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

Решая эти уравнения совместно с (2. 45) и считая, что насос приводится во вращение от высоконапорного каскада, получим следующие два уравнения:

Так как 0<Д—/з&<Д, значение ТИ^>ТНи все коэффициенты уси­ ления также возрастают. При всех одинаковых условиях это при­ водит к ухудшению переходных процессов, т. е. если система рас­ считана на получение заданных переходных процессов при шесте­ ренчатом топливном насосе с регулятором перепада давлений, то процессы относительно ухудшатся при применении плунжерного топливного насоса.

Отметим также, что привод топливного насоса от высокона­ порного или низконапорного каскада существенного влияния на переходные процессы не оказывает.

3 . О Д Н О В А Л Ь Н Ы Е Д В У Х К О Н Т У Р Н Ы Е Т Р Д

Система автоматического регулирования режимов работы одновального двухконтурного ТРД, приведенная на фиг. 2. 37, во мно­ гом аналогична одноконтурному одновальному ТРД. В случае не­ регулируемых реактивных сопел и сопловых направляющих аппа­ ратов уравнения движения по числу оборотов и температуре газов были получены ранее в виде (2.86).

Для анализа динамики системы регулирования, например по числу оборотов, необходимо систему (2.86) решить совместно с уравнениями движения регулятора—тремя последними уравне­ ниями (5.2). В результате получим решение, аналогичное получен­ ному при рассмотрении одновального ТРД.

Если имеется регулируемое реактивное сопло в первом контуре и, кроме числа оборотов, регулируется еще и температура газов, то в общей системе уравнений движения необходимо учесть урав­ нения движения регулятора температуры, например в виде (3.88). В результате получим решение, аналогичное полученному при рас­ смотрении одновального ТРД с регуляторами числа оборотов и тем­

пературы газов.

Если имеется регулируемый направляющий аппарат в первом или во втором контуре или даже одновременно в обоих контурах,

то при условии, что лопатки направляющих аппаратов устанавли­ ваются на определенный угол одновременно с заданием режима ра­ боты двигателя от сектора газа, при анализе динамики системы ре­ гулирования необходимо учитывать лишь мгновенное возмущение на двигатель, обусловленное перемещением направляющих аппа­ ратов. В этом случае уравнение движения объекта регулирования вместо (2. 86) нужно принимать в виде

(ТР + Р\)ХП= К Х 0Л+ ^2Ха\ Ь3Х а2,

где Х Л и Х& — координаты углов установки лопаток направляю­ щих аппаратов.

Далее необходимо учесть уравнение движения системы объеди­ ненного управления, связывающее величины координат Ха\, Х ^ и настройку регулятора числа оборотов Х°. Если направляющие аппараты регулируются с изменением условий полета, то при рас­ смотрении динамики системы с достаточной точностью можно счи­ тать X«i«=iConst и Ха2 ^const, так как за время регулирования их величины не могут сколько-нибудь существенно измениться (изме­ нение параметров практически происходит по закону статики).

Из всего сказанного ранее об одновальных двухконтурных ТРД можно сделать вывод, что по о бо и м свойствам, с точки зрения ди­ намики системы регулирования, они мало чем отличаются от одно­ вальных одноконтурных ТРД; поэтому дальше их рассматривать не будем.

4. ДВУХВАЛЬНЫЕ ДВУХКОНТУРНЫЕ ТРД

Система автоматического регулирования двухвальных двухкон­ турных ТРД во многом зависит от схемы двигателя, но в то же время во многом аналогична системе регулирования ТРД с двух­ каскадным компрессором.

Для двигателя, представленного на фиг. 2. 37, а, когда регули­ руемым параметром является число оборотов ротора основного кон­ тура, а ротор второго контура находится в следящем режиме и ре­ активные сопла и направляющие аппараты не регулируются, система уравнений движения должна включать уравнение объекта вида (2.69) или (2.70), или (2.71), или (2.72) и уравнения регу­ лятора. С точки зрения динамики системы регулирования, двухвальные двухконтурные ТРД по своим свойствам близки к ТРД с двухкаскадным компрессором.

