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

метра. Если температура газа не равна заданной, то сигнал от тер­ мопары усиливается в магнитном усилителе 2 и включает серво­ мотор 3, который с помощью кулачка 4 передвигает подпружинен­ ный золотник 5 и подает масло от насоса 8 к гидромотору 6. По­ следний перемещает конус реактивного сопла 7 (или створки соп­ ла) и тем самым изменяет температуру газа. В последнем каскаде усиления имеется жесткая обратная связь — от гидро­ мотора к буксе золотника. Здесь применены два дросселя, которые работают так, что при отклонении сигнала в одну сторону ампервитки в управляющей обмотке W\ одного дросселя создадут ток одинакового направления с ампер-витками подмагничивающей обмотки ®2, а у другого дросселя, наоборот, — разного направле­

ния. В этом случае переменный ток, протекающий по обмоткам w 3r.

на 90° электродвигатель будет вращаться и изменять положение конуса реактивного сопла.

При изменении температуры газа в другом направлении рабо­ та дросселей поменяется и электродвигатель сервомотора 3 будет вращаться в обратном направлении.

В системе предусмотрена ручка объединенного управления, по­ зволяющая одновременно настраивать на заданные значения числооборотов и температуру газа.

Как указывалось выше, иногда на турбореактивных двигателях стремятся поддерживать заданными не действительное число обо­

ротов, а комплекс Прр=п/У Т\. О целях такого способа управления двигателем указывалось выше.

величине температуры заторможенного потока на входе в ком­ прессор, причем необходимо иметь устройство, подающее сигнал

по функции «/VТ*. __

На фиг. 3. 32 показан характер изменения значений nVp= n / V ТГ. от величины температуры заторможенного потока для различных значений действительных (физических) чисел оборотов двигателя

и зависимость от п для различных значений 7V Эти зависимо­ сти должны быть получены при помощи счетно-решающего устрой­ ства. Обычно сигнал в систему подается по приближенной функ­ ции, чтобы упростить счетно-решающее устройство.

На фиг. 3.33 показана возможная схема счетно-решающего устройства, которое корректирует сигнал настройки регулятора числа оборотов так, что система регулирования работает по сигна­

лу tifb=njV 7*.

170Глава III. Системы автоматического управления ГТД

Вкачестве чувствительного элемента температуры Т*\ приме­ няют трубку, закрепленную одним концом неподвижно, и материал, который имеет большой коэффициент расширения, и стержень из материала с очень малым коэффициентом расширения. Стержень соединен через рычажную передачу с кулачком 2, который осуще­ ствляет затяжку пружины регулятора. Кроме того, имеется рычаг настройки 3 на заданное число оборотов.

Фит. 3.32. Характер зависимости приведенных чисел оборотов от температуры заторможенного потока.

Необходимый закон коррекции (нелинейный) осуществляется

за счет выбора соответствующего профиля кулачка 2. Величина 7\ изменяется с изменением условий полета; это изменение может происходить с достаточно большой скоростью. Поэтому постоян­ ная времени чувствительного элемента температуры должна иметь относительно небольшую величину. Для получения малой динами­ ческой ошибки величина этой постоянной времени, определяющая быстродействие всего корректирующего устройства, должна выби­ раться исходя из заданных требований главным образом к скоро­ подъемности самолета.

Для электрических схем регуляторов, работающих по сигналу

Пн1>=п/1/Л7^, может применяться такое же или другое устройство, оно также должно воздействовать на настройку регулятора, как это показано на фиг. 3. ,34.

Для других типов турбореактивных двигателей, как, например, для двухвальных ТРД с регулируемым и нерегулируемым реактив­ ными соплами, для двухконтурных двигателей и возможных ана­ логичных им других схем, в том числе и для двигателей с форсаж­ ными устройствами, могут применяться регуляторы рассмотренных выше схем. В каждом конкретном случае, конечно, будет опреде­ ленное отличие, но общие принципы останутся примерно теми же.

Настройкст.

Фиг. 3.33. Принципиальная схема корректора, дающего сигнал

в систему регулирования, пропорциональный п/ ]/" Т\

/ —термопатрон, 2—кулачок, 3—настройка.

Фиг. 3. 34. Воздействие коррек­ тора, дающего сигнал, пропор­

циональный л /V 7"* для элек­

трической части схемы регуля­ тора числа оборотов.

