контроль напряжения питания РЭД-3048 и пульта.

Пульт выполнен в виде переносного блока.

Масса не более 10 кг.

12.5.3. Оценка технического состояния противопожарной системы

и системы контроля работы двигателя

Контрольная аэродромная подвижная станция обслуживания КАПСО-83.

Предназначена для выполнения контрольных операций, поиска неисправностей, регулировки и настройки систем и агрегатов двигателя, а также функционально связанных с ним систем самолета.

Станция обеспечивает:

1. Контрольное опробование двигателей и их систем.

2. Проверку самолетных систем и оборудования

3. Запись на осциллографе следующих параметров:

• параметров топливной линии и пневмолинии самолета (Р_ПФБ, Р_ПТА, Р_ПКБ, Р_ППБ и др);

• параметров топливной и масляной линий двигателей (Рт₄кли, Рт₃кли, Рт₄кпи, Рт₃кпи);

• частоты вращений двигателей;

• температуры газов за турбиной;

• расхода топлива через двигателя;

• электросигналов автоматики с блоков АПД-58 двигателей.

Станция представляет собой комплекс контрольно-проверочной и контрольно-записывающей аппаратуры, инструмента и приспособлений, размещенных в салоне и в подвесных отсеках кузова К-66 на автомобиле ГАЗ-66.

Наземная автоматизированная станция контроля САК-МП.

Предназначена для контроля технического состояния двигателей и связанных с ними систем, при проведении регламентных работ и целевых осмотров без снятого оборудования с борта, а также для поиска неисправностей, регулировки и настройки систем и агрегатов двигателей.

Станция САК-МП выполнена на автомобиле ГАЗ-66 как автономная система контроля с внешним программированием, количественной оценкой контролируемых параметров и выдачей результатов контроля (в удобной для анализа форме).

12.5.4. Характерные неисправности и отказы противопожарной системы

и системы контроля работы двигателя

Все неисправности регистрируются:

• Системой «ТЕСТЕР УЗ сер.2».

Система регистрирует на силовой установке 8 аналоговых сигналов и 12 разовых команд.

Непрерывные (аналоговые сигналы):

• «Положение РУД левого двигателя» ( руд. лев.);

• «Положение РУД правого двигателя» ( руд. прав.);

• «Частота вращения ротора КВД левого двигателя» (n квд лев.);

• «Частота вращения ротора КВД правого двигателя» (n квд прав.);

• «Частота вращения ротора КНД левого двигателя» (n кнд лев.);

• «Частота вращения ротора КНД правого двигателя» (n кнд прав.);

• «Температура газов за турбиной левого двигателя» (t лев);

• «Температура газов за турбиной правого двигателя» (t прав);

Разовые команды:

• «Пожар левого двигателя»;

• «Пожар правого двигателя»;

• «Высокая температура (ВТ) левого двигателя»;

• «Высокая температура (ВТ) правого двигателя»;

• «Отказ маслосистемы левого двигателя»;

• «Отказ маслосистемы правого двигателя»;

• «Форсаж левого двигателя»;

• «Форсаж правого двигателя»;

• «Помпаж левого двигателя»;

• «Помпаж правого двигателя»;

• «Отказ датчиков РЭД левого двигателя»;

• «Отказ датчиков правого двигателя».

Раздел 3. Система регулирования и управления Тема 13. Общая характеристика системы управления

13.1. 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) компрессора низкого давления (КНД), лопаток ВНА и направляющих аппаратов (НА) первых 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 сопла F_КР, углов установки и и изменением расхода топлива в форсажной камере сгорания G_ТФ. Расход топлива G_T.

Управляющими факторами двигателя являются - расход топлива G_T, площадь F_KP, углы установки и и расход топлива G_ТФ.

При этом:

• изменение расхода топлива G_Т на максимальном и форсированных режимах используется для регулирования:

а) частоты вращения ротора низкого давления n_НД(при

б) температуры газа за турбиной

• изменением расхода топлива G_Т на дроссельных режимах регулируется частота вращения ротора высокого давления n_ВД;

• изменением площади критического сечения сопла регулируется степень расширения газа в турбине

• регулирование компрессора осуществляется из условия обеспечения требуемых запаса устойчивости компрессора , КПД компрессора и расхода воздуха G_В;

• изменение расхода топлива G_ТФ на форсированных режимах используется для регулирования температуры газа в форсажной камере .

Управляемыми параметрами (величинами) являются: частота вращения n_НД и n_ВД, температуры газа и степень расширения газа и комплексный параметр, учитывающий , и G_В.

Распределение управляемых параметров по управляющим факторам можно представить согласно таблицы.

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 Ограничение осуществляется воздействием на расход топлива в основной камере сгорания.

Задание режима работы 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(

На форсированных режимах частоты вращения n_НД от положения РУД не зависит. В зависимости от положения РУД меняется заданное значение температуры газа в форсажной камере т.е.:

Это обеспечивается тем, что

13.2. Задачи, решаемые системой автоматического управления (сау) двигателем

Система управления двигателем решает следующие задачи:

• обеспечение автоматического запуска двигателя на земле и в полете;

• регулирование на максимальном и форсированных режимах частоты вращения РНД n_НД в зависимости от температуры (при < 288К);

• регулирование на максимальном и форсированных режимах температуры газа за турбиной в зависимости от температуры (при ³ 288К);

• регулирование на нефорсированных дроссельных режимах частоты вращения РВД n_ВД в зависимости от температуры

• регулирование углов установки лопаток и в зависимости от приведенных частот вращения роторов двигателя n_НД.пр и n_ВД.ПР;

• регулирование степени расширения газа в турбине

• управление расходом топлива в основной камере сгорания при приемистости и сбросе газа;

• управление двигателем на нефорсированных режимах;

• обеспечение запуска форсажной камеры и программное управление расходом топлива в ней в зависимости от положения РУД, давления воздуха и температуры

• ограничение давления воздуха за компрессором

• ограничение минимального расхода топлива в основной камере сгорания G_Т.МИН в зависимости от давления Р_Н;

• ограничение минимальной площади критического сечения сопла в зависимости от положения РУД и температуры

• предупреждение и ликвидация помпажа;

• управление охлаждением турбины;

• обеспечение выдачи различных разовых команд.

13.3. Состав системы управления двигателем

Система управления двигателем включает в себя:

• систему управления расходом топлива в основной камере сгорания (Gт);

• систему управления расходом топлива в форсажной камере сгорания (Gтф);

• систему управления площадью критического сечения реактивного сопла (Fкр);

• системы управления входным направляющим аппаратом КНД ( ) и направляющими аппаратами КВД ( ).

Система управления включает в себя основную и дублирующую автоматические системы (АС).

Основная АС – электронно-гидромеханическая (ЭГМ). Электронная часть (аналоговая) размещена в агр. КРД-99А, гидромеханическая – в агр. НР-31В. Основной функцией системы является управление на максимальном и форсированных режимах или (или по закону ( ) при частичном отказе КРД, т.е. при отказе систем управления и ).

Причем, при частичном отказе агр. КРД-99А происходит отключение неисправных систем, а настройка исправной системы снижается на 5% по и и на 50 К по .

Дублирующая АС – гидромеханическая (ГМ). Она управляет при полном отказе КРП-99А на максимальном и форсированных режимах по закону = со снижением настройки гидромеханической АС на 5%.

Управление расходом топлива на нефорсированных дроссельных режимах, в процессе запуска и приемистости, а также при работе системы ограничения давления воздуха за КВД осуществляется гидромеханической системой (агр. КРД - 99А при этом не работает).

Система управления расходом топлива при приемистости включает в себя комбинированный автомат приемистости (АП). Автомат приемистости ограничивает расход топлива при приемистости.

Программа работы автомата приемистости учитывает частоту вращения ротора высокого давления, давление воздуха за компрессором и температуру заторможенного потока воздуха на входе в двигатель :

Gтап = к f(

Система управления расходом топлива при запуске включает в себя пневматический топливный автомат запуска (ТАЗ) с высотным корректором. Управление расходом топлива в процессе запуска осуществляется в соответствии с зависимостью:

Система управления - гидромеханическая. Элементы автоматического управляющего устройства (регулятор ) размещены в агр. РСФ-31В. Как указывалось выше, система управляет расходом топлива по закону

Управление запуском форсажной камеры и сигнализации о запуске осуществляется с помощью агр. КРД-99А.

Система управления Fкр – гидромеханическая. Элементы автоматического управляющего устройства (АУУ) размещены в агр. РСФ-31В. Как указывалось выше, данная система поддерживает заданное значение воздействием на площадь критического сечения реактивного сопла с ограничением минимальной по закону

Система управления КНД - включает в себя основную и дублирующую автоматические системы.

Основная АС – электронно-гидромеханическая. Система управляет входным направляющим аппаратом КНД по закону

Система управления КВД – гидромеханическая. Система управляет положением лопаток направляющих аппаратов КВД по закону

Автоматические системы управления (как электронно-гидромеханическая, так и гидромеханическая), и ограничения выполнены замкнутыми (т.е. на принципе по отклонению) благодаря наличию главной обратной связи по управляемому (или ограничиваемому) параметру. Это обусловливает высокую точность работы указанных систем. Системы управления компрессором и температурой газа выполнены незамкнутыми, программными. Они имеют обратную связь по управляющему фактору.

Кроме указанных выше автоматических систем на двигателе имеется система предупреждения и ликвидации помпажа.

Система предупреждения помпажа - срабатывает по сигналу БК (боевая кнопка). Она обеспечивает изменение закона управления компрессором и раскрытие створок реактивного сопла.

Система ликвидации помпажа - работает при возникновении помпажа или превышении по команде агр. КРД-99А. Система обеспечивает кратковременное прекращение подачи топлива в основную камеру сгорания с последующим автоматическим запуском и восстановлением исходного режима. Одновременно включается система предупреждения помпажа.

Высокотемпературная газовая турбина изучаемого изделия имеет управляемое охлаждение.

Система управления охлаждением турбины - обеспечивает дополнительное охлаждение турбины по и командам от агр. КРД-99А (по и ).

Выключение дополнительного охлаждения турбины происходит при отсутствии всех команд.

Ограничиваемые параметры: 36 кг/см^2;

Тема 14. Система автоматического управления расходом топлива в основной камере сгорания

14.1. Общая характеристика системы управления расходом топлива в окс

Система управления G_Т включает в себя систему топливоподачи и ряд автоматических управляющих устройств (АУУ). В состав системы топливоподачи входят следующие элементы:

• шестеренный топливный насос;

• дозирующий кран (ДК);

• стоп-кран;

• регулятор постоянства перепада давлений (Р_ДУ) на дозирующем устройстве (ДУ).

Автоматическими управляющими устройствами, воздействующими на расход G_Т являются:

• регулятор частоты вращения ротора высокого давления,

• автомат приемистости (АП),

• топливный автомат запуска (ТАЗ),

• ограничитель давления воздуха за компрессором,

• ограничитель минимального расхода топлива в основной камере сгорания (G_Т.МИН).

Часть элементов гидромеханической системы управления расходом топлива входит в состав электронно-гидромеханической системы управления G_Т.

Перечисленные выше элементы и устройства конструктивно скомпонованы в агрегатах: насосе-регуляторе (НР), термодатчике капсульном (ТДК), распределителе топлива по коллекторам форсунок основной камеры сгорания (РТ). Все они изображены на принципиальной схеме. Помимо названных элементов и устройств на принципиальной схеме изображены: датчик частоты вращения ротора высокого давления, регуляторы и , предохранительный клапан (все в НР), топливно-масляный радиатор (ТМР). Рассмотрим путь топлива, пользуясь принципиальной схемой. Топливо после центробежного подкачивающего насоса ДЦН-82 поступает на вход в шестеренный насос агрегата НР-31В, а после него, пройдя дозирующий кран и стоп-кран, направляется в топливно-масляный радиатор. После ТМР топливо поступает в распределитель топлива. Агрегат РТ распределяет топливо по двум коллекторам форсунок основной камеры сгорания. Изменение расхода топлива в основной камере сгорания осуществляется за счет перепуска топлива за качающим узлом на вход в насос регулятором постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве (РППД). В качестве источника питания автоматических управляющих устройств служат два регулятора постоянства давления: РПДI и РПДII. РПДI вырабатывает постоянное давление, примерно равное 2 МПа (22 кгс/см²), для питания усилительных устройств.

РПДII обеспечивает давление около 1 МПа (II кгс/см²) для питания неуправляемых полостей исполнительных устройств.

Функциональная схема системы управления расходом топлива в ОКС

14.2. Конструкция и принцип работы гидромеханической системы

управления расходом топлива в основной камере сгорания (САУ G_т)

14.2.1.Регулятор постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве

Регулятор постоянства перепада давлений входит в состав системы топливоподачи, показанной на функциональной схеме.

Регулятор постоянства перепада давлений поддерживает постоянным Р_ДУ.

При поддержании Р_ДУ = const расход топлива в основной камере сгорания определяется проходным сечением дозирующего устройства. Это следует из зависимости, определяющей расход топлива:

G_Т = ),

где - коэффициент расхода топлива через дозирующее устройство,

F_ДУ – проходное сечение дозирующего устройства,

- плотность жидкости,

(Р_Н – Р_Ф) - перепад давлений на дозирующем устройстве.

При полностью открытом стоп-кране гидравлическое сопротивление рассматриваемого участка в основном определяется проходным сечением дозирующего крана.

При автоматическом управлении расходом топлива положение крана дозирующего устройства, а следовательно, и расход топлива G_Т будет определяться одним из устройств: гидромеханическим регулятором n_ВД, электронным блоком регуляторов агр. КРД-99А, автоматом приемистости, ограничителем или G_Т.МИН.

