книги из ГПНТБ / Шевяков, Алексей Андреевич. Автоматика авиационных силовых установок учебник для авиационных вузов

топлива в форсажную камеру или площадь проходного сечения ре­ активного сопла. Возможные законы управления, когда расходом топлива в форсажную камеру устанавливается режим форсажа, будут такие:

2) GT—*-7з; Fc—>n2\ nl <—ограничивается GT;

3) GT-» n 2; Fc- ^ n 1; Тэтахограничивается GT;

4) От-> я 2 (или nx)\ Fc->Tl или T\ или другой комплекс; ^imax *—ограничивается GT;

Тэтах <—ограничивается GT.

Соответствующая упрощенная структурная схема приведена на фиг. 3. 6.

Фиг. 3.6 . Укрупненная структурная схема двухвалвного

Для одновального ТВД с одним винтом (см. фиг. 2. 46) регу­ лируемыми параметрами являются число оборотов винта и тем­ пература газа, а управляющими факторами являются расход топ­ лива и угол атаки лопастей винта.

Из уравнений (2. 114), видно, что изменять каждый из регули­ руемых параметров можно любым управляющим фактором, т. е,

1) *->«; Gr->Th 2) От->я.

На практике часто применяют первый способ управления.

В соответствии с указанными способами управления и возмож­ ностью применения регулятора температуры, работающего по ра­ зомкнутой и замкнутой схемам, упрощенные структурные схемы приведены на фиг. 3. 7.

140 Глава III. Системы автоматического управления ГТД

Для одновального ТВД с двумя соосными винтами регулируе­ мыми параметрами являются числа оборотов винтов (или винта и турбины) и температура газа, а управляющими факторами — расход топлива и углы установки лопастей винтов. Наиболее прием­ лемыми способами управления являются

Фиг. 3. 7. Укрупненные структурные схемы одновального ТВД с регуляторами числа оборотов и расхода топлива.

При условии, что для регулирования чисел оборотов применя­ ются регуляторы, работающие по замкнутой схеме, а для регули­ рования температуры — по замкнутой или разомкнутой схемам, упрощенные структурные схемы будут такими, как это показано на фиг. 3. 8, а, б.

Для двухвального ТВД с одним винтом (см. фиг. 2. 54) регули­ руемыми параметрами являются число оборотов турбокомпрессо­ ра, число оборотов вала винта и температура газа; управляемыми факторами являются расход топлива и угол установки лопастей винта. В соответствии с уравнениями движения, полученными выше, способы управления могут быть такими:

1) От- ^ л тк; Гзтах < - ограничивается GT;

2) GT->7t; <р —>пв\ птк<^ ограничивается GT.

В соответствии с указанными способами управления и при усло­ вии, что регулирование температуры газа может осуществляться регуляторами, работающими как по замкнутой, так и разомкнутой

Для двухвального ТВД с двумя соосными ВИШ регулируемыми параметрами могут быть числа оборотов винтов, турбины, турбо­ компрессора и температура газов, а управляющими факторами — расход топлива и углы установки лопастей винтов. Законы управ­ ления для такого двигателя могут быть такими:

В соответствии с этим упрощенные структурные схемы приве­ дены на фиг. 3. 10, а, б.

Приведенные упрощенные структурные схемы позволяют более полно разобраться в способах управления двигателями и при­ соединениях регуляторов и ограничителей в общей схеме управле­ ния двигателями.

При строгом рассмотрении полученных выше уравнений движе­ ния двигателей видно, что возможны и некоторые другие способы управления как результат возможного сочетания регулируемых параметров и управляющих факторов. Однако малость значений коэффициентов усиления практически затрудняет использовать эти возможности.

Принципиальные схемы регуляторов

На практике получили распространение регуляторы скорости вращения самых различных схем и конструкций.

Однако все эти схемы можно разделить на две группы — гидро­ механические регуляторы и электрические или электрогидравличе- с.кие регуляторы. Каждая группа регуляторов может быть разделе­ на еще и по способу .стабилизации процесса. В качестве стабили­ зирующих устройств применяются изодромная (или гибкая) обратная связь, дифференциаторы, жесткая обратная связь (иногда с компенсацией величины неравномерности), нелинейные обратные связи и др. Регуляторы отличаются также и по конструктивному выполнению отдельных их элементов.