172 Глава III. Системы автоматического управления ГТД

Некоторой особенностью могут отличаться регуляторы, приме­ няемые для турбовинтовых двигателей. Для одновальных ТВД*

свойства которых как объектов регулирования определяются весь­ ма малым коэффициентом самовыравнивания, целесообразно при­ менять регуляторы чисел оборотов со стабилизирующими устрой­ ствами. Принципиальные схемы таких регуляторов аналогичны рас­

Для двухвальных ТВД, свойства которых как объектов регули­ рования по числу оборотов системы винт—турбина определяются существенной величиной коэффициента самовыравнивания, можно применять регуляторы чисел оборотов с менее эффективными ста­ билизирующими устройствами или, в известных случаях, без какихлибо стабилизирующих устройств. Принципиальные схемы таких регуляторов также аналогичны рассмотренным в разделе поршне­ вых двигателей (см. фиг. 1.8). Регуляторы же числа оборотов си­ стемы компрессор—турбина для этих двигателей должны быть аналогичны рассмотренным выше регуляторам для турбореактив­ ных двигателей, так как свойства их как объектов регулирования примерно одинаковы.

Регуляторы температуры газа для ТВД могут применяться как работающие по замкнутой, так и по разомкнутой схемам, причем положительные и отрицательные стороны их будут теми же, что и для рассмотренных выше ТРД. Для ТВД с соосными ВИШ отли­ чие будет лишь по количеству регуляторов чисел оборотов, которых

вэтом случае два.

Впроцессе управления ТВД на самолете требуется устанавли­

вать лопасти винта на различные углы, помимо регулятора, т. е. с помощью дополнительных устройств. Например, в определенных случаях лопасти устанавливают во флюгерное положение, когда винт должен оказывать наименьшее сопротивление полету при не­

Кроме того, сами винты могут иметь различную конструкцию, когда привод лопастей осуществляется либо с помощью электри­ ческого, либо гидравлического сервомоторов. В соответствии с этим общая схема управления ТВД получается несколько сложнее, чем схема для ТРД. Для примера приводим несколько схем управле­ ния ТВД.

На фиг. 3. 35 приведена принципиальная схема системы управ­ ления ТВД с регулятором числа оборотов ВИШ, на которой видно назначение каждого агрегата системы.

Система работает следующим образом. С помощью ручки объ­ единенного управления 4 регулятор 22 настраивается на определен­

ное значение чисел оборотов и одновременно регулятор расхода топлива (не показан на схеме) также настраивается на определен­ ный расход топлива. К золотнику регулятора подводится масло под давлением от насоса 8 и золотник распределяет масло в ту или

Фиг. 3. 35. Принципиальная схема управления числами оборотов ТВД «Дарт».

/—к дроссельному топливному крану, 2—к отсечному топливному крану, 3—управле­

ние стоп-краном и вводом лопастей во флюгер, 4—объединенное управление дроссель­ ным топливным краном и регулятором числа оборотов ВИШ, 5—выключатель на шасси, б—ручной переключатель, предупреждающий уменьшение шага винта на взле­ те, 7—масло из магистрали двигателя, 5—насос регулятора числа оборотов. 9—кноп­ ка вывода лопастей из флюгера, 10—реле, 11—флюгерный насос, 12—кнопка ввода во флюгер, 13—масло из бака, 14—гидравлический выключатель флюгерного насоса, 15—редукционный клапан малого шага, 16—положение при заданном числе оборотов в полете, /7—пружинящая гильза, 18—золотниковый клапан, 19—плунжер управления убирающимся упором, 20—рабочий поршень, винта, 21—лопасть. 22—регулятор чисел

оборотов, 23—соленоид, 24—редукционный клапан маслонасоса.

другую полость сервомотора ВИШ; в результате этого поршень сервомотора 20 перемещается и поворачивает лопасти винта 21. Для увеличения и уменьшения угла установки лопастей требуется различное усилие, поэтому в канале масла, идущем на увеличение угла установки лопастей, давление масла больше, чем во втором канале. Давление в первом канале поддерживается клапаном 24, а во втором (для уменьшения) — клапаном 15.

Во время полета угол установки лопастей не должен быть мень­ ше определенной величины. Для выполнения этого условия имеется

174 Глава III. Системы автоматического управления ГТД

убирающийся упор минимального шага винта, который состоит из золотникового клапана 18, нагруженного пружиной, и плунжера 19, расположенного в пружинящей гильзе 17. Плунжер 19 при своем движении разжимает гильзу 17 и выступы на последней ограничи­ вают ход поршня 20 и, следовательно, поворот лопастей 21 в сто­ рону малого шага. Плунжер 19, а следовательно, и упор минималь­ ного шага в полете могут управляться, например, от шасси само­ лета. Для этого на шасси имеется выключатель 5, который при на­ грузке шасси замыкает цепь соленоида 23 и последний соединяет полость клапана 15 с клапаном высокого давления.