Стоп-кран, будучи связанным с рычагом управления двигателем (РУД), может обеспечить ручное управление расходом топлива в аварийных ситуациях, связанных с отказом регулятора частоты вращения.

Регулятор постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве выполнен на принципе отклонения измеренного перепада давлений от его заданного значения.

Рассмотрим устройство и работу регулятора, пользуясь принципиальной схемой.

РППД выполнен как регулятор непрямого действия.

Справа к золотнику измерительного устройства перепада давлений подводится давление топлива за насосом Р_Н, слева (в пружинную полость) – давление за стоп-краном Р_Ф. Топливо из-за стоп-крана подводится через жиклер, выполняющий роль демпфера колебаний.

Сила, обусловленная перепадом давлений топлива на золотнике Р_ДУ = Р_Н – Р_Ф, уравновешивается усилием пружин. Затяжка пружины определяет величину заданного перепада давлений Р_ДУ.З.

Для того, чтобы при изменении температуры топлива не менялся его массовый расход, устанавливается термокомпенсатор, соответственно меняющий при этом заданный перепад давлений.

При наличии отклонения золотник смещается. Золотник с подведенными к нему каналами выполняет функции дроссельного гидравлического усилителя. В зависимости от положения золотника меняются расход жидкости по каналу из пружинной полости исполнительного устройства регулятора в магистраль за стоп-краном и гидравлическое сопротивление (перепад давлений на жиклере). Это приводит к перемещению перепускного клапана, изменению перепуска топлива за качающим узлом на входе в насос и восстановлению перепада до заданного значения.

Отклонение перепада давлений от заданного значения может быть вызвано перемещением дозирующего крана (а при ручном управлении – стоп-крана) или за счет изменения частоты вращения ротора двигателя, от которого приводится во вращение топливный насос.

Так, например, при перемещении дозирующего крана на увеличение площади проходного сечения из-за уменьшения гидравлического сопротивления дозирующего устройства давление топлива за насосом Р_Н падает. Давление Р_Ф остается неизменным до тех пор, пока не изменится расход топлива. Перепад давлений топлива Р_ДУ = Р_Н – Р_Ф уменьшится, золотник измерительного устройства сместится вправо; расход жидкости по каналу из пружинной полости исполнительного устройства регулятора уменьшится. Перепускной клапан, сместившись вправо, уменьшит перепуск топлива на вход в насос, давление Р_Н увеличится, за счет роста перепада давлений Р_ДУ золотник будет двигаться к исходному состоянию. В конце переходного процесса перепад на дозирующем устройстве станет близким к заданному значению (в соответствии с точностью работы регулятора), перепускной клапан займет новое положение.

Аналогично описанному можно рассмотреть работу регулятора при изменении частоты вращения ротора высокого давления.

При поддержании Р_ДУ =const расход топлива G_Т в итоге не зависит от частоты вращения ротора двигателя. Этим и компенсируется положительная обратная связь между двигателем и топливным насосом и устраняется ее вредное влияние, приводящее к уменьшению устойчивости двигателя с ПТН как объекта управления.

На режимах авторотации (при закрытом стоп-кране, когда давление за ним сливное) при поддержании постоянным перепада давлений на ДУ, давление на выходе из насоса недостаточно для управления направляющими аппаратами.

Для обеспечения управления регулятор постоянства перепада давлений перенастраивается на больший перепад давлений. Это осуществляется за счет того, что при закрытом стоп-кране в полость слева от золотника через проточку стоп-крана подводится топливо от насоса.

Функциональная схема системы топливопитания с регулятором постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве

14.2.2. Система управления частотой вращения ротора высокого давления

Гидромеханическая система управления частотой вращения ротора высокого давления предназначена для автоматического поддержания заданного значения n_ВД в соответствии с законом управления на дроссельных нефорсированных режимах и при полном отказе КРД-99А на максимальном и форсированных режимах.

Автоматическая система управления частотой вращения ротора высокого давления включает в себя управляемый объект и всережимное управляющее устройство (регулятор). Всережимность автоматического управления обеспечения выбором в качестве управляемой величины частоты вращения ротора высокого, а не низкого давления (n_ВД имеет меньший диапазон изменения от малого газа до максимального режима, чем n_НД) и включением в состав автоматической системы регулятора постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве (регулятор Р_ДУ = const расширил область устойчивости двигателя как объекта управления).

В управляемый объект входят: двигатель (ТРДДФ), топливный насос (ТН), дозирующий кран (ДК), стоп-кран и регулятор постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве (регулятор Р_ДУ).

Регулятор n_ВД включает в себя: измерительное устройство (Изм.У), усилительное устройство (Ус.У), исполнительное устройство (Исп.У) и корректирующее устройство (КУ).

Заданное значение частоты вращения (n_ВД.З) формируется в программном задающем устройстве регулятора n_ВД.

Автоматическая система управления n_ВД построена на принципе отклонения, т.е. является замкнутой. Это обеспечивает высокую точность работы системы. Измерительное устройство регулятора частоты вращения замеряет рассогласование между заданной n_ВД.З и измеренной n_ВД частотой вращения независимо от того, чем это рассогласование вызвано (внутренним или внешним возмущающим воздействием или задающим воздействием). Измерительное устройство через усилительное устройство воздействует на исполнительное устройство. Исполнительное устройство, воспринимая усиленный сигнал, преобразует его в перемещение управляющего органа (дозирующего крана) управляемого объекта, что приводит к изменению расхода топлива в основной камере сгорания в направлении ликвидации рассогласования частот вращения. Служащее улучшению качества переходных процессов, вызванных управляющими и возмущающими воздействиями, корректирующее устройство регулятора включено последовательно в цепь прохождения сигнала управления.

Для автоматического переключения управления с гидромеханического на электронное устанавливается селектор. Элементы, расположенные за селектором по направлению прохождения сигнала, являются общими для гидромеханической и электронно-гидромеханической систем.

Рассмотрим устройство и работу системы, пользуясь принципиальной схемой.

Регулятор частоты вращения имеет механическое центробежное измерительное устройство, основными элементами которого являются: валик с двумя грузиками, пружины и маятник. Валик измерительного устройства с грузиками приводится во вращение от ротора высокого давления через специальный привод.

Центробежная сила грузиков через иглу передается на маятник, С другой стороны, на маятник действуют силы пружин. Усилия от пружин определяют заданное значение частоты вращения. Задание частоты вращения n_ВД осуществляется изменением силы предварительной затяжки внутренней пружины при изменении положения штока.

Положение штока определяется положением программных кулачков, элементов рычажной системы, исполнительного устройства, воспринимающего сигнал отказа КРД-99А, а также регулировочных винтов. Сочетание перечисленных выше элементов и датчика температуры воздуха на входе в двигатель составляет программное задающее устройство регулятора n_ВД.

Задание частоты при управлении двигателем осуществляется рычагом, при перемещении которого поворачивается кулачок, меняется положение элементов, в результате чего меняется затяжка основной (меньшего диаметра), пружины измерительного устройства регулятора n_ВД. При изменении температуры осуществляется поворот кулачка. При этом также меняется затяжка пружины, но так, чтобы n_ВД.З формировалось в соответствии с программой. Правый профиль кулачка соответствует заданной программе изменения n_ВД.МГ = n_ВД.МГ( ), на режимах выше малого газа частоту n_ВД = n_ВД( ) определяет левый профиль кулачка. Поворот кулачка происходит по команде температуры .

На режиме «Малый газ» частота вращения ротора высокого давления поддерживается в соответствии с программой. В диапазоне температур = 213-370К. (-60 …+97^оС) поддерживается постоянной приведенная частота вращения ротора высокого давления = 70 2% за счет изменения физической частоты вращения в зависимости от . Этим достигается поддержание близкой к постоянной тяге у земли на режиме малого газа. В диапазоне изменения температур = 370-410К n_ВД.ПР увеличивается за счет более интенсивного изменения частоты вращения n_ВД. При = 410К достигает 97%. При дальнейшем увеличении частота вращения остается неизменной, равной 97 2%, n_ВД.ПР при этом уменьшается. Следовательно, при полете на больших числах М частота вращения при уборке РУД сохраняется высокой, а это обеспечивает устойчивую работу воздухозаборника.

Функциональная схема системы управления n_ВД

14.2.3.Управление расходом топлива при запуске, приемистости и сбросе газа

Топливный автомат запуска (ТАЗ) - служит для дозирования расхода топлива в основной камере сгорания в процессе запуска двигателя. На двигателе применен пневматический ТАЗ с коррекцией по Р _н. (рис.14.8).

На неработающем двигателе усилием пружины (5), плунжер (8) сдвинут вправо и перекрывает канал (9).

При запуске двигателя РУД устанавливается в положение «Малый газ». Стоп-кран смещается вверх, открывая проход топливу к форсункам.

В начале запуска, когда давление за компрессором мало, плунжер с мембраной под действием давления топлива сдвинуты влево. Канал открывается. Часть топлива из-за дозирующего крана перепускается по каналу на слив. Количество топлива, поступающего в основную камеру сгорания, определяется затяжкой пружины.

По мере увеличения частоты вращения n_вд и давления воздуха рост давления воздуха в полости слева от мембраны (в полость поступает редуцированное давление) приводит к перенастройке ТАЗ на уменьшенный перепуск топлива. С ростом значения мембрана (7) прогибается влево, плунжер (8) прикрывает канал (9). Слив уменьшается. Количество топлива, поступающего в основную камеру сгорания, увеличивается. Рост расхода топлива G_Т определяется соотношением площадей жиклеров (3, 4). При дальнейшем росте канал (9) слива топлива закрывается плунжером (8) полностью. ТАЗ из работы выключается. На заключительном этапе запуска в работу может вступить автомат приемистости.

Расход топлива в основной камере сгорания при запуске на высотах корректируется высотным корректором. Высотная коррекция осуществляется с помощью анероидов (12), изменяющих через рычаг (10) натяжение пружины (6). С увеличением высоты анероиды расширяются и через рычаг растягивают пружину, уменьшая тем самым усилие на мембрану (7). Таким образом, осуществляется коррекция расхода топлива в камере сгорания за счет увеличения количества сливаемого топлива.

Начало вступления в работу высотного корректора определяется величиной зазора между штоком (11) и рычагом (10). Величина этого зазора регулируется поворотом сектора (1), так как ось рычага смещена относительно оси сектора.

Автомат приемистости ограничивает количество топлива, направляемое регулятором n_вд в основную камеру сгорания при резком перемещении РУД на увеличение режима работы двигателя. При этом реализуется программа

G_ТАП = к × ,

где к – коэффициент, учитывающий конструктивные особенности АП и степень редукции давления .

На рисунке приведена функциональная схема, а принципиальная схема системы управления расходом топлива при приемистости двигателя на рис.14.10.

Дозирование топлива при приемистости производится путем воздействия на перемещение крана дозирующего устройства, на котором поддерживается постоянный перепад давлений.

При резком перемещении РУД на увеличение режима работы двигателя быстродействующий регулятор n_вд обеспечивает быстрый поворот дозирующего крана на увеличение расхода топлива, обеспечивая первоначальный скачок расхода топлива до величины, на которую в данный момент настроен АП в соответствии с текущими значениями

Координата m_дк, характеризующая положение дозирующего крана, используется в качестве сигнала, определяющего расход топлива, поскольку на дозирующем кране поддерживается постоянный перепад давлений.

Заданное значение расхода топлива при приемистости G_{ТАП. З} формируется в программном задающем устройстве /ПЗУ/ в зависимости от значений _вд и При приемистости обеспечивается равенство m_дк = m_дк.з. Если m_дк > m_дк.з, то в измерительном устройстве АП вырабатывается сигнал у_ап, который, воздействуя на гидропривод дозирующего крана, обеспечивает устранение ошибки.

При экспоненциальной зависимости площади проходного сечения дозирующего крана F_ДК = ^mдк и постоянном перепаде давлений на нем расход через ДК равен:

G_ТАП = ^{mдк mдк},

где А =

При равенстве G_ТАП = G_ТАП.З при приемистости

А ^mдк = к

Если взять натуральные логарифмы от обеих частей равенства, то получим

m_дк =

Правая часть полученного выражения соответствует заданному положению ДК. По сигналам от датчиков в программном задающем устройстве АП с помощью программных логарифмических кулачков вырабатывается сигнал, характеризующий m_ДК.З.

Левая часть этого выражения соответствует фактическому положению ДК.

Автомат приемистости включает в себя датчики , пространственный кулачек, в котором заложена функция ln f(n_вд; плоский кулачок, в котором заложена функция ln суммирующее устройство рычажного типа /с элементами/, обеспечивающее суммирование функций, заложенных в кулачках, элементы обратной связи, дроссельный золотниковый усилитель.

Датчик давления включает в себя рабочий сильфон, вакуумированный сильфон и гидропривод с обратной связью. Введение вакуумированного сильфона позволяет обеспечить замер абсолютного давления . Следящая система, состоящая из рычага с заслонкой, силового цилиндра с рейкой и шестерней, пружины жесткой обратной связи и пружины, преобразует давление в поворот шестерни так, что угол поворота шестерни пропорционален т.е. = К_р ×

В полость А рабочая жидкость поступает от регулятора постоянного давления РПД П.

В полость В рабочая жидкость поступает от регулятора постоянного давления РПД I через жиклер и сливается через жиклер, прикрываемый заслонкой рычага.

При изменении давления рычаг поворачивается вокруг своей оси, изменяя эффективную площадь слива рабочей жидкости через жиклер. Вследствие этого меняется давление в полости В силового цилиндра, поршень которого, перемещаясь, поворачивает через рейку шестерню и кулачок. Одновременно изменяется затяжка пружины обратной связи, что возвращает рычаг в исходное положение. В результате поршень останавливается в новом равновесном положении.

