книги из ГПНТБ / Конструкция и эксплуатация турбореактивных двигателей типа М-701 учеб. пособие

предотвратить засорение каналов форсунки. К штуцерам 1 к 12 подсоединяются трубки от основной и вспомогательной магистра­ лей коллектора. Фланец форсунки двумя стальными трубками сое­ динен с ее внутренним корпусом 5.

Через центральный вспомогательный канал топливо в двигатель подается на всех режимах от малого газа до взлетного. Топливо из этого канала перед поступлением в камеру сгорания получает вра­ щательное движение в винтообразной канавке, выполненной в завихрителе 5 и распыляется при прохождении через сопло 7 вспомо­ гательной магистрали.

По основному каналу топливо в камеры сгорания начинает по­ ступать .лишь тогда, когда давление топлива в распределителе топ­ лива достигает' 14 кг/см2. При этом топливо по штуцеру 1 посту­ пает в кольцевую полость между внутренним корпусом- 8 и втул­ кой 9, завихряется в тангенциальных каналах сопла 7 и распыля­ ется через сопло 6 основной магистрали.

Использование двухканальных форсунок обеспечивает хороший распыл топлива на всех режимах работы двигателя.

§ 8. Дренажная система

Назначение дренажной системы — отвести топливо, слившееся при неудачном запуске или после остановки двигателя, а также просачивающееся через зазоры в агрегатах системы автоматиче­ ского регулирования и топливопитания двигателя.

Дренажная система двигателя (рис. 97) состоит из дренажногобачка с запорным и перепускным каналами и трубопроводов.

Дренажный бачок крепится при помощи хомутиков в нижней части двигателя между четвертой и пятой камерами сгорания. Со­ стоит он из двух камер: камеры без давления / и камеры с давле­ нием 12, соединяющихся между собой перепускным клапаном 10.

Вкамеру без давления через трубку 3 сведен дренаж топлива из агрегатов топливной системы (просочившееся через зазоры и со стоп-крана при остановке двигателя), из реактивной системы че­ рез трубку 4 и из кожуха турбины — через трубку 2.

Вкамеру с давлением отводится топливо через запорный кла­ пан 7 из камеры сгорания. При работе на малых оборотах, и когда двигатель не работает, запорный клапан открыт. Излишнее топли­ во (особенно, если запуск пришлось прекратить) поступает из ка­ мер сгорания по трубке 6 и из газосборника по трубке 5, минуя за­ порный клапан 7, в камеру 12. Сюда же при неработающем двига­ теле поступает топливо из камеры 1 через открытый в этом случае перепускной клапан 10.

При запуске и работе двигателя на малых оборотах в камеру с давлением по трубкам 5 и 6 начинает поступать воздух. Перепуск­ ной клапан под разностью давлений закрывается, а топливо из ка­ меры давлений выдувается по трубке 9 в поток газов за насадком.

Î72

С увеличением числа оборотов двигателя возрастает давление воздуха, подводимого по трубопроводу 5. Мембрана начинает про­ гибаться и перемещать запорный клапан влево (на закрытие). При оборотах двигателя 7000 об/мин (45%) запорный клапан закрыва­ ется. Дренаж камер сгорания прекращается, давление уменьшает­ ся до атмосферного. Открывается перепускной клапан 10, и топливо,

Рис'. 97. Схема дренажной системы:

трубку 11. Это сделано для того, чтобы в случае негерметичности клапана 10 в камере 1 не возросло давление и не прекратилось дренажирование топливной системы.

173

На двигателях типа М-701 первых модификаций'(до М-70ІС-250 включительно) вместо дренажного бачка устанавливался дренаж­ ный клапан.

конструкцию и принцип работы каждого в отдельности агрегата, необходимо изучить, как работает весь комплекс агрегатов, состав­ ляющих систему топливопитания и автоматического регулирования двигателей типа М-70ІС.

Методически проще разобраться в работе этого комплекса, рас­ смотрев работу системы для различных условий:

— перед запуском двигателя;

— при запуске двигателя;

— при плавном перемещении РУД;

— при работе на максимальных оборотах;

—при резком перемещении РУД;

—при увеличении скорости полета;

—при увеличении высоты полета;

—при включении изолирующего клапана.

