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

изменении расхода топлива Х°0т число оборотов остается неизмен­

Следовательно, для уменьшения величины интегральной по­ грешности необходимо увеличить коэффициент усиления регулято­ ра. Так как условием монотонности процесса при начальных усло­ виях .У(О) ф 0; -К'(0)=0 является получение действительных отри­ цательных корней характеристического уравнения, т. е.

( 1 - /,/4)2> 47’В Д 2,

граничное значение коэффициента усиления регулятора должно быть

Тогда значения интегральных погрешностей для этого случая

Детальные расчеты конкретных систем регулирования показы­ вают, что приемлемые переходные процессы получаются при срав­ нительно небольших коэффициентах усиления регулятора. Однако в этом случае вся система регулирования получается медленнодей­ ствующей и поэтому не всегда удовлетворяет условиям практики, когда нужна достаточно большая скорость перестановки лопастей винта, т. е. большое значение Кс. Повышенные скорости переста­ новки лопастей винта нужны, например, для предотвращения рас­ крутки винта при переходе на максимальный режим работы двига­ теля и в некоторых других случаях. Процесс же стабилизации в рассматриваемой системе регулирования происходит только за счет положительного самовыравнивания двигателя, т. е. за счет положительного значения коэффициента pi в (2. 114). Так как величина этого коэффициента незначительна, переходные процес­ сы по своему качеству ограничены.

Улучшить систему регулирования можно введением стабилизи­ рующих устройств в цепь регулятора числа оборотов. Более целе­ сообразно применять акселерометры, дающие сигнал в прямую цепь от ускорения вращения вала винта, так как применение об­ ратной скоростной связи (изодрома) связано с конструктивными трудностями вывода сигнала, соответствующего положению лопа­ сти винта во вращающейся втулке винта. При расположении регу­ лятора числа оборотов во втулке винта можно применять и изодром.

Для примера рассмотрим систему регулирования числа оборо­ тов того же ТВД, когда в цепь регулятора включен акселерометр.

Принципиальная схема акселерометра была приведена на фиг. 3. 18. Структурная схема всей системы регулирования приведена на

фиг. 7.2. Уравнение движения акселерометра примем в форме (3.52). Тогда исходная система уравнений движения будет такой:

(7'р + 1) Х п+ 1гХ п +

X Ti+ l<Xn = lJL%j

(7,5)

{Т ,р + \)Х 2= К йр Х п-

рХ ,= К с(Х 1 + Х 2).

Обобщенные коэффициенты соответствуют обозначениям на структурной схеме.

Круине

объединенного

управления

Фиг. 7. 2. Структурная схема системы регулирова­ ния ТВД с акселерометром.

Разрешая (7. 5) относительно Х„ и X Ti, получим

{аар* + а, р 1+ aj> -f а3) Х п= {айр + а,) Х° + (<ц р + а3) /гХ°0т; (7.6)

(а0р 3+ а,р2+ а2р + а3) Х п =

Выше мы предположили, что замер величины ускорения враще­ ния, замер и дифференцирование сигнала температуры газа, усиле­ ние и преобразование сигналов в цепи регулирования происходят без погрешностей. В действительности это не совсем так; какие-то погрешности обязательно имеются и если они велики, то процесс может существенно ухудшаться. Это, например, видно из сравне­ ния (7.8) и (7.9), когда при Ti = 0 (погрешность замера величины ускорения вращения) неравенство, в известной мере определяющее

Фиг. 7. 5. Переходные процессы по числу оборотов и температуре газа ТВД при различных параметрах регуляторов.

запас устойчивости, существенно увеличивается. Многочисленными расчетами и практикой показано, что если погрешность в цепи ре­ гулятора числа оборотов превышает тПогр^0,25 сек., то процессы становятся неприемлемыми. То же относится и к погрешности за­ мера температуры газа, когда увеличение постоянной времени чув­ ствительного элемента (нескомпенсированная часть) до т^-1,0 сек. практически делает процессы также неприемлемыми.

На фиг. 7. 5 и 7. 6 приведены переходные процессы, полученные для того же двигателя с различными системами регулирования при различных условиях полета, когда число оборотов поддерживается регулятором неизменным (не перенастраивается на другие числа оборотов), а режим работы двигателя изменяется за счет измене­ ния температуры газа за турбиной настройкой Y0.

На фиг. 7. 5 приведены процессы, когда в системе отсутствует акселерометр при скомпенсированной и нескомпенсированной инер­ ционности термопары; когда учитывается погрешность от замера температуры, процессы ухудшаются.

На фиг. 7. 6 приведены процессы, когда в системе включен аксе­ лерометр при скомпенсированной и нескомпенсированной инерци­

щего момента, воздействующий на расход топлива. Регулятор чис­ ла оборотов примем тот же, что и выше, и будем считать, что расход топлива не зависит от числа оборотов двигателя. Схему ограничителя крутящего момента примем по фиг. 7. 8. Ограничи­ тель крутящего момента имеет жесткую обратную связь, поэтому поддерживать точно заданную величину крутящего момента нель­ зя, да это и не требуется, поскольку двигатель имеет определенные запасы прочности. По величине же кру­ тящего момента и числу оборотов мож­ но однозначно определить и мощность, развиваемую двигателем; поэтому та-

кую систему регулирования можно назвать системой регулирова­ ния мощности двигателя. Структурная схема всей системы приве­ дена на фиг. 7. 9. Уравнения движения звеньев ограничителя при­ мем в предположении, что чувствительный элемент безынерционен.

Кроме того, введем в рассмотрение уравнение моментов между редуктором и винтом в виде

2tzJ2— = ЛК —Мв,

2 dt р