Широкое распространение получил как чувствительный элемент центробежный тахометр, обладающий рядом преимуществ по срав­ нению с другими видами тахометров; применяются также гидрав­ лические и электрические тахометры. Последние два тахометра применяются в гидромеханической и электрической системах ре­ гулирования соответственно, а центробежный тахометр может применяться для обеих систем.

В качестве усилительных элементов применяют золотниковые усилители, пневматические и гидравлические реле для гидравличе­ ских систем, релейные, магнитные и ламповые усилители для элек­ трических систем. Выходными каскадами служат гидравлические и электрические сервомоторы, а иногда и пневматические.

Следует заметить, что автоматика ГТД развивалась на основе уже имевшихся в то время достижений по автоматизации поршне-

144 Глава III. Системы автоматического управления ГТД

вых авиационных двигателей и турбинных стационарных установок; поэтому совеошенно естественно, что целый ряд вопросов по авто­ матизации их решался с учетом этих достижений; в частности, цен-

Входмасла под ■ давлением

тробежные тахометры, золотниковые усилители, изодромные гид­ равлические стабилизаторы и другие были применены на ТРД с самого их возникновения.

Ниже приводятся некоторые принципиальные схемы регулято­ ров скорости вращения.

На фиг. 3.11 приведена принципиальная схема изодромного регулятора скорости вращения, основными элементами которой яв­

ботало бы как жесткая обратная связь, и заданной нагрузке (расходу топлива)' соответствовало бы опоеделенное число оборо­ тов, изменяющееся с изменением величины нагрузки. Однако, когда поршень 9 опустится вниз от первоначального положения, верхняя золотниковая часть этого поршня откроет доступ маслу из напор­ ной магистрали через жиклер 2 в полость между поршнями 9 и 10 и количество масла, заключенное в полости между поршнями, нач: нет увеличиваться и начинается перемещение поршня 9 обратно вверх. В результате поршень 9 займет свое первоначальное поло­ жение. Перепускной дроссель 10 останется в положении, при кото­ ром на перепуск пойдет такой расход топлива, что если его вычесть из расхода, создаваемого топливным насосом, получим расход топ­ лива в двигатель, соответствующий новому заданному числу его оборотов. Золотник 4 и букса 3 также займут свое прежнее поло­ жение.

Следовательно, эффект изодрома образуется за счет истечения жидкости из объема, заключенного между поршнями 9 и 10, через жиклер 2 под действием некоторого перепада давлений.

При необходимости уменьшения числа оборотов двигателя опи­ санные движения будут протекать в обратном направлении и лишь с той разницей, что из объема между поршнями 9 и 10 масло начнет вытекать через тот же жиклер под действием перепада давлений, образуемого пружиной 5. В результате перепускной дроссель пе­ реместится вверх и увеличит расход топлива на перепуск и тем уменьшит расход топлива в двигатель, что и приведет к уменьше­ нию числа оборотов двигателя.

Указанным способом регулятор работает не во всей области изменения чисел оборотов, а от максимальных до каких-то проме­ жуточных. От этих промежуточных чисел оборотов и до чисел обо­ ротов, соответствующих малому газу, регулятор чисел оборотов не работает, а работает регулятор постоянного перепада давлений (или регулятор расхода) на дроссельном кране 15.

В этом случае рычаг на кулачковом валике 7 поворачивается влево и с помощью специальной тяги поворачивает дроссельный кран 15. В результате уменьшается проходное сечение! .16 этого кра­ на и обе полости над и под поршнем перепускного дросселя 10 со­ единяются между собой через канал 14 на кране 15. Соединение этих полостей разгружает перепускной дроссель 10, который теперь управляется золотником 12.

Расход топлива через дроссельный кран 15 сохраняется про­ порциональным проходному его сечению в том случае, если на кра­ не держится постоянный перепад давлений. Регулятор расхода или регулятор перепада давлений на дроссельном кране 15 работает следующим образом.

Если почему-либо перепад давлений увеличился, то золотник 12, находящийся в равновесии под действием, с одной стороны, силы, развиваемой давлением топлива перед краном, а с другой — силы,