Если в двухвальном двухконтурном ТРД по схеме фиг. 2. 37, а применяется сжигание топлива во втором контуре, то поведение такой системы регулирования существенно отличается от ТРД с двухкаскадным компрессором.

Ниже даны примеры расчета параметров системы регулирова­ ния ТРД.

262 Глава V. Системы регулирования ТРД

Пример 1

З а д а н и е . Определить параметры системы регулирования ТРД с двух­ каскадным компрессором и нерегулируемым реактивным соплом, когда число оборотов низконапорного каскада регулируется изодромным регулятором изме­ нением расхода топлива. Переходные процессы должны быть близкими к моно­ тонным при работе двигателя на стенде, когда режим его работы близок к ма­

вости оистемы. Из кривых фиг. 5. 5 видно, что на величину неравенства особенно эффективно влияет величина времени «зодрома 7V Поэтому для выбора пара-

метров, при которых переходный процесс удовлетворял бы заданным требова­ ниям, целесообразно исследовать влияние на переходные процессы величин Т и и Кс , задаваясь практически приемлемым значением коэффициента усиления тахометра Ки В дальнейшем примем Кi=8.

процессы, полученные с помощью электроинтегратора для различных значений Ти и Кс при заданных остальных параметрах. Из этих процессов следует, что наи­ более приемлемыми значениями будут Ти=1 и Кс= 5. При этих значениях пара­ метров процесс практически остается монотонным (по числу оборотов низко-

регулированием около 25°/i> от величины возмущения. Увеличение Ти более 1 сек. лишь затягивает процесс, не изменяя его монотонного характера; увеличение Кс более 5, хотя и улучшает процесс (уменьшается время регулирования), но до­

биться в реальной конструкции гидравлического сервомотора величины постоян­ ной времени существенно меньше 7с=0,2 сек. очень трудно.

Пример 2

З а д а н и е . Определить параметры системы регулирования двухвального ТРД с регулируемым реактивным соплом, когда число оборотов высоконапорного каскада регулируется изодромным регулятором изменением расхода топлива, а число оборотов низконапорного каскада регулируется регулятором с жесткой

электроинтегратора. Определению подлежат параметры Кг, Кз и Тс регулятора низконапор.ного каскада. Коэффициент усиления Кг тахометра примем по ана­ логии с предыдущим примером Кг=8. Выбор же параметров Кз и Тс подчиним условию получения наименьшей остаточной неравномерности и заданному ха­ рактеру переходного процесса.

Остаточная неравномерность регулирования определяется полученным ранее выражением, т. е.

и_(5. 10), характеризующих влияние объединенного управления. Примем т2= 1:

т3=0,5. Тогда из (5. 9) mi=0,5. Значения mi и т2 в (5. 11) будут mi=0,5; т2= 1.

Уравнение движения сервомотора с жесткой обратной связью [последнее уравнение в (5.8)] можно представить двумя уравнениями вида

рХс, — К с (Х4— Х 5) и X s = K0.qX s.

Здесь Ко.с— коэффициент обратной связи, а Кс— коэффициент усиления серво­ мотора. Сравнивая эти два уравнения с последним уравнением (5.8), получим

264 Глава V. Системы регулирования ТРД

Значения коэффициента обратной связи можно принимать в пределах К°.с= =0,5—6,0; значения коэффициента усиления сервомотора Ке < 5, так как вы­ полнить конструкцию с большим значением коэффициента усиления затрудни­ тельно. Отсюда коэффициент К з = 2-г-0,2; соответственно значение Т е = 2 К е ^ - 0 ,2 К е . Теперь определим возможную величину остаточной неравномерности в зависи­ мости от величины Кз, используя зависимость Х пг (°о) =0,125ч-0,120) Х°[1].

Таким образом, изменение значения К з в широком диапазоне очень мало изменяет остаточную неравномерность; поэтому выбор значения Кз, как и значе­ ния Те, подчиним получению заданных переходных процессов.

На фиг. 5.8 приведены осциллограммы переходных процессов по Хщ и X п2 полученные с помощью электроинтегратора при различных значениях Те, Кз, Ке и Ко.е, из которых видно, что процессы под № 4 близки к заданным с указан­ ными на той же фиг. 5. 8 значениями параметров системы.