Таким образом, осуществляется преобразование давления в поворот шестерни с кулачком, в котором заложена функция ln . Для устранения влияния температуры топлива на точность работы датчика установлен термокомпенсатор.

Пространственный кулачок АП имеет две степени свободы. Поворот валика с пространственным программным кулачком зависит от температуры . Работа датчика описана ранее. Осевое перемещение кулачка зависит от частоты вращения n_вд.

Частота вращения ротора высокого давления воспринимается грузиками механического центробежного датчика и преобразуется в продольное перемещение валика с кулачком. На установившихся режимах приведенная к оси центробежная сила грузиков равна силе упругости пружин. Маятник с заслонками занимает нейтральное положение, при котором поршень силового цилиндра неподвижен. Полости С и Д силового цилиндра проточные. Рабочая жидкость от регулятора постоянного давления РПД I поступает в них через жиклеры постоянного сечения, а сливается через жиклеры, частично прикрываемые заслонками маятника.

При изменении частоты вращения, например, при увеличении маятник отклоняется вправо, уменьшая эффективную площадь проходного сечения левого сопла и увеличивая сечение правого. Это приведет к перемещению поршня вверх и перемещению вниз валика с кулачком. Одновременно поворачивается кулачок жесткой обратной связи и через рычаги обратной связи и термокомпенсатор изменяется затяжка пружины обратной связи. Это, в свою очередь, приведет к повороту маятника влево до тех пор. Пока движение поршня не прекратится. Маятник займет равновесное положение.

Таким образом, положение поршня со штоком, а следовательно, и валика однозначно определяется величиной частоты вращения ротора высокого давления. Характеристика зависимости перемещения поршня от частоты вращения линейная, что достигается соответствующей профилировкой кулачка.

На установившихся режимах автомат приемистости настроен на максимально допустимый расход топлива в соответствии с конкретными значениями , который больше расхода топлива, обеспечиваемого регулятором n_ВД (или регулятором n_нд или на максимальном или форсированных режимах).

При постоянном перепаде давлений на дозирующем кране расход топлива, как известно, однозначно определяется его положением (координатой m_дк).

Следовательно, на установившихся (например, на дроссельных) режимах

m_{дк. ап} > m_{дк. п}.

При этом программными кулачками через суммирующий рычаг, шток и рычаг золотнику усилителя передается перемещение, характеризующее m_дк.з.

От дозирующего крана через кулачок обратной связи I оси рычага передается перемещение, которое также сообщает золотнику перемещение, определяющее истинное положение ДК – m_дк.

На установившихся режимах результирующее перемещение золотника такое, что слив рабочей жидкости через него из полости силового цилиндра управления дозирующим краном (исполнительного устройства регулятора n_вд) закрыт.

Давление в управляемой полости определяется регулятором частоты вращения.

При быстром перемещении РУД при приемистости регулятор n_вд обеспечивает быстрый поворот ДК на увеличение расхода топлива. Тем самым обеспечивается первоначальный скачок расхода топлива. При этом поворот кулачка обратной связи I дает возможность золотнику под действием пружины переместиться влево. При этом управляемая полость исполнительного устройства регулятора n_вд сообщается со сливом. Величина слива с этого момента зависит от значений и . Она будет такова, чтобы

При приемистости изменяются величины и в общем случае , вследствие чего увеличивается и значение m_дкз, что обусловливает поворот ДК на увеличение расхода топлива (со скоростью, определяемой скоростью изменения и ).

В конце приемистости вступает в работу регулятор, воздействующий на расход топлива. Будучи настроен на меньший расход топлива, он обеспечивает на установившемся режиме работы расход топлива в соответствии с заданным РУД режимом работы двигателя и условиями полета.

При резком дросселировании (14.6) двигателя время сброса газа определяется пропускной способностью двух дроссельных пакетов – основного (21) и сброса (23).

Для предотвращения неустойчивой работы воздухозаборника при резком дросселировании двигателя на больших скоростях полета темп сброса газа замедляется. При М=1,45 запитывается ЭМК замедления сброса газа. Сердечник ЭМК втягивается, обеспечивая подвод топлива от РПД I в полость над золотником. Золотник смещается вниз, перекрывая слив топлива через дроссельный пакет. В результате темп сброса газа замедляется.

14.2.4. Ограничитель давления воздуха за компрессором

Ограничитель предназначен для ограничения давления воздуха за компрессором путем уменьшения расхода топлива.

Ограничитель состоит из датчика давления и усилителя золотникового типа, воздействующего на силовой цилиндр управления ДК (исполнительное устройство регулятора n_вд).

Датчик давления преобразует давление в поворот шестерни, а через нее поворот шестерни в перемещении втулки.

До достижения режима ограничения боковое отверстие в штоке-золотнике закрыто втулкой; Ур < Ур _пред, где Ур - координата положения втулки, характеризующая величину ; Ур _пред – координата положения бокового отверстия в золотнике, характеризующая величину Р _пред.

По мере увеличения Р втулка перемещается влево по золотнику, разность Ур _пред - Ур уменьшается.

При достижении Р _пред втулка приоткрывает боковое отверстие (Ур_к^* = Ур_к.^*_пред.) и соединяет управляемую полость исполнительного устройст ва регулятора n_вд со сливом. Дозирующий кран поворачивается на уменьшение расхода топлива. При этом уменьшаются частота вращения ротора высокого давления и давление Р . Датчик давления Р перемещает втулку на прикрытие бокового отверстия в золотнике, движение дозирующего крана и изменение расхода топлива прекращаются.

Для исключения чрезмерного падения частоты вращения в случае возникновения неисправностей ограничителя в системе предусмотрена блокировка. Она обеспечивает воздействие ограничителя Р на расход топлива в основной камере сгорания лишь при n_вд ³ 86±2%.

При снижении частоты вращения до n_вд = 86±2% поршень датчика n_вд настолько смещается вниз, что перекрывается сообщение управляемой полости силового цилиндра ДК с ограничителем Р через проточку в штоке. Регулировка величины Р _пред производится перемещением золотника винтом.

14.2.5. Ограничитель минимального расхода топлива.

Ограничитель предназначен для ограничения величины минимального расхода топлива G_т.мин через дозирующий кран в зависимости от величины давления воздуха Р_н.

Ограничение G_т.мин (рис.14.12) осуществляется за счет ограничения хода поршня гидроцилиндра управления дозирующим краном на уменьшение расхода топлива. Ограничитель G_т.мин по существу является датчиком Р_н с гидроприводом с обратной связью, который преобразует давление Р_н в пропорциональное ему перемещение поршня.

Каждому значению Р_н соответствует определенное положение втулки. При этом на рычаге моменты от анероидной коробки и пружины взаимно уравновешены.

Следящий гидропривод включает в себя силовой цилиндр с поршнем, жиклер и втулку. В штоке выполнено отверстие. Следящий гидропривод обеспечивает перемещение поршня, а следовательно, и ход упора пропорционально величине Р_н.

При увеличении давления Р_н анероиды сжимаются, втулка усилием пружины перемещается вниз, слив через отверстие прекращается. Поршень также будет перемещаться вниз до тех пор, пока отверстие, вышедшее из-под втулки, будет такой слив, при котором обеспечится равенство сил на поршне.

При уменьшении Р_н взаимодействие происходит в обратном порядке.

Изменение положения поршня при изменении давления Р_н носит линейный характер. Программа изменения минимального расхода топлива G_т.мин = G_Т.мин((Р_н) обеспечивается профилировкой окон дозирующего крана.

Обеспечивается снижение G_т.мин при уменьшении Р_н до величины Р_н @ 0,75 кгс/см². При Р_н < 0,75 кгс/см² положение поршня определяется механическим упором. С этого момента G_т.мин = сonst. Величина этого расхода определяется положением упора. Положение упора регулируется шайбами /под заглушкой упора/. Регулировку начала программы осуществляют винтом.

14.3. Конструкция и принцип работы электронно-гидромеханической системы управления расходом топлива в окс

Электронно-гидромеханическая система автоматического управления расходом топлива в основной камере сгорания (САУG_Т) обеспечивает:

• заданную программу регулирования максимальной частоты вращения ротора высокого давления (РВД);

• заданную программу регулирования максимальной температуры газа за турбиной;

• заданную программу регулирования максимальной частоты вращения ротора низкого давления (РНД).

Электронно - гидромеханическую САУ G_Т образует: двигатель с системой топливоподачи как объект управления, электронная и гидромеханическая части САУ G_Т.

Электронная часть САУ G_Т входит в состав электронного комплексного регулятора двигателя КРД-99А.

Гидромеханическая часть САУ G_Т - в гидромеханический насос-регулятор НР-31Б.

Электронная часть электронно-гидромеханической САУ G_Т включает в себя каналы:

• управления n_вд.мах;

• управления Т _макс;

• управления n_{нд.макс.}

Гидромеханическая часть электронно-гидромеханической САУ G_Т включает гидравлический селектор и отдельные устройства (корректирующее и исполнительное) гидромеханического всережимного центробежного регулятора частоты вращения n_вд.

Связующим устройством электронной части и гидромеханической является электрогидравлический усилитель (ЭГУ-G_Т), преобразующий электрический сигнал, поступающий от электронной части САУ G_Т, в гидравлический. ЭГУ-G_Т размещен в гидромеханической части САУ G_Т.

Каналы регулирования n_вдмакс, Т _макс и n_ндмакс электронной части САУ G_Т совместно с гидромеханической частью САУ G_Т и двигателем с системой топливоподачи образуют три автоматические системы:

• систему управления n_вдмакс;

• систему управления Т _макс;

• систему управления n_{ндмакс.}

Гидромеханическая часть названных систем – общая, ее состав дан выше, а принципы построения, конструкция и работа гидромеханических устройств (гидравлического селектора, корректирующего и исполнительного устройств), функционирующих совместно с электронными частями (каналами) систем управления, подробно рассматривались в главе. Поэтому ниже основное внимание уделяется характеристике электронной части – каналов систем управления n_вдмакс, _макс, n_ндмакс, функционально раскрытых на рис. При этом более подробная характеристика электронной части (каналов) системы дается не обособленно, а в рамках общей характеристики всей электронно-гидромеханической САУ G_Т.

Прежде чем рассматривать особенности каждой из систем, отметим несколько общих черт, которые присущи каждой из них.

Общими чертами являются:

• системы управления n_вдмакс, Т _макс, n_ндмакс вступают в работу только на максимальном и форсированных режимах;

• системы работают автономно и имеют один и тот же регулирующий фактор – расход топлива в ОКС G_Т, при этом за счет электронного селектора канала управления обеспечивается воздействие на регулирующий фактор (G_Т) только одной из систем, включаемый в работу в зависимости от заданной программы управления двигателем, его режима работы и условий полета;

• системы содержат одинаковые функциональные устройства – электронные части систем на участках до электронного селектора канала управления содержат: датчики управляемых параметров с преобразователем сигналов, программные задающие устройства (ПЗУ), элементы сравнения и электронные ключи (электронная часть системы управления Т _макс на этом участке содержит дополнительно корректирующее устройство компенсации инерционности термопары – далее, на участке от электронного селектора канала управления и вплоть до регулирующего фактора G_Т функциональные устройства как электронные, так и гидромеханические для всех трех систем являются общими;

• системы являются замкнутыми (т.е. выполненными на принципе по отклонению) благодаря наличию главных обратных связей по управлению параметрам n_вд, Т , n_нд;

• в силу одинаковости принципов построения систем работа их происходит также одинаково. Однако существует очередность вступления в работу каждой из систем, которая опреджеляется электронным селектором канала управления, пропускающим на управление дозирующим устройством (ДУ) сигнал. Соответствующий получению минимальной величины регулирующего фактора (G_N). В результате происходит управление тем параметром двигателя, который наиболее приблизился в данный момент к величине. Определяемой программой управления системы.

Вот такие общие черты трех систем автоматического управления, образующих электронно-гидромеханическую САУ G_Т. Рассмотрим особенности каждой из систем.

Общими признаками 3-х САУ являются:

• Все САУ вступают в работу на максим. и форс. режимах;

• Системы являются замкнутыми (выполн. на принципе по отклонению);

• Все системы работают автономно, воздействуя поочередно на один и тот же фактор – подачу топлива в ОК. Последовательность подключения АС к уравнению G_Т определяется электронным селектором.

• Все системы до электронного селектора содержат одинаковые функциональные устройства, датчики, преобразователи сигналов, ПЗУ и др.

Работа. В общем случае работа всех 3-х каналов САУ происходит следующим образом:

• сигнал от датчиков поступает в преобразователь сигналов, где осуществляется преобразование сигналов от датчиков в постоянное напряжение пропорциональное измеряемой величине.

• в ПЗУ сигналы измеренные сравниваются с заданным значением в виде напряжения;

• на элементе сравнения ПЗУ при наличии рассогласования вырабатывается сигнал Un_вд; Un_нд, Uт_т пропорциональный физическим величинам;

• сигнал рассогласования идет по двум каналам:

1. в СОН ;

2. через ключи в селектор;

• после селектора подключенный канал управления выдает управляющий сигнал на корректирующее устройство и далее на ШИМ (широтно-импульсный модулятор). ШИМ вырабатывает импульсы напряжения, характеризуемые скважностью;

• импульсный электрический сигнал поступает на ЭГУ G_Т (ИМ -1), где электрический сигнал преобразуется в гидравлический, который воздействует на давление в управляемой полости. Исп. У дозир крана, изменяя тем самым G_Т и устраняя рассогласование между упр. величиной и ее заданным значением.

Примечание: Понятие скважности

g = . 100 % = . 100 %

При g = 50 % - установившаяся скважность

Рассмотрим переход с г.м. системы на электронно-гидромеханическую.