Общая схема топливной системы приведена на рис. 87.

§1. Положение деталей перед запуском двигателя

Втопливном насосе высокого давления поршень сервомеханиз­ ма 53 находится в положении, при котором наклонная шайба име­ ет максимальный угол наклона, соответствующий наибольшей про­ изводительности насоса (поршень перемещается от усилия пружи­ ны). Клапан запуска 13 и клапан ограничителя максимальных обо­ ротов 14 закрыты.

Вбаростатическом регуляторе перепускной клапан 16 закрыт (.под действием пружины).

В дроссельном кране дозирующая игла 47 закрыта, так как РУД перед запуском устанавливается в заднее крайнее положение; клапан минимального давления открыт (под действием пружины) ; канал малого газа обеспечивает подвод топлива к распределителю топлива, поскольку всегда открыт.

В распределителе топлива стоп-кран закрыт, так как рычаг уп­ равления им в кабине находится в" заднем положении (золотник стоп-крана 38 в верхнем положении); игла распределителя 37под действием пружины находится в верхнем положении, перекрывая канал 36 подвода топлива к основной магистрали коллектора.

174

Золотник автомата приемистости 26 находится в крайнем левом положении (в результате воздействия внешней пружины на мем­ брану), игла взлета прижата к седлу (под действием пружины).

высокого давления. При вращении ротора плунжеры начинают со­ вершать возвратно-поступательные движения, засасывая топливо, поступающее от фильтра, и выталкивая его под давлением к кла­ пану запуска. Золотник клапана под давлением топлива приподни­ мается, сжимает пружину и открывает доступ топлива к дроссель­

сельному крану и сокращая переток его в магистраль низкого дав­ ления (на всасывание).

Поступающее к закрытому дроссельному крану (IX) топливо проходит через клапаны малого газа 23 и минимального давления 24. Минуя таким путем дроссельный кран, топливо через открытый стоп-кран поступает к распределителю топлива, а затем по вспо­ могательной магистрали 35 коллектора к рабочим форсункам 32.

Образующиеся в камерах сгорания в результате сгорания топ­ лива газы проходят через турбину и помогают электростартеру раскручивать ротор двигателя. По мере увеличения оборотов дав­ ление топлива за насосом высокого давления растет, и золотник

к распределителю только через канал малого газа дроссельного крана.

Одновременно с нарастанием давления перед дроссельным кра­

ва

ве, сколько его поступает туда через жиклер 15 из нагнетающей магистрали насоса высокого давления.

Несмотря на то, что в этот момент обороты двигателя еще не достигли оборотов малого газа, топлива через форсунки в камеры

.сгорания подается столько же, сколько требуется для работы дви­ гателя и на оборотах, малого газа. Специальным автоматом элек­ тростартер отключается, и дальнейшее увеличение оборотов дви­ гателя до оборотов малого газа происходит за счет избытка мощ­ ности турбины (образующиеся в результате сгорания топлива га­ зы, проходя через турбину, развивают на ее роторе мощность боль­ ше, чем требуется на вращение компрессора и приводов агрега­ тов; этот избыток мощности приводит к росту оборотов двигателя

.ствие этого рычаг аэростатического регулятора поднимается выше и через клапан баростата перепускается топлива больше, чем его поступает в пружинную камеру сервомеханизма через жиклер 15. Поршень сервомеханизма перемещается вправо (по схеме) и уменьшает наклон шайбы. В результате производительность насоса уменьшается, давление топлива понижается до 90—95 кг/см2.

Командным агрегатом, управляющим сервопоршнем при запу­ ске двигателя и выходе его на обороты малого газа, является аэ­ ростатический регулятор:

В разделе «Топливный насос высокого давления» отмечалось, что производительность насоса зависит от числа оборотов и хода плунжеров (ход плунжера зависит от угла наклона шайбы). По­ этому, чтобы избежать увеличения производительности насоса за счет роста оборотов двигателя, наклонная шайба перемещается на меньший угол установки (на сколько увеличивается производитель­ ность'насоса вследствие роста оборотов двигателя, на столько ока снижается за счет уменьшения угла наклона шайбы (хода плунже­ ров).

