4. Система управления двигателем.

11.1. Двигатель как объект управления.

Характеризуя двухконтурный турбореактивный двигатель как объект управления, следует отметить, что он выполнен по двухроторной схеме, форсирован дополнительным сжиганием топлива в форсажной камере, имеет всережимное регулируемое сопло и изменяемую геометрию проточной части компрессора.

Изменение геометрии проточной части компрессора осуществляется за счет изменения углов установки хвостовиков лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) φ_ВНА, в дальнейшем будем называть «лопатки ВНА», компрессора низкого давления (КНД), лопаток ВНА и направляющих аппаратов (НА) φ_НАпервых двух ступеней компрессора высокого давления (КВД).

Таким образом, в процессе управления на двигатель можно воздействовать изменением расхода топлива в основной камере сгорания G_Т, площади критического сечения соплаF_КР, углов установки φ_ВНАи φ_НАи изменением расхода топлива в форсажной камере сгоранияG_ТФ. Расход топливаG_Т, площадьF_КР, углы установки φ_ВНАи φ_НАи расход топливаG_ТФявляютсяуправляющими факторамидвигателя.

При этом:

- изменение расхода топлива G_Тна максимальном и форсированных режимах используется для регулирования:

• частоты вращения ротора низкого давления n_НД(при Т_В* ≤ 288 К);

• температуры газа за турбиной Т_Т* (при Т_В* > 288 К);

- изменением расхода топлива G_Тна дроссельных режимах регулируется частота вращения ротора высокого давленияn_ВД;

- изменением площади критического сечения сопла регулируется степень расширения газа в турбине π_Т*;

- регулирование компрессора осуществляется из условия обеспечения требуемых запаса устойчивости компрессора ΔК_У, КПД компрессора η_К* и расхода воздухаG_В;

- изменение расхода топлива G_ТФна форсированных режимах используется для регулирования температуры газа в форсажной камере Т_Ф*.

Таким образом, управляемыми параметрами(величинами) являются: частоты вращенияn_НДи n_ВД, температуры газа Т_Т* и Т_Ф*, степень расширения газа π_Т* и комплексный параметр, учитывающий ΔК_У, η_К* иG_В.

Распределениеуправляемых параметров по управляющим факторам можно представить следующим образом:

G_Тn_ВД

F_КР π_Т*

на нефорсированных дроссельных режимах

φ_ВНА(ΔК_У, η_К*,G_В∑)

φ_НА(ΔК_У, η_К*,G_ВI)

n_НД(при Т_В* ≤ 288 К)

G_Т

Т_Т* (при Т_В* > 288 К)

F_КР π_Т* на максимальном

режиме на форсированных

φ_ВНА(ΔК_У, η_К*,G_В∑) режимах

φ_НА(ΔК_У, η_К*,G_ВI)

G_ТФТ_Ф*

При наличии ограниченного числа управляемых параметров неуправляемые параметры, изменяясь при изменении внешних условий, могут достичь недопустимых значений.

На двигателе ограничивается давление воздуха на выходе из компрессора для предотвращения разрушения двигателя из-за перегрузок газовыми силами.

Предельное значение давления воздуха Р_К.ПРЕД* = 36 ± 1,2 кг/см². Ограничение Р_К* осуществляется воздействием на расход топлива в основной камере сгорания.

Задание режимаработы осуществляется перемещением РУД.

На нефорсированных режимах при изменении положения РУД меняется заданное значение частоты вращения ротора высокого давления, т.е.

n_ВД.З =n_ВД.З(α_РУД; Т_В*).

На форсированных режимах частота вращения n_НДот положения РУД не зависит. В зависимости от положения РУД меняется заданное значение температуры газа в форсажной камере Т_Ф*, т.е.:

Т_Ф.З* = Т_Ф.З* (α_РУД).

Это обеспечивается тем, что

= ƒ (α_РУД; Т_В*).