При работе г.м. системы датчик гидравлического селектора находится в верхнем положении. Управление ДК осуществляется регулятором n _ВД. При постановке РУД на режим «максимал» маятник прикрывает слив, что приводит к увеличению давления сверху на золотник гидравлического селектора. Одновременно возрастает значение скважности электрического сигнала выдаваемого от КПД, что приводит к росту давления в канале управления за ИМ-1. Золотник усилительного устройства ЭГУ перемещается вниз и в некоторый момент сообщает своей проточкой пружинную полость (ниша) гидравлического селектора со сливом. Гидравлический селектор становится вниз на упор, отключая усилитель сопло – заслонка. Дальнейшее управление исп. У ДК осуществляется ИМ-1.

При увеличении g давление за клапаном ИМ – 1 растет, золотник-усилитель опускается вниз, увеличивая давление в канале управления, которое передается через межполковую проточку гидравлического селектора, стабилизир. приставку, в управляемую полость исп.У ДК открывает окно на увеличение G_Т в ОКС.

14.3.1. Система автоматического управления максимальной частотой вращения рвд

Система автоматического управления n _{ВД макс} обеспечивает в соответствии с программой управления поддержание частоты вращения n _ВД РВД в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель Т на максимальном и форсированных режимах.

Точность поддержания заданной программы - ± 0,5 % во всех условиях эксплуатации.

Рассмотрим порядок прохождения сигналов в системе и ее состав, используя функциональную схему.

Порядок прохождения сигнала в системе следующий. Сигнал действительного значения частоты вращения РВД n _ВД поступает в измерительное устройство электронной части системы управления n _{ВД макс.}

Здесь сигнал n _ВД , преобразованный в конечном счете в электрический сигнал U n _ВД , сравнивается с сигналом заданного значения n _{ВД З} (напряжение U n _{ВД З}), формируемым программным задающим устройством ПЗУ n _{ВД макс .} На выходе измерительного устройства действует электрический сигнал U n _ВД , величина которого пропорциональна отклонению частоты вращения n _ВД от заданного значения n _{ВД З}, т.е. n _ВД = n _ВД - n _{ВД З.}

Этот сигнал рассогласования поступает далее по двум маршрутам.

Первый – в систему обнаружения неисправностей (СОН), осуществляющую непрерывный контроль работы канала (ов) управления.

Второй - через электронный ключ кл. n _ВД , служащий для отключения канала n _{ВД макс} при его отказе по сигналам из СОН, в селектор канала управления. Последний устраняет совместную работу каналов управления n _{ВД макс}, Т и

n _{НД макс.}

Выходной сигнал селектора Uс поступает далее через:

• корректирующее устройство КУ, служащее для обеспечения требуемых динамических характеристик системы управления n _{ВД макс} (или Т , или

n _{НД макс});

• широтно-импульсный модулятор (ШИМ), преобразующий входной сигнал корректирующего устройства U _КУ в широтно-импульсный сигнал U_ШИМ (импульсы напряжения), характеризующийся величиной скважности

g n _{ВД макс} (или g Т . или g n _{НД макс});

• электронный ключ (кл. G_т), на электрогидравлический усилитель ЭГУ- G_т (ИМ-1), размещенный в гидромеханической части системы управления

n _{ВД макс} (в НР – 31Б).

Электронный ключ (кл. G_т) производит отключение ЭГУ- G_т (ИМ-1) при одновременных отказах всех трех электронных каналов управления ( n _{ВД макс}, Т и n _{НД макс}) по сигналам из СОН.

ЭГУ- G_т (ИМ-1) преобразует электрический импульс сигнал, характеризующийся величиной скважности g n _{ВД макс} (или gТ и gn _{НД макс}), в гидравлический (давление жидкости). ЭГУ- G_т является, по существу, исполнительным механизмом электронной части управления n _{ВД макс}( или Т , или n _{НД макс}), который, в конечном счете, через элементы гидромеханической части системы управления n _{ВД макс} (или Т , или n _{НД макс}), управляет расходом топлива G_т в основной камере сгорания (ОКС) через: гидравлический селектор, отдельные устройства гидромеханического всережимного центробежного регулятора частоты вращения n _ВД, дозирующее устройство (ДУ) системы топливоподачи.

Если отклонение D n _ВД = n _ВД - n _ВДЗ > 0, что соответствует повышению действительного значения n _ВД над заданным n _ВДЗ , ЭГУ – G_т, через названные выше элементы гидромеханической системы управления n _{ВД макс}, уменьшает расход топлива в ОКС, тем самым частота вращения n _ВД снижается до заданного значения n _{ВД З}

Если отклонение D n _ВД < 0, то процесс идет в обратном направлении.

Остановимся более подробно на характеристике устройств, образующих электронно-гидромеханическую систему управления n _{ВД макс} , а точнее, на характеристике устройств ее электронной части, т.к. характеристика устройств гидромеханической части подробно уже рассматривалась в гл. 14.

Обратимся к функциональной схеме (рис. 15.1).

Дадим характеристику элементов измерительного устройства.

Датчик частоты вращения (ДВЧ-2500) индуктивного типа преобразует частоту вращения РВД n _ВД в импульсы напряжения, частота следования которых (¦ n _ВД ) пропорциональна частоте вращения ротора. Датчик размещен на коробке двигательных агрегатов (КДА).

Преобразователь сигналов представляет собой фильтрующую емкость, которая преобразует полученный от датчика импульсный сигнал с частотой следования ¦ n _ВД в постоянное напряжение U n _ВД, среднее значение которого пропорционально частоте вращения РВД. В силу сказанного, преобразователь именуется ПЧН - преобразователь частоты в напряжение. ПЧН размещен в КРД-99.

Программное задающее устройство ПЗУ n _{ВД макс} электронного типа вырабатывает опорное напряжение U n _{ВД З}, определяемое программой управления в зависимости от напряжения U Т , значение которого пропорционально температуре воздуха на входе в двигатель Т . Напряжение U Т получается в результате прохождения информации о температуре Т через датчик температуры ДТ- 211 и преобразователь ПСН – преобразователь сопротивления R Т (электрическое) в постоянное напряжение U Т . Датчик ДТ-211 имеет две спирали из платиновой проволоки, электрическое сопротивление (R Т ) которой изменяется в зависимости от температуры воздуха Т . Применение двух спиралей (фактически двух датчиков, объединенных в одном корпусе) обусловлено необходимостью дублирования измерительных схем.

Кроме сигнала U Т значения опорного напряжения U n _ВДЗ вырабатываемые ПЗУ n _{ВД макс} зависят от наличия разовых команд:

• «Отказ канала Т (или n _{НД макс})»;

• «Контроль»;

• также от положения винта потенциометра (винт расположен на КРД-99), определяющего эксплуатационную регулировку программы – параллельное ее смещение.

При поступлении в ПЗУ n _{ВД макс} названных команд вся программа n _{ВД макс} перестраивается на минус (5±0,5) % от фактической настройки. Назначение и обоснование таких перестроек подробно рассматривались в главе 2 при изучении программы управления двигателем.

Устройство сравнения обеспечивает встречное включение напряжения, поступающего от преобразователя сигналов (ПЧН) U n _ВД , с опорным стабилизированным напряжением U n _{ВД З} , поступающим от программного задающего устройства ПЗУ n _{ВД макс.}

Таким образом, характеристика измерительного устройства системы управления n _{ВД макс} нами рассмотрена. Идя по пути прохождения сигнала управления, остановимся на характеристике других устройств.

Устройство отключения канала n _ВД. представляет собой электронный ключ, осуществляющий отключение канала при его отказе по сигналу из СОН.

Селектор канала управления представляет собой диодную схему, позволяющую получить селектирование сигналов по их уровню (уровню напряжений). Выходной сигнал селектора U_с определяется соотношением:

U_с = min (DU n _ВД , DU T , DU n _НД),

Т.е. селектор пропускает сигнал того канала управления, который требует в данных условиях наименьший расход топлива.

Корректирующее устройство (электрический контур) КУ представляет собой реальное форсирующее устройство с передаточной функцией.

W ку(р) = к , где Т, - постоянные времени;

к – коэффициент усиления.

Такое корректирующее устройство преобразует сигнал рассогласования DU n _ВД (или DU T , или DU n _НД) в сигнал U_ку (U_ку = DU n _НД + D n _ВД), содержащий производную от рассогласования D n _ВД.

Введение в сигнал управления производной от рассогласования позволяет увеличить динамическую точность и быстродействие системы.

Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) представляет из себя устройство, преобразующее в каждый момент (дискретизации) мгновенные значения амплитуд входного сигнала U_ку (непрерывного) в импульсы постоянной амплитуды, но разной (в зависимости от амплитуды U_ку) ширины-длительности, а следовательно, скважности импульсов g n _{ВД макс} (или g Т или g n _{НД макс} ). Применение ШИМ позволяет использовать импульсное управление исполнительным механизмом ИМ-1 (в ЭГУ – G_т).

Широтно-импульсный модулятор состоит из магнитного и двух транзисторных усилителей и транзисторного ключа, охваченных инерционной отрицательной обратной связью.

В равновесном режиме (при соответствии действительного значения n _ВД программе управления) скважность импульсов (на ИМ-1) g n _{ВД макс} = 50%.

При значении n _ВД выше или ниже величины, заданной программой управления n _{ВД макс} , скважность импульсов g n _{ВД макс} соответственно увеличивается или уменьшается, что приводит к уменьшению или увеличению расхода топлива (G _т) в ОКС до восстановления скважности, равной 50 %.

Примечание:

1. Ключ (отключение канала n _ВД после ПЗУ) отключает канал n _ВД при его отказе по сигналу из СОП.

2. Ключ G_т (после ШИМ) отключает ИМ-1 при отказе всех трех каналов (При этом происходит перестройка Г.М. регул. n _ВД на программу с понижением n _ВД на 5 ± 0,5 %.

3. Селектор представляет собой диодную схему, разделяющую сигналы по уровню напряженность. Пропускается тот канал, который формирует минимальное напряжение (min G_т в данных условиях).

4. Корректирующее устройство улучшает качество регулирования (повышает точность и быстродействие АС n _{ВД .}

14.3.2. Система автоматического управления температурой за тнд

Система автоматического управления обеспечивает в соответствии с программой управления поддержание температуры газа за ТНД в зависимости от температуры воздуха на максимальном и форсированных режимах.

Точность поддержания заданной программы - 10 К во всех условиях эксплуатации. При повышении температуры над заданной программой на величину +50 К система (электронная часть системы) выдает дискретный сигнал «Перегрев двигателя» (в СОН – систему обнаружения неисправностей и в БПЗ – блок противопомпажной защиты, размещенные в КРД-99).

Так как функциональный состав, принцип построения и работа системы управления как отмечалось выше) такие же, как и системы управления n_{ВД МАКС}, ниже рассмотрим только особенности этой системы в плане состава и формирования сигналов.

Обратимся к функциональной схеме.

Измерительное устройство системы управления включает в себя: датчик температуры газа в виде коллектора термопар (КТ), состоящего из двенадцати параллельно соединенных хромель-алюмельевых термопар (Т-99), размещенных за турбиной (ТНД) двигателя; устройство сравнения, обеспечивающее встречное включение электродвижущей силы термопар с опорным стабилизированным напряжением; программное задающее устройство ПЗУ , вырабатывающее опорное стабилизированное напряжение , определяемое программой управления в зависимости от напряжения , значения которого пропорциональны температуре воздуха .

Кроме того, значения опорного напряжения зависят от наличия разовых команд: «Отказ канала n_{ВД МАКС} (или n_{НД МАКС}); «КР» (стимулирующий сигнал контроля регулятора с пульта наземной проверки ПНП-132А или из схемы самолета); «Охлаждение выкл.» (из канала управления охлаждением – КУО ТНД), а также от положения винтов потенциометров (расположены на КРД-99), определяющих эксплуатационную регулировку программы – параллельное ее смещение.

При поступлении в ПЗУ Т_{Т МАКС} команды «отказ канала n_{ВД МАКС} (или n_{НД МАКС})» вся программа перестраивается на минус (%) К от фактической настройки.

При поступлении команды «КР» с пульта ПНП-132А программа перестраивается на минус (100 а из схемы самолета – на минус (50

При поступлении команды «Охлаждение выкл.» Из КУО программа перестраивается на минус (250

14.3.3. Система автоматического управления максимальной частотой вращения рнд

Система автоматического управления n_НДМАКС обеспечивает в соответствии с программой управления поддержание частоты вращения n_НД РНД в зависимости от температуры воздуха на максимальном и форсированных режимах.

Точность поддержания заданной программы во всех условиях эксплуатации.

Функциональный состав, принцип построения и работа системы управления n_НДМАКС аналогичны системе управления n_ВДМАКС.

Особенности: эксплуатационная регулировка управления n_НДМАКС осуществляется своим винтом потенциометра (винт расположен на КРД-99); датчик частоты вращения РНД (ДЧВ-2500) размещен в редукторе датчиков РНД, который крепится на промежуточном корпусе КНД.

В остальном устройства, система формирования сигналов и разовых команд точно такие же, как и в системе управления n_ВДМАКС.

14.3.4. Работы выполняемые в процессе эксплуатации

В процессе эксплуатации гидромеханическая система управления расходом топлива в основной камере сгорания может потребоваться выполнение следующих работ:

• регулировка автоматического запуска;

• регулировка частоты вращения РВД на режиме малого газа;

• регулировка частоты вращения РВД на максимальном режиме;

• регулировка величины перестройки n_вд на максимальном режиме при отключении КРД;

• регулировка приемистости;

• регулировка сброса газа;

• регулировка ограничителя Р ;

• регулировка минимального расхода топлива в основной камере сгорания.

Указанные регулировки выполняются при отладке двигателя после монтажа его на самолет или замене агр. НР-31, при опробовании двигателя, после замечаний личного состава по работе силовой установки и в других необходимых случаях.

