Метрология / Том 2. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок / 7-6-Upravlenije_rabotoj_FK

Рисунок 7.23 - Поперечные гофры экранов 1 – экраны; 2 – канал охлаждения;

3 – корпус; 4 – ленточная гофрированная подвеска; 5 – пальцыкрепления подвесок к корпусу

тотах, как правило, эффективность подавляющих свойств антивибрационных экранов значительно уменьшается.

Для создания пленочно-заградительного охлаждения экраны канала охлаждения имеют мелкую перфорацию отверстиями диаметром ~1,0…1,5 мм. Для подавления колебаний с частотой f ≥ 600 Гц антивибрационные экраны имеют более крупную перфорацию - диаметром ~3,5…6,5 мм.

ÂТРДФ для канала охлаждения используется газ, вытекающий из турбины, имеющий относительно высокую температуру и, соответственно, относительно низкие охлаждающие свойства. Расход газа на входе в канал охлаждения составляет обычно 15…20%, а на выходе из канала охлаждения - 6…10% от суммарного расхода газа через двигатель.

ÂТРДДФ для канала охлаждения используется воздух наружного контура, имеющий относительно низкую температуру и, соответственно, относительно высокие охлаждающие свойства. Расход

воздуха на входе в канал охлаждения составляет обычно 10…12%, а на выходе из канала охлаждения – 3…5% от суммарного расхода газа через двигатель. Экраны канала охлаждения по длине ФК обычно начинаются после фронтового устойства, где уже идет процесс горения и необходимо охлаждение корпусов. Охлаждение створок и проставок регулируемого сопла обеспечивается при этом специальными экранами 12 створок (см. Рис. 9.23) и 6 проставок (см. Рис. 9.26) сопла, которые образуют продолжение канала охлаждения ФК.

Корпус ФК и экраны канала охлаждения изготавливаются из жаростойких и жаропрочных сплавов на никелевой основе.

7.6 - Управление работой ФК

Управление работой ФК в общем виде приведено в главе 12. В данном разделе описаны основные функции системы автоматического управления (САУ) работой ФК.

7.6.1 - Розжиг ФК

Надежный розжиг ФК должен быть обеспечен во всем требуемом эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полета с первой попытки без потери при этом газодинамической устойчивости компрессора. Это особенно важно для ТРДДФ, поскольку в этом случае возникающие в ФК при розжиге возмущения могут оказывать непосредственное влияние на КНД через воздушный поток в наружном контуре двигателя. Как правило, в технических условиях на двигатель задаются минимальные скорости полета и соответствующие им высоты, при которых ФК должна надежно разжигаться.

В настоящее время существуют следующие основные системы розжига ФК:

-самовоспламенение топлива (для ФК ТРДФ при температуре газа за турбиной ÒÒ > 950 0Ñ);

-с помощью традиционной свечи зажигания (при более низких температурах газа за турбиной);

-с помощью специальной «форкамеры» (для ФК ТРДДФ - Рис. 7.24);

-с помощью системы «огневая дорожка» (см. Рис. 7.25).

Розжиг ФК с помощью специального устройства, называемого «форкамерой», применяется для ТРДДФ со смесителем кольцевого типа. «Форкамера» располагается обычно в наружном контуре двигателя или на границе контуров, служит для воспламенения ТВС от свечи зажигания и поддер-

тигает определенной величины, соответствующей максимальному бесфорсажному или близкому к нему режиму для данных полетных условий (в САУ также поступает сигнал);

-для парирования возникающих при включе- нии ФК возмущений с целью обеспечения газодинамической устойчивости компрессора, регулятор сопла увеличивает площадь его критического се- чения на определенную, предварительно выбранную величину (критерий – сигнал, поступающий

âрегулятор сопла от датчика, измеряющего перепад давления газа на турбине);

-подкачивающий насос подает топливо в регулятор расхода форсажного топлива;

-регулятор расхода форсажного топлива дозирует его в пусковой коллектор ФК в количестве, соответствующем минимальному форсированному режиму для данных полетных условий. Обычно это 8…12% от расхода форсажного топлива в этих полетных условиях на полном форсированном режиме, но не ниже минимально допустимого расхода, обеспечивающего необходимый перепад давления топлива на форсунках;

-на форсунках пускового коллектора достигается определенный, заранее выбранный, перепад давления топлива (над давлением газа в ФК) – в САУ поступает сигнал от специального датчика, контролирующего уровень этого перепада;

-дозатор системы «огневая дорожка» подает топливо в ее форсунки, как правило, несколькими циклами (с отключением или неотключением последующих циклов в случае розжига ФК), с определенным временным интервалом между ними (около одной секунды). Обычно в дозатор системы «огневая дорожка» подается недозированное топливо для исключения снижения режима основного контура двигателя при розжиге ФК;

-датчики контролируют наличие пламени

âФК, после чего в САУ снимается так называемая «блокировка по розжигу», и значение расхода топлива в ФК устанавливается соответственно положению РУДа, режиму работы двигателя и полетным условиям.

В качестве датчиков контроля наличия пламени в ФК могут быть использованы оптические или ионизационные датчики. Последние наиболее ча- сто применяются в современных двигателях. Для повышения надежности работы системы могут применяться два датчика контроля наличия пламени в ФК.