В результате этого масло из канала малого шага (второго) через клапан 18 (который срабатывает при этом давлении) посту­ пает под плунжер 19, отодвигает его, упоры гильзы 17 убираются и поршень 20 может передвигаться дальше в сторону уменьшения шага.

Ввод лопастей во флюгерное положение осуществляется с по­ мощью насоса 11, который приводится во вращение от электродви­ гателя. От этого насоса масло под большим давлением подводится к правой полости сервомотора, поршень которого переводит ло­ пасти во флюгерное положение. При вводе во флюгер лопастей лет­ чик нажимает кнопку 12 и одновременно передвигает рукоятку стоп-крана 3 назад до отказа, в результате чего закрывается топ­ ливный кран и золотник регулятора 22 поднимается кверху. Вывод лопастей из флюгерного положения происходит нажатием кнопки 9. Для двигателя, схема управления винтом которого была приведе­ на, вместо регулятора температуры газа применяется регулятор расхода топлива с коррекцией величины расхода в зависимости от внешних условий с помощью баростата, описанного выше. На фиг. 3. 36 приведена принципиальная схема управления расходом топлива. Система работает аналогично ранее рассмотренной на фиг. 3. 23.

Схема же механизма объединенного управления регуляторами и всеми остальными необходимыми операциями при эксплуатации двигателя приведена на фиг. 3. 37, на которой видно положение от­ дельных элементов при различных режимах работы двигателя.

Некоторой особенностью приведенной схемы управления ТВД является ручное регулирование расхода топлива с помощью ру­ чек 6, 7 в зависимости от величины отклонения температуры на­ ружного воздуха от MCA, на что и рассчитана вся система.

В качестве примера электрического регулятора скорости вра­ щения винта приводим схему на фиг. 3. 38. Сервомотором лопастей является электрический сервомотор. Регулятор работает следую­ щим образом.

При отклонении золотника 2 тахометром 1 вследствие измене­ ния чисел оборотов двигателя перемещается подпружиненный пор­ шень 4 и перемещает средний контакт контактного устройства 3. Наружные контакты этого устройства приводятся в колебательное

Фиг. 3. 36. Принципиальная схема управления расходом топлива ТВД.

Г—топливный бак, 2—подкачивающий насос, 3—отсечной кран. 4—указатель низкого давления топлива, 5— фильтр, 6—подвод полного давления на входе в двигатель р * ,

7—регулятор расхода топлива, 5—отсечной кран, 9—дроссельный кран, /р—ступенча­ тый клапан, //—редукционный клапан для пусковых форсунок, 12—плунжерный топ­ ливный насос, 13 слив. 14—коллектор форсунок, 15—запальная свеча. 16—обратный клапан, J7—основные форсунки, 18—регулятор перепада давлений топлива

176 Глава III. Системы автоматического управления ГТД

движение с помощью зубчатой передачи и кулачка. Положение среднего контакта пропорционально величине отклонения золот­ ника (а значит и числам оборотов двигателя), и при колебатель­ ном движении наружных контактов среднее время включения сер­ вомотора будет также пропорционально величине отклонения чисел

•оборотов двигателя. Следовательно, даже при применении в каче-

Фиг. 3. 37. Схема механизма объединенного управления ТВД «Дарт»; ввер­ ху— двигатель настроен на малый газ, внизу — двигатель настроен на ма­ ксимальные числа оборотов.

J—управление стоп-краном и ввод винта во флюгер, 2—«открыто», 3—«закрыто». 4— «флюгер», 5—корректор расхода топлива, 6, 7—ручки управления корректором при температуре наружного воздуха, соответствующей MCA и выше, 8—ручка объединен­ ного управления, 9—коромысло, 10—к отсечному крану, //—к регулятору ВИШ, 12— дроссельный кран закрыт, 13—положение mjn/ положение яв31, 15—рычаг ввода

во флюгер (к регулятору числа оборотов), 16—положение ручки на режиме малого газа, 17—дроссельный кран открыт, /5—рычаг корректора.

■стье привода электрического сервомотора с постоянной скоростью его усредненная скорость будет пропорциональна величине откло­ нения регулируемого параметра. Ввод во флюгерное положение ло­ пастей должен происходить с большей скоростью, чем при авто­ матическом регулировании; поэтому применяется специальный мо­ тор-генератор 12. При работе на регуляторе электрический сервомотор питается от бортовой сети. Включение мотор-генерато­ ра производится с помощью соответствующих переключателей.

Конструктивная схема такого регулятора приведена на фиг. 3. 39. Существуют и другие электрические и гидравлические схемы управления двигателем ТВД, но в принципе они очень похожи на

описанные.