Групповое занятие № 25
«Система всережимного флюгирования лопастей воздушного винта»
по дисциплине:
Эксплуатация и ремонт авиационного оборудования самолётов
и вертолётов
(наименование учебной дисциплины)

Содержание группового занятия Введение

Система автоматического управления силовой установкой обеспечивает поддержание устойчивой работы авиационного двигателя на заданных режимах и защите его от нерасчётных режимов работы. Неисправности системы управления СУ приводят к аварийным ситуациям в полёте вплоть до выключения двигателя.

Перед конструкторами стоит задача свести вероятность отказа силовой установки к минимуму, а в случае возникновения отказа минимизировать его последствия. С этой целью в системах автоматического управления применяется встроенный контроль и вспомогательные системы.

Одна из таких систем - система всережимного флюгирования лопастей воздушного винта, которая применяется на самолётах, использующих в качестве движителя воздушные винты. В случае отказа или выключения двигателя в полёте возникает авторотация винта (вращение от набегающего потока). При этом если не изменить шаг воздушного винта возникает сильное сопротивление потоку, это влечёт за собой сильный разворачивающий и кренящий момент, что существенно усложняет управление летательным аппаратом и может привести к его падению. Для предотвращения этого неприятного явления все современные турбовинтовые двигатели имеют системы автоматического и ручного флюгирования лопастей воздушного винта, в случае остановки двигателя, в полёте устанавливающие (поворачивающие) лопасти воздушного винта «по потоку». Винт при этом имеет минимальное лобовое сопротивление и не вращается.

Вопрос 1. Общие сведения о системе всережимного флюгирования лопастей воздушного винта

Флюгирование лопастей воздушного винта является аварийным случаем и производится при отказе авиадвигателя.

Флюгирование — процесс, при котором лопасти воздушного винта устанавливаются в положение, создающее наименьшее сопротивление набегающему потоку воздуха.

Установка лопастей во флюгерное положение включает режим авторотации (вращение лопастей винта за счет энергии набегающего потока воздуха), что резко уменьшает лобовое сопротивление и разворачивающий момент самолета.

Требуемый эффект достигается при угле установки лопастей (относительно плоскости вращения) около 85—90°. Применяется в случаях, когда необходимо минимизировать сопротивление после отказа двигателя в полёте.

Вывод лопастей во флюгерное положение обычно производится гидроприводом, двигатель (рабочий цилиндр) которого находится непосредственно в воздушном винте, а насос установлен вне винтомоторной группы.

Для вертолётов в отечественной практике для обозначения авторотации несущего винта установился термин «самовращение несущего винта» (СНВ).

При штатном полёте вертолёта, с включённым двигателем, воздушный поток поступает сверху и выходит снизу — несущий винт работает в режиме «пропеллер».

В режиме СНВ несущий винт вертолёта раскручивается от встречного набегающего потока, одновременно создавая подъёмную силу. Авторотация возможна потому, что несущий винт оказывается при таком обтекании в режиме «ветряка». Для снижения механических потерь в режиме СНВ между двигателем и несущим винтом установлена обгонная муфта (существуют несколько её конструктивных решений).

Например, на вертолете Ми-8 обгонные муфты установлены между свободной турбиной и главным редуктором. Поэтому в режиме СНВ от несущего винта приводятся во вращение главный редуктор, который раздает крутящий момент на хвостовой винт, насосы гидросистем и генератор переменного тока (и некоторые другие агрегаты вертолета). Вертолет сохраняет управляемость и питание пилотажных приборов кабины.

Используя авторотацию, вертолёт может произвести безопасную посадку при отказе одного или двух двигателей, поэтому возможность безопасной посадки на авторотации является обязательной для прохождения сертификации производителями вертолётов.

Система всережимного флюгирования лопастей воздушного винта АВ-72 самолёта Ан-24 (Ан-26).

Воздушный винт АВ-72 (рис. 1) — левого вращения, тянущий, флюгерный, с автоматическим изменением шага, диаметром 3,9 м.

Винт — одновальной схемы, металлический, с четырьмя дюралюминиевыми лопастями. Система защиты винта от обледенения в полете — электрическая. Винт крепится на валу с помощью шпилек и радиальных шлиц фланцевым соединением.

Винт АВ-72, работая совместно с регулятором оборотов Р68ДТ-24, автоматически поддерживает заданное число оборотов двигателя постоянным за счет изменения шага винта.

Гидравлический механизм изменения шага винта АВ-72 в рабочем диапазоне осуществлен по двойной схеме. Поворот лопастей на увеличение шага происходит под давлением масла, подаваемого в полость большого шага цилиндра втулки винта из регулятора постоянных оборотов. Переход лопастей на уменьшение шага происходит под давлением масла, поступающего в полость малого шага цилиндра втулки винта из масломагистрали двигателя, а также от поперечных составляющих моментов центробежных сил лопастей.

Лопасти винта могут быть автоматически установлены на упор промежуточного угла и принудительно сняты с этого упора. Лопасти винта могут быть принудительно или автоматически установлены во флюгерное положение (φ_ф=92°30') и принудительно выведены из него.

