5.5. Программы управления вертолетных гтд на режимах ограничения

Имея характеристики ГГ ТВаД и установив предельные значения ограничиваемых параметров n_{т.к.пр.max}, n_т.к.max и , можно построитьлинию предельных режимов работы ГГ. Режим работы ГГ с однопараметрической САУ полностью определяется заданием какого-либо одного параметра, например, величины n_т.к.пр. Поэтому в качестве программы управления ГГ на предельных режимах можно рассматривать зависимость максимально допустимых (ограничиваемых) значений параметра (n_т.к.пр)_огр от температуры на входе в ГГ. Для вертолетных ГТД, вследствие малых скоростей полета, вместо температуры принято рассматривать температуру Т_Н.

На рис. 5.8 а представлены зависимости (n_т.к.пр)_огр= f(Т_Н), где линия 1-2-3-4 является линией предельных режимов (ЛПР) для ГГ турбовального двигателя. Здесь предельная линия имеет три участка: 1-2 – для n_{т.к.пр.max}, 2-3 – для n_{т.к. max}, 3-4 – для . Эти линиимежду собой пересекаются, что позволяет выделить в данном случае три области режимов ограничения для ГГ (по K_у.min, n_т.к..max и ) и определить, используя ЛПР, диапазоны температурТ_Н, при которых достигаются предельные значения каждого из указанных ограничиваемых параметров. В этом случае для ГГ при низких значениях Т_н (при Т_Н < ) наступает ограничение поK_у.min. Этот диапазон температур соответствует n_{т.к.пр.max} = const. В интервале температур от Т_Н2 до Т_{Н 3} должно выдерживаться ограничение по n_т.к.max, а при Т_Н, больших Т_{Н 3}, – по .

Рис. 5.8. Линия предельных режимов (а) и изменение параметров ТВаД от ТН при Н = Нр >0 (б)	Рис. 5.9. Линия предельных режимов (а) и изменение параметров высотного ТВаД от ТН при Н = 0 км (б)

Важно отметить, что ЛПР для ГГ и изменение регулируемых и ограничиваемых параметров зависят только от температуры Т_н и являются одинаковыми для всех высот полета.

Если к ЛПР для ГГ добавить линию ограничения по N_{е max}, то ЛПР для двигателя 1--р-3-4состоит уже из четырех участков. К ограничениям по K_у.min, n_т.к.max и добавляется участок-р, на котором вступает в действие ограничение по N_{е max}. Изменение параметров двигателя на режимах ограничения для этого случая показано на рис. 5.8 б.

На участке I, где n_т.к.пр = const, величина N_е с повышением Т_Н интенсивно возрастает вследствие увеличения n_т.к и . В точкезначениеN_е достигает N_{е max} и далее для поддержания N_е.max = const при дальнейшем увеличении температуры Т_Н от Т_Н1 до Т_Н.р (на участке II) требуется осуществлять раскрутку ротора ГГ, но менее значительную, чем на участке I. Она необходима для поддержания постоянства мощности двигателя, которая без раскрутки ГГ падает при увеличении температуры Т_Н. В точке «р» (расчетный режим) достигается n_т.к.max и дальнейшее поддержание постоянства мощности N_е при увеличении Т_н становится невозможным. На участке III в данном примере реализуется программа управления n_т.к.max = const. На этом участке при «затяжеляющемся» компрессоре, как указывалось, возрастает. В точке3 температура достигает предельного значения и вступает в работу ограничитель. При «затяжеляющемся» компрессоре это вызывает уменьшениеn_т.к и приводит к более интенсивному снижению N_е (участок IV на рис. 5.8 б).

На рис. 5.9 представлено изменение управляемых и ограничиваемых параметров в зависимости от температуры Т_Н для Н= 0. При неизменном расположении ЛПР 1-2-3-4 для ГГ здесь ЛПР 0-3 располагается ниже. Поэтому теперь предельным режимам работы двигателя в целом соответствует линия 0-0-3-3-4. Видно, что область ограничения по n_{т.к.пр.max} исчезает, а область ограничений по N_е.max значительно расширяется. Точка 0 соответствует максимальному взлетному режиму при стандартных атмосферных условиях (Т_Н = 288 К). Закономерности изменения остальных параметров являются качественно такими же, как при Н = Н_р.

Возможность получения постоянной величины взлетной мощности в широком диапазоне изменения температуры атмосферного воздуха является важным достоинством высотных турбовальных двигателей.Чем на большую высоту полетаH_р рассчитан двигатель, тем шире указанный диапазон температурТ_Н, в которомN_e=N_e.max = const приН <Н_ри особенно приН = 0.

Все данные рис. 5.8 и рис. 5.9 относятся к максимальному режиму работы двигателя и будут использованы для анализа протекания высотных, дроссельных и климатических характеристик турбовальных двигателей на режимах ограничений.

Программы управления для номинального и крейсерского режимов определяются аналогичным образом, только они соответствуют другим, более низким ограничиваемым величинам N_eиn_т.к, специально подбираемым для этих режимов. Например, для крейсерского режима обычно принимаютN_е.кр=0,7N_e.maxиn_т.к = 0,96n_т.к.max. Ограничения на температуруи частоту вращенияn_т.к.прна этих режимах обычно не налагаются, так как их величины не выходят за пределы допустимых значений.