Порядок нижеописанных регулировок приведен в инструкции по эксплуатации.

Необходимо отметить, что двигатель не имеет ограничений по времени перемещения РУД, которые возлагались бы на летчика.

Для предотвращения неустойчивой работы воздухозаборника имеется ограничение по запрещению перемещения РУД ниже упора, соответствующего максимальному режиму, при полетах на числах М > 1,5.

14.3.5. Проверки и регулировки системы автоматического расходом топлива в основной камере сгорания

Регулировка ТАЗ.

Регулировка времени запуска производится винтом /при малых давлениях Р / и жиклером. Регулировка высотного запуска осуществляется сектором. Изменение диаметра жиклера на 0,1 мм вызывает изменение продолжительности запуска на 1-2 с и температуры газа Т на 30-40 К /которую необходимо контролировать в соответствии со специальным графиком/. Увеличение диаметра жиклера приводит к увеличению времени запуска и снижению температуры Т , уменьшение – к уменьшению времени запуска и повышению Т . Допускается установка жиклеров диаметром от 1 до 2,5 мм.

Регулировка n_вд на режиме малого газа..

Регулировка n_вд.мг производится винтом, меняющим с помощью рычага затяжку наружной пружины измерительного устройства регулятора n_вд.

Один оборот винта изменяет n_вд примерно на 0,3%. Заворачивание винта увеличивает n_вд, отворачивание – уменьшает. Разрешается поворачивать регулировочный винт в обе стороны до упора с последующим поворотом винта от упора на пол-оборота.

После регулировки частоты вращения n_вд.мг необходимо проверить и при необходимости отрегулировать частоту вращения РВД на максимальном режиме /при отключенном КРД/.

При увеличении температуры топлива от +20 до +120^оС допускается увеличение n_вд на малом газе на 4% по сравнению с отрегулированным значением.

Регулировка n_вд на максимальном режиме

Регулировка n_вд на максимальном режиме /при отключенном КРД и работе агр. НР-31В/ производится винтом. Один оборот винта изменяет частоту вращения РВД на 0,5%. При заворачивании винта n_вд увеличивается, при отворачивании – уменьшается.

Разрешается отворачивать винт до упора с последующим заворачиванием на пол-оборота. При заворачивании винта не допускается утопание его торца относительно корпуса более 6 мм.

Регулировка величины перенастройка n_вд на максимальном режиме при отклонении КРД.

Предварительно необходимо отрегулировать частоту вращения n_вд.мах. Снижение частоты вращения n_вд при переходе с электронной системы на гидромеханическую должно составлять 5,0±0,2%. Регулировка величины перенастройки частоты вращения n_вд осуществляется винтом. Заворачивание винта уменьшает величину перенастройки, отворачивание - увеличивает.

Регулировка автомата приемистости.

Время приемистости двигателя в стендовых условиях /Н=0; М=0/ измеряется от начала движения РУД с упора «МГ» до частоты вращения РНД на 2% меньше максимальной. Это время при времени перемещения РУД от режима малого газа до максимального режима за 1-2 с должно составлять 3-5 с.

Регулировка времени приемистости производится винтом. Один оборот винта изменяет время приемистости, отворачивание – уменьшает. Регулировочный винт разрешается поворачивать по часовой стрелке на 6 оборотов и против часовой стрелки на 3 оборота от исходного /по паспорту/ положения. После регулировки АП необходимо проверить настройку ТАЗ.

При отладке двигателя на время менее ; с на некоторых экземплярах двигателей возможна неустойчивая работа со срабатыванием системы ликвидации помпажа и возможным «зависанием» частоты вращения. В данном случае необходимо регулировать время приемистости /в сторону увеличения, но не более 5 с/ до устранения указанного недостатка.

Необходимо иметь в виду, что величина времени приемистости сильно зависит от степени прогрева двигателя. Если на прогретом двигателе она находится в пределах 3,5-4,5 с, то на непрогретом двигателе она может составлять до 8 с.

Время приемистости зависит от высоты и скорости полета. Так, с увеличением скорости полета время приемистости несколько уменьшается, особенно это заметно на больших числах М, где частота вращения РВД на малом газе значительно возрастает.

Регулировка сброса газа

Сброс газа оценивается при перемещении РУД за 1-2 с с упора «Максимал» до упора «Малый газ».

Время сброса газа измеряется от начала движения ДУД до достижения n_нд = 43%. Оно должно составлять 4-6 с. Регулировка времени сброса газа производится подбором дроссельного пакета.

Изменение пропускной способности дроссельного пакета на 100 см³/мин приводит к изменению времени сброса газа на 0,5 с. При уменьшении пропускной способности дроссельного пакета время сброса газа увеличивается, при увеличении – уменьшается. Разрешается устанавливать дроссельные пакеты, имеющие пропускную способность от 100 см³/мин до 800 см³/мин.

Регулировка ограничителя Р .

Регулировка осуществляется винтом.

При заворачивании винта давление Р , при котором срабатывает ограничитель Р /т.е. Р _пред/, увеличивается, при отворачивании – уменьшается.

Диапазон допустимой регулировки – 2 оборота винта в каждую из сторон от исходной настройки.

Регулировка ограничителя G_т.мин.

Регулировка осуществляется винтом и рассмотрена выше.

Тема 15. Система управления форсажным контуром

15.1. Общая характеристика системы управления расходом топлива в фкс

Система управления расходом топлива в форсажной камере сгорания (G_ТФ) обеспечивает:

• запуск форсажной камеры и вывод двигателя на заданный форсированный режим;

• программное управление G_ТФ в зависимости от параметров Р и Т

• изменение G_ТФ при управлении форсированными режимами в зависимости от положения РУД-

• выключение форсажной камеры.

Системой управления G_ТФ решается задача поддержания заданного состава топливовоздушной смеси ( , а следовательно, и температуры газов ( Т ) в форсажной камере. Это обеспечивается программой управления G_ТФ/р =const. Так как при реализации такой программы с ростом скорости полета происходит не­которое обеднение топливовоздушной смеси ( снижение в программу управления введена коррекция отношения G_ТФ/р по Т .

Задание форсированных режимов осуществляется формированием величины отношения G_ТФ/р по

Таким образом, с учетом коррекции реализуемая программа управления имеет вид:

На рис. 17.1 представлена функциональная схема системы управления G_ТФ, которая включает в себя:

• программно-задающие устройства и регуляторы продольно­го перемещения (m) и поворота ( ) регулирующих органов сис­темы топливоподачи;

• систему топливоподачи;

• ТРДФ;

Гидромеханические регуляторы m и обеспечивают программные изменения положений регулирующих органов, реализуя следующие зависимости:

m = m (р

Система топливоподачи (рис. 17. 2.) включает:

• центробежный форсажный топливный насос - ФН;

• дозирующие краны: 1-го и 4-го коллекторов – ДК_{1, 4}, 5-го коллектора – ДК₅, 2 и 3-го коллекторов – ДК_2,3.;

• регуляторы постоянного перепада давлений на дозирующих кранах;

• распределитель топлива форсажный - РТФ.

Топливо от форсажного насоса ФН поступает к дозирующим кранам ДК_1,4, ДК₅, ДК_2,3. При постоянных перепадах давлений на дозирующих кранах расход топлива через каждый из них зависит главным образом от площади проходного сечения, образуемого взаимным положением окон корпуса и регулирующего органа (втулки). На ДК_1,4 и ДК_2,3 площади проходных сечений (F_ДК1,4 и F_ДК2,3) определяются координатами m и (рис. 17.3), а на ДК₅ (F_ДК5) - только координатой m. Таким образом,

G_{ТФ 1,4} = К_{ДК 1,4} (m, ),

G_ТФ5 = К_ДК5 × F_ДК5,

G_{ТФ 2,3} = К_{ДК 2,3} × F_{ДК 2,3}(m, ,

где К_ДК - коэффициенты, зависящие от плотности топлива ( ), коэффициентов расхода ( ) и перепадов давлений (р_дк) на соответствующих дозирующих кранах. Зависимость имеет вид:

К_дк =

В некотором приближении коэффициенты К_ДК можно считать постоянными.

Дозированное топливо по трем топливным магистралям подводится к распределителю РТФ, откуда направляется к соответствующим коллекторам и форсункам.

Дополнительно к РТФ от форсажного насоса подводится топливо (р_нф) для предварительного заполнения, включаемых по сигналу р_{ком =} р_ком ( ), коллекторов.

Конструктивно система управления расходом топлива в форсажную камеру сгорания реализована в агрегатах ФН-31А, РСФ-31Б, РТФ-31Б.

Функциональная схема системы управления расходом топлива в фкс

На рис. 17.1 представлена функциональная схема системы управления G_ТФ, которая включает в себя:

• программно-задающие устройства и регуляторы продольно­го перемещения (m) и поворота ( ) регулирующих органов сис­темы топливоподачи;

• систему топливоподачи;

• ТРДФ;

15.2. Конструкция и принцип работы системы управления расходом топлива в фкс

15.2.1. Регуляторы расхода топлива в фкс

Обеспечивают изменение положения регулирующих органов системы топливоподачи:

• продольные перемещения втулок всех трех дозирующих кранов в зависимости от р и Т ;

• поворот втулок дозирующих кранов ДК_1,4 и ДК_2,3 зависимости от положения РУД - .

Заданные значения выходных параметров регуляторов m и формируются соответствующими программно-задающими устройствами:

• ПЗУ-1 - m₃ =m₃(р

• ПЗУ-2 - (

ПЗУ-I включает:

• воздушный редуктор с переменной по Т степенью редукции (рис. 17.4 );

• пружину 12 (рис. 17.5).

Воздух из-за компрессора высокого давления (р ) подводится к редуктору через жиклеры 1,2 и, проходя по сужающее - расширяющемуся каналу, образованному корпусом 5 и подвижной иглой 3, выходит в двигательный отсек (р_н). Вследствие наличия сверхкритического перепада (р > ) скорость воздушного потока вдоль канала увеличивается, достигая критической в самом узком сечении, а давление падает. Отбор редуцированного давления р производится через отверстия, расположенные за критическим сечением.

При перемещении иглы воздушного редуктора изменяется положение критического сечения относительно точки отбора, а следовательно, изменяется и р . Это означает, что коэффициент редукции К = р зависит от положения иглы, которое, в свою очередь, однозначно определяется температурой воздуха на входе в двигатель - Т . Сигнал на изменение положения иглы поступает от преобразователя Т (рис.16.8).

Таким образом, величина редуцированного давления р зависит от степени редукции К = f(Т и р , т.е.

р

Давление р подводится в сильфонную полость Б (рис.17.5) измерительного устройства регулятора m . Усилие, развиваемое этим давлением со стороны сильфона, а также усилие предварительной затяжки пружины 12 характеризуют m₃.

ПЗУ-2 включает:

• гидрозамедлитель (устройство и работа описана в глазе 16 );

• механическую цепь - тяга 22, рычаг 21, закрепленный на одной оси с зубчатым сектором 20, втулка 19.

Положение втулки 19 однозначно определяется положением РУД и характеризует .

15.2.2. Регулятор продольного перемещения регулирующих органов

дозирующих кранов - регулятор m.

Включает:

• сильфонный узел;

• гидропривод продольного перемещения регулирующего органа ДК₅;

• гидроприводы продольного перемещения регулирующих органов ДК_1,4 и ДК_2,3.

Сильфонный узел по существу представляет собой измерительное устройство регулятора m. Корпус сильфонного узла 14 выполнен подвижным в продольном отношении. Его положение определяют:

• с одной стороны - усилия (m₃) от предварительной затяжки пружины 12 и редуцированного давления р в сильфонной полости Б;

• с другой стороны - усилие (m)* затяжки пружины обратной связи 15.

На установившихся (равновесных) режимах сумма сил, действующих на корпус сильфонного узла 14 равна нулю (m₃ = m). При изменении р равновесие нарушается и корпус под действием разности сил ( перемещается, поворачивая относительно оси 16 за поводок 13 управляющий элемент 11 гидропривода продольного перемещения втулки ДК₅.

Гидропривод продольного перемещения регулирующего органа ДК₅ состоит из:

• усилительного устройства типа "сопло-заслонка" с управляющим элементом маятникового типа 11;

• исполнительного устройства - силового цилиндра, выполненного за одно целое с корпусом и втулкой ДК₅;

• пружины обратной связи 15.

Давления в полостях С и Д силового цилиндра определяются входными жиклерами 7,8 и сливными соплами 9,10 переменного сечения в зависимости от положения управляющего элемента 11. На равновесных режимах усилия, действующие на втулку-поршень ДК₅ (с одной стороны, - это усилия от затяжки пружины обратной связи и давления в полости Д, с другой, - усилие от давления в полости С) равны и поршень неподвижен. При отклонении управляющего элемента от положения равновесного режима изменяются сечения сливных сопел, что вызывает изменение давлений в полостях С и Д. Поршень перемещается. Одновременно изменяется усилие затяжки пружины обратной связи, под действием которого корпус сильфонного узла, а вместе с ним и управляющий элемент усилителя, возвращается к равновесному положению (m₃ = m ).

Гидроприводы продольного перемещения регулирующих органов ДК_1,4 и ДК_2,3 конструктивно выполнены одинаковыми и состоят из:

• дроссельного усилителя типа "сопло-заслонка";

• силового цилиндра, выполненного за одно целое с кор­пусом и втулкой дозирующего крана.

Управляющим элементом является рычаг 5 (коромысло) с клапанами-заслонками 3 и 33 а, закрепленный на втулке ДК₅. На установившихся режимах поршни-втулки неподвижны, так как усилия от давлений жидкости по обе стороны поршня взаимно уравновешены. При перемещении втулки ДК₅ перемещается и коромысло, клапаны-заслонки воздействуют на слив из управляемых полостей силовых цилиндров, поршни-втулки перемещаются вслед за коромыслом.