Ионизационный датчик пламени представляет из себя полый металлический стержень, чувствительная часть которого расположена в циркуляционной зоне стабилизатора пламени, соответствую-

щего пусковому коллектору, и электроизолирована от корпуса ФК. При наличии пламени в ФК в цепи датчика между стержнем датчика и корпусом ФК возникает ионизационный ток. используемый в ка- честве сигнала для САУ.

7.6.2 - Управление ФК на режимах приемистости и сброса

Управление работой ФК на одном из переменных режимов, в процессе розжига, подробно рассмотрено в разделе 7.6.1. Управление работой ФК в процессе других переменных режимов должно обеспечить надежный режим горения в ФК и устойчивую работу компрессора при включении коллекторов форсажного контура.

При приемистостях, после розжига ФК и снятия «блокировки по розжигу», расход форсажного топлива увеличивается до значения, соответствующего положению РУДа, режиму работы двигателя (давлению воздуха за компрессором) и полетным условиям (температуре воздуха на входе в двигатель).

Темп увеличения расхода форсажного топлива в процессе приемистости задается регулятором расхода. Темп предварительно выбирается и может регулироваться в эксплуатации.

Кроме этого, в процессе приемистости регулятор сопла параллельно для парирования возникающих при включении коллекторов форсажного контура возмущений, с целью обеспечения устой- чивой работы компрессора (обычно по уровню перепада давления газа на турбине), увеличивает площадь критического сечения сопла от требуемого программного значения на статических режимах в данных условиях на определенную, предварительно выбранную, величину. Эта величина также может регулироваться в эксплуатации регулировочным винтом.

При сбросе в диапазоне форсированных режимов для предотвращения погасания ФК синхронизируются темп уменьшения площади критического сечения реактивного сопла и темп снижения расхода форсажного топлива. При этом темп уменьшения площади критического сечения реактивного сопла в процессе сброса режима определяется быстродействием испольнительного механизма регулятора сопла, а темп снижения расхода форсажного топлива определяется регулятором расхода форсажного топлива. Темп предварительно выбирается при доводке ФК в составе двигателя и может быть отрегулирован в эксплуатации.

При встречных приемистостях, как в диапазоне форсированных режимов, так и при сбросе режима на бесфорсажный с последующим его уве-

личением до форсированного, действуют оба механизма, описанные выше.

7.6.3 - Управление ФК на стационарных режимах

Управление ФК на стационарных режимах включает в себя:

-дозирование суммарного расхода форсажного топлива в зависимости от положения РУДа, режима работы двигателя и полетных условий;

-распределение отдозированного суммарного расхода форсажного топлива в соответствии с принятой программой по дозаторам (группам коллекторов) ФК с целью равномерного распределения форсажного топлива по сечению ФК во всей области эксплуатации двигателя;

-распределение расхода форсажного топлива данного дозатора в соответствии с принятой программой между всегда работающим «высотным» коллектором данной группы, и «земным» коллектором, который работает только при больших расходах топлива на низких высотах. Распределение происходит с помощью агрегатов распределения топлива;

-автоматическое снижение режима работы ФК (аварийное выключение ФК). Например, в случае поступления в САУ сигнала от датчиков о возникновении вибрационного горения. При этом крити- ческий уровень вибрационнного горения (уровень срабатывания защиты) задается обычно по вели- чине двойной амплитуды пульсаций давления газа

âФК, выбранной экспериментально на стадии доводки.

Контрольные вопросы

1.Что такое степень форсирования двигателя?

2.Что такое суммарный коэффициент избытка воздуха?

3.Для чего предназначен диффузор форсажной камеры?

4.Для чего в форсажной камере образуются циркуляционные зоны?

5.Каким образом обеспечивается гашение пульсаций давления газа в форсажной камере?

6.В чем различие условий применения форсажных камер в ТРДФ и ТРДДФ?

7.Как осуществляется стабилизация пламени в форсажной камере?

8.Какие системы розжига применяются в форсажных камерах современных двигателей?

9.Поясните принцип розжига форсажной камеры

с помощью «огневой дорожки».

10. Каким образом обеспечивается охлаждение корпуса форсажной камеры?

Англо-русский словарь-минимум

afterburner (augmentor) – форсажная камера afterburner (augmentor) control unit – система регулирования форсажной камеры

afterburner (augmentor) thrust – тяга двигателя на форсированных режимах

air - воздух

airflow – расход воздуха

air-to-fuel ratio – коэффициент избытка воздуха air-to-fuel stoichiometric ratio – стехиометрический коэффициент

annular afterburner – форсажная камера с кольцевыми стабилизаторами пламени

burning – горение, сжигание

bypass ratio – степень двухконтурности двигателя combustion – горение, сгорание

combustion efficiency – полнота сгорания топлива combustion stability – стабильность горения cooling – охлаждение

diffuser – диффузор

dome - фронтовое устройство

dry thrust – тяга двигателя на бесфорсажных режимах

engine thrust – тяга двигателя exit nozzle – реактивное сопло flame – пламя

flame stabilizer – стабилизатор пламени fuel – топливо

fuel distribution – распределение топлива fuel manifold – топливный коллектор fuel nozzle – топливная форсунка

fuel supply – подача топлива ignition - воспламенение

interconnecter – пламеперебрасывающий патрубок life – ресурс

middle section diameter – миделевый диаметр mixer - смеситель

overhaul period – межремонтный ресурс pressure - давление

radial afterburner – форсажная камера с радиальными стабилизаторами пламени

temperature - температура

total pressure loss – суммарные потери полного давления