Постоянство оборотов малого газа обеспечивается автоматиче­ ски. Количество топлива, поступающего к форсункам при работе двигателя на -малом газе, дозируется проходным сечением клапана малого газа дроссельного крана таким образом, что при достиже­ нии оборотов малого газа мощность, развиваемая турбиной, равна мощности, необходимой для вращения компрессора и приводов аг­ регатов двигателя.

Если обороты малого газа не соответствуют норме технических условий (35—39%), их необходимо отрегулировать, уменьшая или увеличивая прохрдное сечение канала малого газа с помощью ре­ гулировочного винта клапана малого газа.

При работе двигателя на оборотах малого газа топливо к фор­ сункам поступает только по вспомогательному каналу коллектора, •так как доступ.топлива к основному каналу перекрыт иглой авто­ матического распределителя.

176

§ 3. Работа системы при плавном открытии дроссельного крана

Для того чтобы перейти с режима малого газа на какой-либо другой режим, необходимо переместить РУД вперед, что приведет к открытию дроссельного крана.

При открытии дроссельного крана давление топлива перед ним уменьшается. Следовательно, уменьшается давление и под мем­ браной баростатического регулятора. Это приводит к уменьшению силы, действующей на рычаг баростата со стороны плунжера. Под действием пружины клапан баростата прикрывается, истечение топлива из пружинной камеры сервомеханизма уменьшается, дав­ ление топлива в этой камере растет и сервопоршень, перемещаясь влево, устанавливает шайбу на увеличение производительности на­ соса.

По мере увеличения производительности насоса растет давле­ ние топлива. Когда давление перед дроссельным краном вновь до­ стигает 90—95 кг/см2, клапан баростата приоткроется на столько, на сколько необходимо, чтобы обеспечить утечку топлива из пру­ жинной камеры сервомеханизма в таком же количестве, какое по­ ступает в нее через жиклер 15 из нагнетающей магистрали насоса.

Следовательно, при плавном открытии дроссельного крана (пе­ ремещении РУД вперед) баростат, автоматически поддерживая перед дроссельным краном постоянное давление топлива, увели­ чивает производительность топливного насоса до величины, необ­ ходимой для обеспечения работы двигателя на каком-то другом (большем) числе оборотов.

При открытии дроссельного крана его проходное сечение увели­ чивается. Поэтому по мере восстановления перед дроссельным краном постоянного давления 90—95 кг/см2 давление за ним будет увеличиваться. Увеличение давления топлива за дроссельным кра­ ном приводит к перемещению иглы распределителя топлива вниз, в результате чего открывается доступ топлива к основной маги­

регатом, управляющим перемещением сервопоршня насоса, явля­ ется баростатический регулятор.

§ 4. Работа системы на максимальных оборотах

Для того чтобы вывести двигатель на максимальные обороты, необходимо переместить РУД в крайнее переднее положение, что соответствует полному открытию дроссельного крана. Проходное сечение дроссельного крана становится настолько большим, что давление перед ним резко уменьшается. Это приводит к уменьше-

нию силы, действующей со стороны плунжера на рычаг баростата,» и, как следствие, к закрытию клапана баростата.

Истечение топлива из пружинной камеры сервомеханизма пре­ кращается, давление топлива в этой камере возрастает, сервопоршень начинает перемещаться влево (по схеме), увеличивая угол наклона шайбы. Производительность насоса возрастает.

Увеличение подачи топлива в камеры сгорания приводит к уве-

хличению числа оборотов двигателя и ротора насоса высокого дав­ ления. Растут центробежные силы, действующие на топливо, кото­ рое находится в наклонных каналах ротора насоса. Давление топ­ лива в верхней полости ограничителя числа максимальных оборо­ тов (над мембраной) возрастает. На оборотах, близких к макси­ мальным, инерционное давление над мембраной возрастает на­ столько, что мембрана прогибается, передавая усилие на рычаг 10' клапана 14 максимальных оборотов. Клапан 14 приоткрывается, и топливо из пружинной камеры сервомеханизма перетекает во вса­ сывающую магистраль насоса, в результате чего темп перемеще­ ния наклонной шайбы на увеличение производительности насоса уменьшается.