15.2.3. Регулятор поворота регулирующих органов дк1,4 и дк2,3 – регулятор

Регулятор поворота втулок ДК_1,4 и ДК_2,3 представляет собой следящий гидропривод. Он включает:

• втулку 19;

• силовой цилиндр, поршень 30 которого выполнен за одно со штоком 31;

• рычаги 4, 33 поворота втулок.

Полости А и В силового цилиндра - проточные. Рабочая жидкость от РПД 2 поступает в полость А через входной 29 и сливается через выходной 32 жиклеры одинаковой производительности. Сечения жиклеров подобраны так, что давление в полости равно половине давления за РПД.

В полость В рабочая жидкость поступает через входной жиклер 27 и, проходя по каналу в штоке 31, сливается через боковое отверстие 18, частично перекрываемое втулкой 19. При изменении положения РУД поворачивается зубчатый сектор 20 и через реечную передачу перемещает втулку 19 вдоль штока 31. Давление в полости В силового цилиндра изменяется, поршень со штоком перемещается, отслеживая положение втулки ( ), и через рычаги 4 и 33 поворачивает втулки дозирующих кранов (

15.2.4. Система топливоподачи

Дозирующий кран пускового коллектора.

Регулятор постоянного перепада давления на ДК₅.

Дозирующий кран пускового (пятого ) коллектора (рис.17.5) предназначен для дозирования расхода топлива в пусковой коллектор форсажной камеры.

Расход топлива через ДК₅ определяется площадью проходного сечения окна, образуемого корпусом и втулкой крана, и перепадом давления до и после крана - Р_дк5=Р_нφ-Р_φ5, который поддерживается постоянным.

Регулятор постоянного перепада давления на ДК₅- РППД₅ является одновременно измерительным и исполнительным устройством. На золотник действуют, с одной стороны, перепад Р_дк5, с другой – усилие затяжки пружины 42, характеризующее заданное значение перепада давления Р_дк5з. При изменении Р_дк5 нарушается баланс сил, действующих на золотник, золотник смещается, изменяя свое положение (m_нφ5) и площадь проходного сечения, образуемого корпусом 44 и левым буртиком золотника. Это вызывает изменение гидравлического сопротивления магистрали за краном до восстановления равновесия : Р_дк5= Р_дк53.

Дозирующие краны 1 и 4 ,2 и 3 коллекторов.

Регуляторы постоянного перепада давления на ДК_1,4 и ДК_2,3.

Дозирующий кран 1 и 4 коллекторов предназначен для дозирования суммарного расхода топлива в 1 и 4 коллекторы форсажной камеры.

Расход топлива через ДК_1,4 определяется площадью проходного сечения окна, образуемого корпусом и втулкой крана, и перепадом давления до и после крана – Р_дк1,4= Р_нφ- Р_φ1,4, который поддерживается постоянным.

Площадь проходного сечения ДК_1,4 определяется положением втулки, имеющей две степени свободы:

• поворот вокруг оси;

• перемещение вдоль оси.

Регулятор постоянного перепада давления на ДК_1,4 – РППД_1,4 является регулятором непрямого действия и состоит из:

• измерительного устройства;

• исполнительного устройства.

К золотнику 36 измерительного устройства подводятся давление перед и за ДК_1,4. На установившихся режимах перепад давления Р_дк1,4 на золотнике уравновешивается усилием затяжки пружины 37, характеризующим заданное значение перепада - Р_дк1,4,3.

Пружинная полость 40 исполнительного устройства является проточной. Давление в этой полости определяется площадью проходного сечения, образуемого сверлением в гильзе и правым буртиком золотника измерительного устройства, и производительностью сливного жиклера 38. На установившихся режимах сумма сил, действующих на золотник 39 исполнительного устройства, равна нулю. Положение золотника определяет площадь проходного сечения, образуемого левой кромкой золотника и открытой частью окон гильзы золотника.

При отклонении перепада давления Р_дк1,4 от заданного значения Р_дк1,43 золотник 39 смещается, давление в пружинной полости 40 изменяется и золотник 39, занимая новое положение (m_нφ1,4), изменяет гидравлическое сопротивление магистрали за краном. Перепад давления на дозирующем кране восстанавливается:

Р_дк1,4= Р_дк1,43.

Значение заданного перепада давления на ДК_1,4 составляет примерно 0,7 МПа и регулируется измерением предварительной затяжки пружины 37 с помощью регулировочного винта 34.

Биметаллический компенсатор 35 изменяет усилие затяжки пружины 37 при изменении температуры топлива с целью сохранения массового расхода топлива через дозирующий кран.

Дозирующий кран 2 и 3 коллекторов, регулятор постоянного перепада давления на ДК_2,3 – РППД_2,3 конструктивно выполнены аналогично ДК_1,4 и РППД_1,4 .

На рис. 17.5 обозначены:

45 -регулировочный винт;

46 – термокомпенсатор;

47 – пружина измерительного устройства;

48 – золотник измерительного устройства;

49 – сливной жиклер;

50 – пружинная полость исполнительного устройства;

51 – золотник исполнительного устройства.

15.2.5. Распределитель форсажного топлива.

Распределитель форсажного топлива (РТФ) предназначен для распределения топлива, поступающего от дозирующих кранов, по коллекторам форсажной камеры.

На нефорсированных режимах запорные клапаны (рис. 17.6) 7 пускового (пятого), 5 первого и 3 второго коллекторов, а также отсечные клапаны третьего и четвертого коллекторов закрыты.

При перемещении РУД в диапазон форсированных режимов топливо от ФН через ДК₅, пройдя через ТМТ* форсажного контура, поступает на вход в РТФ к запорному клапану 7 пускового коллектора. Одновременно от золотника 22а командного давления (рис. 17.5) топливо поступает к командным золотникам I второго, 4 первого и 6 пускового коллекторов под давлением р_ко. Этим давлением золотник 6 смещается до упора вправо и своей проточкой пропускает топливо от ФН в полость «И» поршня запорного клапана 7. Поршень, преодолевая усилие пружины 9, перемещается до упора влево, запорный клапан открывает проход топлива к пусковому коллектору. Кроме того, топливо от ФН через проточки 8 и 10 золотников запорного клапана и клапана перепада поступает в пусковой коллектор для его ускоренного (предварительного) заполнения. По мере заполнения пускового коллектора топливом, перепад давления на его форсунках , действующий одновременно на мембрану 12, увеличивается.. По достижении 0,05 МПа золотник 11 клапана перепада, смещаясь влево, прекращает подвод недозированного топлива в пусковой коллектор.

При положении РУД, соответствующем показаниям лимба РСФ 81^о и выше, открывается ДК_2,3, а золотник командного давления повышает р_ком до значения 1,2 МПа. По этому давлению срабатывает командный золотник 1 второго коллектора, вызывая открытие запорного клапана 3 и предварительное заполнение второго коллектора.

При достижении во втором коллекторе давления I,5 МПа на­чинает открываться распределительный клапан и дозированное топ­ливо поступает в третий коллектор. При достижении во втором кол­лекторе давления 3,9 МПа распределительный клапан открывается полностью.

При положении РУД, соответствующем показаниям лимба РСФ 96^о и выше, в работу вступает ДК₁,₄, командное давление повышается до 1,8 МПа. Аналогично описанному выше, вступают в работу первый и четвертый коллекторы.

При очень малых расходах топлива в форсажные коллекторы и снижении перепада давления на форсунках пускового коллектора до 0,05 МПа, а на форсунках первого и второго коллекторов – до 0,06 МПа, золотники клапанов перепада соответствующих коллекторов перемещаются влево, открывая доступ недозированного топлива к коллекторам, обеспечивая минимальный расход топлива за счет поддержания указанного перепада.

15.2.6. Запуск, управление режимами и выключение форсажной камеры сгорания

Питание элементов системы управления расходом топлива в форсажную камеру сгорания осуществляет регулятор постоянного давления 2 (рис.17.5), который вступает в работу в процессе запуска двигателя по командному давлению р подводимого к РСФ от HP.

При повышении р до величины, превышающей давление слива на 0,45 МПа, золотник блокировки 1 перемещается до упора вниз и своей проточкой открывает доступ топливу из магистрали от ФН к РПД, настроенного на давление 2,0 МПа.

Запуск форсажной камеры сгорания

Запуск форсажной камеры сгорания осуществляется автоматически при перемещении РУД в область форсированных режимов (по лимбу РСФ >62°). При этом поршень 24 гидрозамедлителя (рис. 16.8) перемещается в направлении заданного втулкой 33, кинематически связанной с РУД, положения. Золотник 22, связанный с поршнем 24, перекрывает слив из управляющей полости А клапана входа 10 ФН (рис.II.7 ), клапан входа открывается, ФН вступает в работу.

Одновременно перемещение поршня гидрозамедляется через точку 22 (рис. 17.5) и рычаг 21 передается зубчатому сектору 20 и шестерне 5а, связанной с зубчатой рейкой золотника 6 включения форсажа. Золотник 6 прекращает слив из полости К исполнительного золотника 17 включения форсированного режима. Давлением рабочей жидкости, поступающей от РПД 2, исполнительный золотник перемещается до упора вправо.

Своей проточкой золотник 17 открывает проход рабочей жидкости к клапану 22 переключения масла (рис.10.1), сигнализатору давления 25 (рис.17.5), жиклера 23, 24 и далее к командным золотникам РТФ по магистрали Г. Правой кромкой золотник перекрывает слив из пружинной полости РППД₅, включая его в работу.

Сигнализатор давления 25 замыкает электрическую цепь блока управления запуском форсажной камеры в КРД. При наличии сигнала n_вд > 85% блок управления выдает электрический сигнал на электромагнитный клапан Э-6 (рис. 16.8), поршень гидрозамедлителя независимо от положения РУД занимает положение, соответствующее режиму "Минимальный форсированный" (^«МФ"). При этом дозирующие краны ДК_1,4 и ДК_2,3 закрыты, топливо через ДК₅, ТМТ и РТФ поступает в пусковой коллектор форсажной камеры.

Одновременно с сигналом на Э-6 блок управления подает три последовательных электрических сигнала продолжительностью 0,2 ¸ 0,4с с интервалом 0,3 ¸ 0,5 с на электромагнит агрегата 4033*( дозатора ), предназначенного для питания топливом, поступающим от качающего узла HP, струйной и центробежной форсунок системы воспламенения топлива форсажной камеры. Топливо, поступающее в струйную форсунку (ФС, рис.6.2 ), впрыскивается в камеру сгорания, воспламеняется и переносится газовым потоком за турбину низкого давления, где факел пламени усиливается впрыском топлива из центробежной форсунки (ФЦ). Образовавшийся факел пламени воспламеняет топливо, впрыскиваемое форсунками пускового коллектора.

Воспламенение топлива в форсажной камере регистрируют ионизационные датчики (ДПИ). От ДПИ сигнал поступает в КРД. Последний отключает агрегат 4033 и электромагнитный клапан Э-6.

Поршень гидрозамедлителя из положения "МФ" перемещается в положение, заданное РУД.

Управление форсированными режимами Осуществляется изменением положения руд в области ³ 81° (по показаниям лимба рсф).

При ³ 81° золотник 22а командного давления**(рис.17.5) верхним буртиком проточки перекрывает слив рабочей жидкости из командной магистрали Г через жиклер 24, радиальное и центральное сведения золотника. Уровень давления р_ком в магистрали Г повышается, РТФ открывает проход топливу во второй коллектор.

В диапазоне 81⁰ £ < 96° происходит изменение площади

проходного сечения F_{Д.У. 2,3} за счет поворота втулки ДК_2,3 и подключение (отключение) третьего коллектора.

При _руд ³ 96^о золотник командного давления перекрывает слив из командной магистрали через жиклер 23, уровень давления р_ком. повышается, РТФ открывает проход топливу в первый коллектор. В этом диапазоне положения РУД одновременно с изменением F_{ДК 2,3.} происходит изменение площади проходного сечения

F_{ДК 1,4} за счет поворота втулки ДК_1,4 и подключение (отключение) четвертого коллектора.

На режиме "Полный форсированный" ("ПФ") топливо в форсажную камеру поступает через форсунки всех пяти коллекторов. При этом втулки ДК_2,3 и ДК_1,4 повернуты на максимальный угол, а площади их проходных сечений F_{ДК 2,3}, F_{ДК 1,4}, так же как и F_ДК5, зависят только от параметров р и Т

Выключение форсажной камеры сгорания

При выключении форсажной камеры сгорания переводом РУД в область дроссельных режимов элементы системы управления расходом топлива в форсажную камеру сгорания срабатывают в обратной, рассмотренной ранее, последовательности. При резком переводе РУД темп срабатывания элементов системы определяется темпом перемещения поршня 24 гидрозамедлителя (рис. 16. 8).

При аварийном выключении форсажной камеры выключателем в кабине самолета запитывается электромагнитный клапан Э-7. При этом поршень гидрозамедлителя независимо от положения РУД перемещается в положение выключения форсажной камеры сгорания.

Тема 16. Система управления реактивным соплом

16.1. Общая характеристика системы управления реактивным соплом

Система управления реактивным соплом обеспечивает требуемое изменение площади критического сечения реактивного сопла при управлении режимами работы двигателя, изменении внешних условий, при срабатывании противопомпажной системы и при осуществлении посадки самолета.

Управляющим органом двигателя являются сужающие створки реактивного сопла. Управление створками вызывает изменение площади критического сечения Fкр реактивного сопла и целого ряда внутридвигательных параметров.

В качестве управляемого параметра выбрана общая степень понижения давления газа в турбине . При управлении реактивным соплом путем задания общей степени понижения давления газа в турбине з предусмотрено также ограничение минимальной площади критического сечения Fкр мин. в зависимости от положения РУД a_РУД и температуры воздуха на входе в двигатель Т , т.е.