Подобранный для винта АВ-72 минимальный угол φ₀ =8° обеспечивает запуск двигателя и торможение самолета при пробеге после его посадки.

Винт АВ-72 имеет фиксатор шага винта ФШ, центробежный фиксатор шага ЦФШ и механический фиксатор шага МФШ. Фиксатор шага автоматически фиксирует шаг винта в случае резкого падения давления масла в канале фиксатора шага.

Рис. 1. Воздушный винт АВ-72

Центробежный фиксатор шага автоматически фиксирует шаг винта в случае повышения оборотов винта по каким-либо причинам.

Механический фиксатор шага работает одновременно с фиксатором шага в диапазоне углов φ= 0-50° и надежно фиксирует шаг винта.

Система флюгирования воздушного винта обеспечивает:

- принудительный ввод лопастей винта во флюгерное положение;

- автоматический ввод лопастей винта во флюгерное положение: по падению положительного крутящего момента, по отрицательной тяге и по предельным оборотам;

- вывод лопастей винта из флюгерного положения;

- проверку системы автоматического флюгирования от датчика в системе измерителя крутящего момента;

- проверку системы автоматического флюгирования по отрицательной тяге на валу винта;

- частичное флюгирование на работающем или остановленном двигателе.

В электрическую схему системы автоматического флюгирования входят следующие агрегаты:

- кнопка флюгирования КФЛ-37 82 (рис. 2.); это электромагнитная двухзаходная кнопка с нейтральным положением);

- флюгер-насос НФ-2ТА 79 (шестеренчатый насос высокого давления с приводом от электродвигателя ЭМ-44 постоянного тока, четырехполюсного, со смешанным возбуждением);

Рис. 2. Функциональная электрическая схема системы всережимного флюгирования лопастей воздушного винта двигателя на самолёте Ан-26

- программный механизм ПМК-18 80. Он включает в себя моторное реле времени, реле ТКЕ52ПК Р1 и реле ТКЕ21ПК Р2. Моторное реле времени служит для отработки временной программы при вводе лопастей винта во флюгерное положение и состоит из электродвигателя Д-2РТ, редуктора, двух профильных кулачков и двух концевых выключателей В611 А и О;

- контактор К76 включения флюгер-насоса КМ-400Д;

- коробка 87 реле Флюгирования (в ней стоят семь электромагнитных реле);

- реле автоматического и ручного флюгирования ТКЕ53ПД Р88, реле подготовки автофлюгирования ТКЕ52ПД Р89, реле останова двигателя ТКЕ53ПД Р90, реле автоматического Флюгирования ТКЕ53ПД Р91, реле проверки автоматики флюгирования ТКЕ53ПД Р92, реле вывода из флюгерного положения ТКЕ53ПД Р93, реле сигнализации отказа двигателя ТКЕ12ПД Р94;

- кнопка частичного флюгирования ГР360400ЧСП 84;

- датчик 85 автоматического флюгирования по положительному крутящему моменту. Это командный агрегат в системе автоматического Флюгирования винта, автоматически замыкающий электрическую цепь Флюгирования в случае падения давления масла в измерителе крутящего момента двигателя ниже 1±0,5 МПа на режиме работы двигателя, равном или выше 0,7 номинального. Датчик состоит из корпуса, двух штоков, двух пружин и двух микровыключателей. К датчику подведено масло из системы измерителя крутящего момента;

- концевой выключатель 86. Смонтирован в автомате дозировки топлива, замыкает свои контакты при выходе двигателя на режим 0,7 номинальной мощности и выше;

- электромагнитный клапан останова двигателя (его обмотка 1080). Служит клапан для перекрытия подачи рабочего топлива.

- клапан вывода из флюгерного положения ЭМТ-68М (его обмотка 81) золотникового типа. Срабатывая, он перекрывает канал подачи масла в систему ввода лопастей винта во флюгерное положение и открывает канал подачи масла в систему вывода из флюгерного положения;

- датчик 95 автоматического флюгирования по отрицательной тяге. Подает сигнал на автоматический ввод лопастей воздушного винта во флюгерное положение при появлении на валу винта отрицательной тяги, превышающей значение настройки датчика;

- датчик 96 по предельным оборотам — центробежного типа, срабатывает при частоте вращения ротора двигателя, превышающей настройку датчика;

- клапан проверки автофлюгирования по отрицательной тяге (его обмотка 105). С его помощью проверяют исправность системы автоматического Флюгирования по отрицательной тяге на валу винта и исправности самого датчика;

- три сигнализатора давления: СДУ-9-12,5±2,5 99, СДУ-9А-20±1 101, СДУ-5-2,5 103;

- аппаратура управления и сигнализации.

Вывод: флюгирование лопастей воздушного винта является аварийным случаем и производится при отказе авиадвигателя, при котором лопасти воздушного винта устанавливаются в положение, создающее наименьшее сопротивление набегающему потоку воздуха. Установка лопастей во флюгерное положение включает режим авторотации (вращение лопастей винта за счет энергии набегающего потока воздуха), что резко уменьшает лобовое сопротивление и разворачивающий момент самолета.