Вопрос № 29 Назначение, классификация систем управления режимами работы и регулирования параметров силовых установок.

Управление подачей топлива в основные и форсажные камеры сгорания двигателей является главной задачей систем автоматического управления ГТД, которые кроме этого решают ряд других задач, в частности, обеспечивают работу противопомпажных устройств осевых компрессоров, воздушных винтов изменяемого шага, регулируемых воздухозаборников и реактивных сопел, реверсивных устройств и т. д.

Для выполнения полета воздушного судна в определенных условиях необходимо изменять тягу или мощность двигателей (режимы их работы) в соответствии с этими условиями таким образом, чтобы расход топлива был минимальным при обеспечении необходимой безопасности полета, устойчивой работы и достаточной прочности узлов ГТД.

Режимы работы двигателей, их реакцию на изменение условий полета и способность выполнять заданные функции при высокой надежности оценивают по совокупности параметров, характеризующих протекание рабочего процесса, основными из которых являются:

• температура газа перед турбиной Т_г,

• степень повышения давления воздуха в компрессоре п_к

• частота вращения ротора п.

На эти параметры осуществляют направленное воздействие с помощью элементов САУ ГТД и называют управляемыми параметрами. Воздействие на них оказывают изменяя управляющие факторы, такие как расход топлива G_T, a угол остановки лопастей воздушного винта р_вв или несущего винта вертолета р_нв, площадь проходного сечения реактивного сопла F_c и др. Число управляющих факторов должно соответствовать числу управляемых параметров. При выборе последних большое внимание обращают на то, чтобы они могли быть измерены с высокой точностью и трансформированы в управляющие сигналы достаточной мощности.

Заданные закономерности изменения управляемых пapaметров называют программами управления ГТД, в качестве которых для равновесных режимов наиболее часто принимают программы стабилизации параметров на определенных уровнях, зависящих от режимов работы двигателей. Для ряда неуправляемых параметров предусматривают ограничения их максимальных значений по условиям прочности и устойчивой работы узлов ГТД.

Выбор управляемых параметров и программ управления зависит:

• от типа двигателя;

• наличия в двигателе одного или двух узлов подвода энергии (основной и форсажной камер сгорания);

• наличия устройств отбора мощности (воздушного или несущего винта);

• изменяемых проходных сечений во входном устройстве, компрессоре и реактивном сопле.

В наиболее простом случае одновального ТРД с неизменяемой геометрией проточной части используют единственный управляемый параметр — обычно частоту вращения ротора п, которая достаточно полно характеризует тягу двигателя, напряженность элементов ротора, запасы газодинамической устойчивости компрессора. Частоту вращения можно просто и точно измерить с помощью центробежного датчика и трансформировать в гидравлический управляющий сигнал большой мощности. Для воздействия на величину п используют единственный, управляющий фактор — расход топлива G_T, изменение которого осуществляют вручную с помощью РУД и автоматически по командам центробежного регулятора, реализующего программу стабилизации частоты вращения (n=const) на заданном ее уровне, зависящем от положения РУД, т. е. от режима работы ТРД.

При изменении условий полета (высоты, скорости, температуры Т_И и давления р_н атмосферного воздуха) регулятор n=const будет изменять расход топлива, стабилизируя величину п, что может привести на максимальном режиме работы двигателя к недопустимому по условию прочности турбины увеличению температуры газа перед турбиной Т_Г* (на больших высотах, при очень высоких температурах воздуха Т_И на земле) или к превышению давления воздуха за компрессором р_к предельного по газовым нагрузкам значения (полет на малых высотах с большой скоростью при низких Т_И). Поэтому в системе управления расходом топлива ТРД необходимо применять ограничители параметров Т_Г* и п_к, обеспечивающие уменьшение G_T в случаях превышения этими параметрами максимально допустимых значений.

Целесообразно также предусматривать ограничение минимального расхода топлива, чтобы исключить возможные срывы пламени в камере сгорания, например при сбросе газа.

Вывод: управление подачей топлива в основные и форсажные камеры сгорания двигателей является главной задачей систем автоматического управления ГТД, которые кроме этого решают ряд других задач, в частности, обеспечивают работу противопомпажных устройств осевых компрессоров, воздушных винтов изменяемого шага, регулируемых воздухозаборников и реактивных сопел, реверсивных устройств и т. д.