Fкр мин = Fкр мин (a_РУД, Т )

Характер изменения общей степени понижения давления газа в турбине и площади критического сечения реактивного сопла, который обеспечивается системой управления реактивным соплом (рис. 16.1).

На максимальном и форсированных режимах поддерживается степень понижения давления газа в турбине, равная заданному постоянному значению з.м. Программа управления реактивным соплом выражается условием = з.м. = сonst С увеличением расхода топлива в форсажной камере сгорания в области форсированных режимов выполнение этого условия приводит к росту площади крити­ческого сечения реактивного сопла, т.е. к его раскрытию, с уменьшением - наоборот.

При переходе на дроссельные крейсерские режимы по положению. РУД осуществляется скачкообразное уменьшение з до з др < з.м. Уменьшение действительного до з.др требует уменьшения площади критического сечения реактивного сопла, и сужающие створки перемещаются вплоть до постановки на нижний механический упор (НМУ).

С уменьшением режима работы двигателя при прикрытом реактивном сопле (Fкр = Fкр.мму = сonst) общая степень понижения давления газа в турбине уменьшается до тех пор, пока не становится равной заданному значению. Дальнейшее уменьшение режима происходит при условии = з.др = сonst, которое требует раскрытия реактивного сопла вплоть до верхнего механического упора (ВМУ). С постановкой створок реактивного сопла на верхний механический упор

(Fкр = Fкр.вму = сonst) общая степень понижения давления газа в турбине с уменьшением режима будет уменьшаться.

На малом газе, при запуске двигателя реактивное сопло остается открытым. В случае посадки, когда самолет находится в воздухе, вырабатывается сигнал, не допускающий раскрытия реактивного сопла, с целью более быстрого ухода на второй круг в случае необходимости, а также предотвращения касания створками взлетно-посадочной полосы при посадке с большими углами атаки самолета.

При запуске форсажной камеры обеспечивается кратковременное повышение заданного значения степени понижения давления газа в турбине до зф. Этим обеспечивается некоторое раскрытие реактивного сопла (Fкр зф) по сравнению со значением на установившемся режиме "Минимальный форсаж", что способствует необходимому повышению запасов газодинамической устойчивости компрессора низ­кого давления.

Функциональная схема системы управления реактивным соплом.

В ее состав входят:

• регулятор степени понижения давления газа в турбине;

• ограничитель минимального значения площади критического сечения реактивного сопла;

• устройства формирования задающих воздействий.

Устройства формирования задающих воздействий являются составной частью общей системы формирования сигналов (СФС) для задания режимов работы двигателя.

Регулятор степени понижения давления газа в турбине (регулятор ) обеспечивает поддержание заданного значения = зм = сonst на максимальном и форсированных режимах, прикрытие реактивного сопла на крейсерских режимах и его раскрытие при переходе с крейсерских режимов на малый газ, увеличение степени понижения давления газа в турбине по сравнению с зм на этапе запуска форсажной камеры сгорания для повышения запасов газодинамической устойчивости компрессора низкого давления.

Ограничитель минимального значения площади критического сечения реактивного сопла (ограничитель Fкр мин) обеспечивает указанное ограничение в зависимости от положения рычага управления двигателя, температуры воздуха на входе в двигатель, раскрывает реактивное сопло по сигналу противопомпажной системы на определенную величину относительно исходного положения.

Устройства формирования задающих воздействий обеспечивают:

• согласованное изменение настройки ограничителя Fкр мин и регулятора расхода топлива в ФКС;

• поддержание их настройки в соответствии с режимом "Мин. форсаж" на этапе запуска форсажной камеры независимо от положения РУД в области форсированных режимов;

• выработку сигналов на перенастройку регулятора на прикрытие реактивного сопла при посадке самолета, а также при аварийном выключении форсированных режимов.

Управляющее устройство конструктивно выполнено в виде отдельных агрегатов и узлов, показанных на принципиальной схеме. Регулятор сопла РС-31Б включает в себя регулятор , ограничитель Fкр мин и устройства формирования задаю­щих воздействий.

Исполнительное устройство, обеспечивающее перемещение створок реактивного сопла, конструктивно выполнено отдельно в виде 16 силовых гидроцилиндров. Силовые цилиндры установлены на корпусе реактивного сопла равномерно по окружности. Кинематика привода створок реактивного сопла описана ранее.

Источником питания гидропривода створок реактивного сопла служит плунжерный насос НП-96 высокого давления.

Управление наклонной шайбой плунжерного насоса осуществляется агрегатом управления плунжерным насосом, формирующим заданное давление рабочей жидкости на выходе насоса по результату измерения перепада давления в гидроприводе управления створками реактивного сопла и сравнения с требуемым. Требуемый перепад определяется режимом работы двигателя и условиями полета, о чем достаточную информацию содержит такой параметр, как давление топлива за насосом агрегата HP.

Это давление в агрегате управления преобразуется в управляющее давление р_упр , по значению которого формируется давление топлива р_нп за плунжерным насосом, питающим гидропривод реактивного сопла.

Указанная организация питания гидропривода реактивного сопла необходима для стабилизации перекладки створок сопла по времени при изменяющихся условиях работы и режимах работы двигателя, вызывающих изменение газовых сил, действующих на створки.

16.2. Конструкция и принцип работы системы управления реактивным соплом

16.2.1. Система управления степенью понижения давления газа в турбине.

Система управления построена на принципе отклонения измеренной величины давления газа за турбиной от заданного значения. Она включает в себя регулятор и объект управления.

Регулятор включает в себя (рис 16.6):

• программно-задающее устройство (ПЗУ per. ), которое формирует заданное давление р газа за турбиной за счет редуцирования давления р воздуха за компрессором таким образом, что величина отношения р р является функцией положения РУД (сигнал _рс);

• измерительное устройство, которое обеспечивает измерение и сравнение давления газа за турбиной с заданным значением, а также перемещение подвижного элемента усилительного устройства I;

• гидропривод I в виде усилительного (Усил.Ус. I) и исполнительного (Исп.Ус.1) устройств, обеспечивающих перестановку подвижного элемента усилительного устройства II (Усил.Ус.II);

• гидропривод сопла в виде усилительного (Усил.Ус.II) и исполнительного (Исп.Ус.II) устройств, обеспечивающих перестановку створок сопла по сигналу y_х от исполнительного устройства I;

• корректирующее устройство, улучшающее свойства замкнутой системы управления за счет наличия отрицательной обратной связи.

Корректирующее устройство обеспечивает устойчивость и приемлемый переходный процесс в контуре регулирования .

В целом регулятор устраняет отклонение Dр_т = = р , — р , что при определенном давлении р газа перед турбиной однозначно определяет степень понижения давления газа в турбине . Давление р , подводимое к программно-задающему устройству регулятора , отличается от давления р только на величину потерь в камере сгорания.

Поддерживая заданное значение степени понижения давления газа в турбине, регулятор сохраняет требуемый режим работы турбокомпрессора при включении и выключении форсированных режимов.

Рассмотрим устройство и работу регулятора , используя принципиальную схему (рис 16.6).

Роль программно-задающего устройства регулятора выполняют 2 воздушных редуктора 26, 30, клапан 17 переключения воздушных редукторов, клапан 32 стравливания воздуха после воздушного редуктора.

Редуктор 30 уменьшает давление воздуха р подводимое к нему из-за компрессора, до давления р'_км, которое подается к клапану 17. На максимальном и форсированных режимах клапан по сигналу положения РУД (a_руд) от СФС пропускает давление р'_км к измерительному устройству регулятора .

Редуктор 30 представляет собой сверхзвуковое сопло Лаваля, проточная часть которого образована цилиндрической втулкой 23 и профилированной иглой 22. Воздух от КВД подводится к игле 22 через дроссели 21, образующие первую ступень редукции. При протекании воздуха далее по сужающемуся каналу увеличивается его скорость и падает давление. В самом узком (критическом) сечении скорость потока становится равной скорости звука, расширение канала после критического сечения способствует дальнейшему разгону потока и падению давления. Втулка 23 содержит канал 24 отвода статического давления р'_км за критическим сечением. В дальнейшем будем полагать редуцированное давление р'_км заданным давлением газа за турбиной р на режимах ^«Максимал-форсаж», т.е. р'_км = р .

При управлении давлением газа за турбиной по закону р = = р будет соблюдаться постоянство отношения

_зм = » = _м

Величина _м представляет собой степень понижения давления газа в турбине на режимах «Максимал – форсаж». Настройка заданного значения степени понижения давления газа в турбине при регулировках осуществляется изменением положения иглы 22, которое приводит к перемещению критического сечения проточной части воздушного редуктора 30 относительно неподвижного канала отбора статического давления и к изменению давления р'_км = р .

Клапан 32 стравливания воздуха после воздушного редуктора 30 обеспечивает перенастройку регулятора на большее значение _зф по сигналу электромагнитного клапана 34 во время переходного процесса при запуске форсажной камеры.

Редуктор 26 вырабатывает давление р'_кр , которое проходит через клапан 17 к измерительному устройству регулятора на дроссельных режимах.

Редуктор 26 состоит из входного 25 и выходного 27 жиклеров. Выходной жиклер 27 выполнен в виде сопла Лаваля. Давление р'_кдр отбирается в критическом сечении этого сопла. Положение регулировочной иглы определяет степень редукции редуктора 26. Аналогично рассматриваем давление за воздушным редуктором р'_кдр как заданное давление газа за турбиной р_тздр на дроссельных крейсерских режимах работы двигателя, а отношение

_{з др} = »

как заданную степень понижения давления газа в турбине.

Переключатель 17 воздушных редукторов 26, 30 состоит из шарикового клапана 16 двустороннего действия и гидроцилиндра с поршнем 20. Поршень 20 с помощью штока 19 перемещает шариковый клапан 16 в верхнее или нижнее положение по сигналу командного давления р _ком, формируемого золотникам 22. Золотник 22 перемещается по положению РУД с помощью поршня гидрозамедлителя.

Измерительное устройство регулятора состоит из корпуса с мембраной 12, пружины 13 и толкателя 14, передающего перемещения мембраны на рычаг 11. Под мембрану подводится измеряемое давление р газа за ТНД д-ля, а в полость над мембраной - заданное давление р = р'_км от воздушного редуктора 30 или р = р'_кдр.

Гидропривод I состоит из дроссельного усилителя типа "сопло-заслонка" и исполнительного устройства с поршнем 4. Усилитель включает в себя жиклер 3 постоянного сечения, сопло 6 и заслонку 5. К жиклеру 3 подводится рабочая жидкость от регулятора постоянства давления. Давление р₁ ус и расход Q₁ ус жидкости за жиклером 3 будут определяться сливом через сопло 6, изменяемым за счет перемещения заслонки 5 при помощи рычага 11 связи усилителя с измерительным устройством.

За счет подвода давления р₁ ус и расхода Q₁ ус в полость сверху от поршня 4 обеспечивается управление его положением. Неуправляемая полость снизу от поршня питается постоянным давлением от РДД.

Гидропривод сопла состоит из золотникового дроссельного усилителя с круглым золотником 2 во втулке I и исполнительного устройства в виде 16 -ти силовых гидроцилиндров с параллельным включением в магистраль питания.

В кольцевую проточку золотника 2 подводится регулируемое давление р_пит от плунжерного насоса НП. При смещении золотника 2 с помощью поршня 4 от нейтрального положения обеспечивается проход жидкости под давлением от насоса к силовым гидроцилиндрам сопла и ее слив после силовых цилиндров через открытые окна золотникового усилителя.

В результате происходит движение поршней, которые с помощью штоков и кинематического привода обеспечивают перемещение створок реактивного сопла и изменение площади критического сечения.

Корректирующее устройство включает в себя пружину 8 обратной связи, рычаг 9 и шток 7. Обратная связь передается от поршня 4 через шток 7, рычаг 9, пружину 8, рычаг 11 к заслонке 5.

При движении поршня 4 изменяется усилие пружины 8 обратной связи, ослабляя входной сигнал Dу = у - у_ос и способствуя более быстрому прекращению движения золотника 2 и возвращению его в исходное положение в процессе отработки сигнала рассогласования D р = р - р

Рассмотрим работу автоматической системы по поддержанию требуемого значения степени расширения газа в турбине.

При нарушении равновесия мембранного механизма, например, за счет увеличения р или уменьшения р , происходит прогиб мембраны 12 вверх, рычаг 11 поворачивается против часовой стрелки, и заслонка 5 приоткрывает сопло 6. При этом давление в управляемой полости сверху от поршня 4 падает, и он перемешает золотник 2 вверх, обеспечивая подвод рабочей жидкости от насоса НП в полости гидроцилиндров на открытие створок реактивного сопла и слив из противоположных полостей.

При движении поршня вверх при помощи штока 7 и рычага производится удлинение пружины 8 обратной связи, увеличивается усилие, развиваемое ею, и рычаг 11 при помощи заслонки 5 прикрывает сопло 6. Движение поршня 4 прекращается, золотниковый усилитель открыт на определенную величину, соответствующую разности D р = р - р .

Такому положению золотника соответствует определенная скорость перемещения поршней гидроцилиндров, а следовательно, и створок РС. Максимально возможная скорость ограничена предельной производительностью насоса НП.

По мере увеличения площади F_кр критического сечения РС будут падать давление р , мембрана 12 возвращаться в исходное положение, сопло 6 прикрываться заслонкой 5, поршень 4 будет возвращать золотник 2 в исходное положение. Когда золотник 2 перекроет каналы, связывающие его с полостями силовых гидроцилиндров, перемещение створок реактивного сопла прекратится.