При достижении двигателем максимальных оборотов мембрана прогибается настолько, что клапан ограничения максимальных обо­ ротов открывается почти полностью. В этом случае через клапан вытекает столько же топлива, сколько его поступает через жиклер 15 в пружинную камеру сервомеханизма.

Если же по какой-либо причине обороты двигателя станут больше максимально допустимых, инерционное давление топлива прогнет мембрану еще сильнее. Клапан откроется настолько, чточерез него из пружинной камеры сервомеханизма будет вытекать топлива больше, чем поступает в нее через жиклер 15. В резуль­ тате наклонная шайба переместится на меньший угол. Произво­ дительность насоса уменьшится, обороты снизятся до максималь­ ных.

При работе ограничителя максимальных оборотов клапан баро­ стата находится в закрытом положении, поддерживая постоянное давление топлива перед дроссельным краном.

Таким образом, командным агрегатом, управляющим передви­ жением сервопоршня насоса при работе двигателя на максималь­ ных оборотах, является ограничитель максимальных оборотов.

§ 5. Работа системы при резком открытии дроссельного крана

Автоматическое регулирование подачи топлива в камеры сго­ рания двигателя при резком перемещении РУД вперед осуществля­ ется автоматом приемистости.

Для того чтобы обороты двигателя возрастали, необходимо по­ давать в двигатель каждое мгновение такое количество топлива,.

178

которое, сгорая, обеспечивало бы получение на турбине мощности, превышающей необходимую для вращения компрессора. В этом случае избыток мощности идет на раскрутку ротора двигателя.

Таким образом, подача в двигатель топлива в процессе разго­ на должна превышать подачу топлива, необходимую для работы двигателя на установившихся оборотах.

Известно, что при слишком большой избыточной подаче топли­ ва происходят чрезмерный заброс температуры газов, перегрев деталей горячей части двигателя, пом-паж и самовыключение дви­ гателя.

Работа автомата приемистости обеспечивает в каждый проме­ жуток времени такой избыток топлива, при котором двигатель без перегрева, помпажа и самовыключения за возможно короткий срок

сельный кран полностью открывается, давление топлива перед ним резко уменьшается. Вследствие этого клапан баростата закрывает­ ся, истечение топлива из пружинной камеры сервомеханизма пре­ кращается, сервопоршень перемещает, наклонную шайбу на увели­ чение производительности насоса.

Если бы не было автомата приемистости, наклонная шайба бы­ стро переместилась бы на максимальный угол и подача топлива в двигатель с^ала бы недопустимо большой.

При наличии автомата приемистости рост производительности насоса приводит не только к увеличению расхода топлива через форсунки, но и вызывает перемещение золотника 26 автомата при­ емистости вправо, так как давление воздуха, передаваемое по тру­ бопроводу 34 от компрессора в камеру автомата приемистости, в первый момент остается неизменным.

Перемещение золотника соединит трубопровод 12 с линией всасывания, и топливо из пружинной камеры сервомеханизма на­ чнет вытекать. Это ограничит быстрое перемещение наклонной- шайбы на увеличение производительности насоса.

Вследствие увеличения подачи топлива через форсунки число оборотов двигателя постепенно увеличивается, давление воздуха за компрессором (а также в воздушной камере автомата приемис­ тости) растет, что перемещает золотник автомата приемистости влево на закрытие. Перепуск топлива из пружинной камеры сер­ вомеханизма уменьшается, производительность насоса увеличива­ ется.

Таким образом, автомат приемистости при резком открытии дроссельного крана обеспечивает требуемый темп увеличения по­ дачи топлива в двигатель в зависимости от скорости нарастания давления воздуха за компрессором и расхода воздуха через дви­ гатель.

Быстрый набор последних 9% оборотов обусловливается откры­ тием иглы взлета, что приводит к повышению, давления' воздуха в

полости и, как следствие, к перемещению золотника автомата приемистости в исходное положение. При этом перепуск топлива из пружинной камеры сервомеханизма прекращается, производи­ тельность насоса увеличивается до тех пор, пока в работу не вступит ограничитель максимального числа оборотов.

