанов и поршней. Выверенное значение серводавления (PC и PCR), используемое в гидросистеме управления двигателем, выдерживается постоянным и выше давления перепуска с помощью регулирующих клапанов серводавления. В дозирующей системе: PF > PC > PCR.

Система дозирования топлива. Топливо подается в систему управления двигателем с давлением нагнетания топливного насоса, PS. Насос подает больше необходимого количества топлива во всех режимах работы двигателя. Требуемое количество топлива (WF) устанавливается с помощью проходного сечения дозирующего клапана, лишнее топливо направляется через перепускной клапан на вход секции высокого давления топливного насоса. Система дозирования топлива устанавливает и сохраняет требуемый расход топлива (WF) с помощью следующих функций:

1. Работы дозирующего клапана. Дозирующий клапан приводит в действие серво поршень регулятора оборотов по команде от управляющего клапана регулятора оборотов или ограничительного управляющего клапана во время ускорения или торможения. Изменения проходного сечения дозирующего клапана меняют перепад давлений вокруг проходного сечения управляющего клапана ∆Р. Управляющий клапан ∆Р активизирует перепускной клапан для перепуска большего или меньшего количества топлива, требуемого для поддержания постоянного перепада давлений на дозирующем клапане;

2. Установки удельного веса топлива. Необходимо регулировать перепад давлений, Р₁-Р₂, для обеспечения правильного расхода топлива с разным удельным весом. Это достигается поворотом болта пружины отношения давления Р₁-Р₂ управляющего клапана перепада давлений. Больший перепад давлений устанавливается для топлива с наименьшим удельным весом, что уменьшает количество перепускаемого топлива. Это необходимо для подачи в двигатель большего объема топлива с целью поддержания такой же теплоты сгорания для заданного уровня мощности.

Примечание: Регулировка удельного веса производится только для поправок на разницу в удельном весе разных видов топлива, а не для устранения проблем в работе двигателя, например, затруднённого запуска.

Рис. 33. Дозирующая часть основного регулятора [5]

Перепускной клапан насоса. В случае резкого закрытия отсечного клапана избыточное давление в топливном насосе стравливается через линию слива перепускного клапана по команде разгрузочного клапана насоса. Перепускной клапан насоса подает командное давление (Р_С) на управляющий клапан перепада давлений вместо P_F. Привод перепускного клапана насоса осуществляет отсечной клапан через жесткую кинематическую связь. Когда давление подачи топлива (P_S) больше командного давления (P_C), перепускной клапан открыт в положении перепуска.