Клапан баростата во время разгона двигателя закрыт. Характеристику разгона двигателя получают с помощью регу­

лировки затяжки пружин и подбора сечения жиклера 30 стравли­ вания воздуха.

Таким образом, при разгоне двигателя командным агрегатом, управляющим перемещением сервопоршня, является автомат при­ емистости.

§ 6. Работа системы при увеличении скорости полета

4

При увеличении скорости полета секундный расход воздуха че­ рез двигатель возрастает (так как чем больше скорость, тем боль­ ше скоростной напор).

Поэтому если подачу топлива в двигатель оставить прежней, то температура газов перед турбиной понизится, мощность турбины станет меньше, чем требуется на вращение компрессора, и оборо­ ты двигателя упадут.

Для сохранения режима работы двигателя при увеличении ско­ рости полета в двигатель необходимо подать топлива несколько больше, чем подавалось на исходной скорости полета. Эту функ­ цию выполняет баростатическин регулятор.

По мере увеличения скорости полета он переводит насос на большую производительность, увеличивая давление топлива перед

ствием пружины на рычаг прикрывается. Истечение топлива из пружинной камеры сервомеханизма уменьшается, сервопоршень вследствие увеличения давления в этой камере переводит наклон­ ную шайбу на увеличение производительности насоса.

По мере увеличения производительности насоса давление топ­ лива перед дроссельным краном возрастает. Это приводит к от­ крытию клапана баростата вследствие увеличения усилия со сто­ роны плунжера на рычаг баростатического регулятора. Истечение топлива из пружинной камеры сервомеханизма увеличивается. Как только перед дроссельным краном установится давление топлива, соответствующее данной скорости полета (то есть определенному поджатию анероида баростата), клапан баростата займет положе­ ние, при котором через него будет вытекать такое же количество

ISO

топлива из пружинной камеры сервомеханизма, какое будет в нее поступать через жиклер 15 из нагнетающей магистрали насоса.

Таким образом, при увеличении скорости полета командным аг­ регатом, управляющим перемещением сервопоршня, является баростатический регулятор (его анероид).

§ 7. Работа системы при увеличении высоты полета

Известно, что плотность атмосферного воздуха с увеличением высоты уменьшается. Поэтому при увеличении высоты полета вес воздуха, поступающего в компрессор двигателя, также уменьша­ ется. Чтобы избежать увеличения числа оборотов двигателя с подемом на высоту, необходимо автоматически сокращать подачу топ­ лива в двигатель. Эту задачу выполняет баростат.

При увеличении высоты полета давление в аиероидной камере баростата, которая специальной трубкой связана с атмосферой, уменьшается. Это приводит к расширению анероида, увеличению усилия на рычаг баростата со стороны воздушной полости и, как следствие, к более сильному открытию клапана баростата. Из пру­ жинной камеры сервомеханизма насоса через этот клапан начина­ ет перетекать топливо на слив в большем количестве, чем посту­ пает в камеру через жиклер. Наклонная шайба перемещается на меньший угол, производительность насоса снижается.

Уменьшение производительности насоса сопровождается пони­ жением давления топлива перед дроссельным краном. Это приво­ дит к уменьшению силы, действующей на рычаг баростата через толкатель, н прикрытию клапана под действием его пружины. Но­ вое положение клапана обеспечивает равновесный режим работы двигателя при меньшем давлении топлива перед дроссельным кра­ ном.

Таким образом, при увеличении высоты полета баростат сни­ жает давление топлива перед дроссельным краном и обеспечивает уменьшение подачи топлива в двигатель; причем чем больше вы­

с увеличением высоты, что в конечном счете приводит к незначи­

постоянное давление топлива перед дроссельным краном. Это дав­ ление для различных высот полета разное.

Уменьшение давления топлива перед дроссельным краном с поднятием на высоту приводит и к падению его давления перед форсунками. Для того чтобы на больших высотах при дросселиро­ вании двигателя до малого газа давление топлива не упало ниже

181