При отсутствии пружины 8 обратной связи возвращение в исходное положение происходило бы за счет большего снижения давления р , чем его значение на новом установившемся режиме, и возникновение по этой причине неустойчивого колебательного процесса было бы неизбежным.

При снижении давления р относительно заданного происходят процессы изменения параметров и положения элементов противоположного направления.

Регулировочные упоры 10,36 золотника 2 снизу и сверху ограничивают степень открытия окон золотника и, следовательно, расход рабочей жидкости, поступающей в силовые гидроцилиндры.

Перенастройка регулятора p на меньшее значение p _з при дросселировании двигателя ниже режима "Максимал" осуществляется по положению РУД. В этом случае гидрозамедлитель, устанавливаясь на верхний упор, при помощи золотника ГЗ сообщает со сливом нижнюю от поршня 20 полость. Под действием давления от РПД в верхней полости поршень 20 со штоком 19 перемещается до упора вниз. Пружина 18 отжимает шариковый клапан вниз, который при этом переключает канал, ведущий к мембранному механизму, с выхода воздушного редуктора 30 на выход воздушного редуктора 26.

Перенастройка регулятора p на большее значение p _зф при запуске форсажной камеры осуществляется с помощью клапана 32, который сообщает канал выхода воздушного редуктора 30 с давлением р'_Км с атмосферой через жиклер 31. Клапан 32, открывается при поступлении внутрь сильфона 33 давления от РПД. Это давление подводится к сильфону через электромагнитный клапан (Э6) 34, на который подается электрический сигнал при запуске форсажной камеры от КРД. После запуска форсажной камеры по сигналу о фактическом розжиге форсажного топлива электромагнитный клапан Э6 34 отключается. Настройка регулятора p соответствует заданному значению p _зм

Прикрытие створок РС при посадке самолета осуществляется подачей электрического сигнала от КРД на электромагнит (Э-8) 35. Давление от РПД через открывшийся клапан электромагнита Э-8 поступает в правую от поршня 15 полость. Поршень 15 перемещается влево и своим штоком через рычаг 11 прикроет заслонку 6 дроссельного усилителя регулятора p . Давление в полости сверху от поршня 4 возрастёт и поршень 4 переместит вниз золотник 2, давая команду гидроцилиндрам створок на прикрытие РС. После этого вступает в работу ограничитель минимальной площади критического сечения реактивного сопла. Обратное включение в работу регулятора p осуществляется после снятия электрического сигнала с электромагнита Э-8.

16.2.2. Ограничитель минимальной площади критического сечения

реактивного сопла

Прикрытие сопла по сигналам регулятора p может происходить только до значений, заданных программой ограничения F кр мин = F кр мин (a_РУД, Т ) (рис.16.1).

Программное управление соплом необходимо:

• при отказе регулятора p ;

• при колебательном переходном процессе, вызванном работой замкнутой автоматической системы управления степенью понижения давления газа на турбине;

• при включении форсированного режима.

Реализует программное управление - ограничитель минимальной площади критического сечения сопла (рис.16.7).

Он включает в себя:

• механическое вычислительное устройство (МВУ);

• датчик температуры Т воздуха на входе;

• преобразователь сигнала температуры Т в перемещение;

• дифференциальный механизм с кулачком ошибки;

• золотниковый дроссельный усилитель;

• устройство обратной связи.

Сигнал по положению РУД воспринимается гидрозамедлителем и передается в программное задающее устройство ограничителя F_Kp мин.

Золотниковый дроссельный усилитель при вступлении в работу ограничителя F _{кр мин} управляет исполнительным устройством 1 регулятора .

Рассмотрим устройство и работу ограничителя F кр мин, используя принципиальную схему (рис.16.8).

Основным элементом механического вычислительного устройства является кулачковый механизм, содержащий объемный кулачок 8 и рычаг 51.

Сигнал по положению РУД поступает от гидрозамедлителя на коническую пару шестерен 17, 18, передается на 2 зубчатых сектора 15, 16 и при помощи втулки с зубчатым сектором 9 поворачивает кулачок 8. Сигнал по температуре Т воздуха на входе поступает от датчика температуры ТДК в виде командного давления р(Т ) к преобразователю его в перемещение. Датчик ДК общий для систем и описан в п. 14.3. Преобразователь состоит из измерительного устройства командного давления, золотникового дроссельного усилителя, силового цилиндра и устройства обратной связи.

Измерительное устройство содержит ползушку 11, установленную на штоке 10, и пружину 12, опирающуюся на тарелку 13 и регулировочный винт 14.

Дроссельный усилитель образован жиклером 41 подвода жидкости от регулятора постоянства давления и золотниковой парой "ползушка - шток".

Силовой цилиндр преобразователя Т имеет два поршня 43, 45, установленных на штоке 10. Поршень 43 с гильзой 44 цилиндра образует управляемую полость, подключенную к дроссельному усилителю. Полость снизу от поршня 43 питается постоянным давлением, образованным цепочкой из двух жиклеров 40, 42. Благодаря установке ползушки на шток реализована обратная связь между исполнительным и усилительным устройствами. Командное давление р(Т ) поступает в полость, образованную ползушкой и штоком.

В положении равновесия сила от перепада давлений Dр (Т ) = р (Т ) - р_ст, действующая на ползушку воспринимается усилием пружины 12, а шток 10 занимает такое положение относительно ползушки, при котором слив через пару "ползушка - шток" равновесный, и давления в полостях силового цилиндра равны.

Изменение температуры Т приводит к изменению давления р(Т ) и перемещению ползушки относительно штока 10. Это приводит к изменению слива из управляющей полости сверху от поршня 45 через отверстие в штоке 10, прикрываемое кромкой ползушки.

Благодаря этому шток 10, связанный с поршнями 43, 45, как бы следит за движением ползушки, перемещаясь до тех пор, пока не будет установлен равновесный слив через золотниковую пару «ползушка - шток». При этом шток перемещает кулачок 8 в осевом направлении так, что каждому значению температуры Т соответствует определенное положение объемного кулачка 8.

Таким образом, положение объемного кулачка 8 зависит от положения РУД и температуры Т . Кулачок 8 воздействует на рычаг 51 и через систему шестерен (дифференциальный механизм) и рычагов на скользящую втулку 55.

Сюда же, на скользящую втулку через дифференциальный механизм приходит сигнал обратной связи по положению створок, регулирующих критическое сечение сопла. Механизм обратной связи состоит из тяги, рычагов и канатов, соединяющих агрегат PC с ведущей створкой.

Дифференциальный механизм состоит из дифференциального редуктора, кулачка 52 ошибки D = - и рычажного механизма. Дифференциальный редуктор состоит из шестерни 54 с валиком, шестерни-сателлита 3, шестерен 57, 59, 60.

Кулачок 8 через рычаг 51 поворачивает шестерню 54 с валиком, на пальце 56, которого установлена шестерня-сателлит 3. Она, обкатываясь па шестерне 57, поворачивает кулачок 52 ошибки, который через рычаг 53 перемещает скользящую втулку 55. Пружина 50 выбирает люфты во всех, зубчатых зацеплениях.

Перемещение створок сопла через трос обратной связи передается на шкив 1, который через палец 2, затем последовательно через шестерни 59, 60, 57, 3 поворачивает кулачок 52 ошибки и через рычажный механизм также перемешает скользящую втулку 55. Передача выполнена так, что при увеличении площади F_Kр сопла втулка 55 перемещается вниз.

Скользящая втулка 55, прикрывает отверстие в штоке 4 поршня 5, управляя давлением в полости над поршнем 5. Поршень является элементом исполнительного устройства 1 регулятора . Благодаря установке скользящей втулки на шток поршня, движением которого она управляет, реализована обратная связь между исполнительным и усилительным устройствами. На режимах работы регулятора поршень управляется дроссельным усилителем типа «сопло-заслонка» 6, 7 регулятора . Скользящая втулка при этом полностью закрывает отверстие в штоке, образуя гидравлический упор.

При уменьшении площади критического сечения сопла менее программного значения скользящая втулка 55, перемещаясь вверх за счет обратной связи по положению створок сопла, откроет своей нижней кромкой отверстие в штоке. Давление в полости над поршнем 5 будет падать, и поршень будет смещать золотник 4 вверх на открытие силовыми цилиндрами сужающих створок сопла. Таким образом обеспечивается ограничение минимальной площади критического сечения сопла в зависимости от положения РУД и температуры Т .

При перемещении РУД, например, на увеличение форсированного режима (раскрытие сопла) кулачок 8 через описанную передачу перемещает скользящую втулку 55 вверх, золотник 4 также сдвигается вверх и обеспечивает подачу жидкости от насоса к гидроцилиндрам на открытие сопла. Обратная связь от реактивного сопла смещает скользящую втулку 55 вниз, восстанавливая нейтральное положение золотника 4.

Вступление в работу ограничителя Fкр. мин происходит тогда, когда регулятор стремится уменьшить площадь Fкр до значения менее программного закрытием сопла 6 дроссельного усилителя заслонкой 7.

При необходимости увеличить площадь критического сечения реактивного сопла в случае срабатывания противопомпажной системы от агрегата HP в нижнюю от поршня 48 полость поступает давление, которым поршень 48 перемещается до упора в винт. При этом с помощью пальца 58, шестерен 60, 57, 3, кулачка 52 и рычага 53 ползушка 55 перемещается на определенную величину, которая обеспечивает требуемое увеличение F_кр относительно программы F кр мин = F кр мин (a_РУД, Т ). Регулятор в данном случае автоматически блокируется.

В исходное положение поршень 48 возвращается пружиной 49 после снятия давления.

Синхронное управление площадью критического сечения сопла и расходом топлива в форсажной камере сгорания от РУД обеспечивается гидрозамедлителем.

Он состоит из золотникового дроссельного усилителя, исполнительного силового цилиндра и обратной связи.

Золотниковый дроссельный усилитель образован скользящей втулкой 33, перемещающейся по штоку 28 с отверстиями, жиклером 29.

Скользящая втулка 33, через зубчатую передачу 32, 31 и рычаг связана кинематически с РУД.

Силовой цилиндр имеет поршень 24 со штоком 28. Шток с помощью зубчатого зацепления "рейка-колесо" 25, 26 воздействует на валик 19 и рычаг 27. Рычаг 27 передает сигнал управления к форсажному крану (к per. G тф), валик 19 на коническую шестерню 18.

Перемещение РУД передается на рычаг 30, который с помощью зубчатого зацепления "колесо-рейка" 31, 32 перемещает скользящую втулку 33. Положение скользящей втулки 33 относительно отверстия в штоке 28 определяет слив через него. Слив, в свою очередь, определяет давление в управляющей полости снизу от поршня 24.

На нефорсированных режимах скользящая втулка 33 перекрывает отверстие в штоке 28, создавая в полости под поршнем 24 полное давление от РПД, под действием которого поршень 24 находится на упоре во втулку 21 золотника 22.

При перемещении РУД в область форсированных режимов скользящая втулка 33 сдвигается вниз и открывает отверстие в штоке 28. Давление под поршнем 24 падает, поршень 24 сдвигается вниз до равновесного положения, когда силы давления в полостях снизу и сверху от поршня 24 равны.

В области форсированных режимов поршень 24 со штоком 28 следит за перемещением скользящей втулки 33.

Максимальная скорость поршня ограничивается дроссельным пакетом 20, при помощи которого осуществляется регулировка времени форсажной приемистости.

При включении форсированных режимов помимо перевода РУД в указанную область от сигнализатора давления форсажного топлива типа МСТ поступает электрический сигнал через КРД на электромагнит Э-6.

Своим клапаном 35 электромагнит Э-6 открывает путь рабочей жидкости от РДД в окно втулки 39, проточку и отверстия в её золотнике и далее нижнюю от поршня 39 полость. Под действием силы давления снизу поршень 39 перемещается вверх до положения, при котором кромка золотника на штоке поршня 39 прикроет доступ рабочей жидкости в нижнюю полость. Золотник 37, переместившись вверх, может допустить движение поршня 24 гидрозамедлителя вниз лишь на определенную величину. Эта величина соответствует режиму "Минимальный форсаж". Регулировка этого положения осуществляется изменением положения втулки 34, заворачиваемой по резьбе и контрящейся при помощи винта 38.

После запуска форсажной камеры по сигналу от ионизационного датчика электромагнит Э-6 отключается, поршень 39 возвращается в крайнее нижнее положение. Поршень 24 гидрозамедлителя перемещается в положение, соответствующее положению РУД.

При работе двигателя на форсированных режимах подача электрического сигнала на Э-6 вызывает перемещение поршня 24 вверх и снижение режима до минимального форсажа.

Для аварийного выключения форсажной камеры на электромагнит Э-7 подается электричесгкий сигнал на открытие его клапана 36. В этом случае топливо от РПД поступает в нижнюю от поршня 39 полость. Поршень 39 перемещается до упора вверх вместе с золотником 37. Слив топлива из нижней от поршня 24 полости гидрозамедлителя прекращается, давление в ней возрастает, поршень 24 поднимается в крайнее верхнее положение. Это соответствует переводу двигателя на максимальный нефорсированный режим, независимо от положения РУД в области форсированных режимов: подача топлива в форсажную камеру прекращается; реактивное сопло, управляемое регулятором , прикрывается; ограничитель F_Kp мин пере­водится на программу нефорсированных режимов.

16.2.3. Работы, выполняемые в процессе эксплуатации

В процессе эксплуатации может потребоваться выполнение работ следующего вида:

• проверка и регулировка начала прикрытия реактивного сопла;

• регулировка величины раскрытия реактивного сопла, потребной при запуске форсажной камеры сгорания;

• регулировка скорости раскрытия реактивного сопла;

• проверка и регулировка значения диаметра реактивного сопла при работе регулятора и на "гидравлическом" упоре;

• проверка прикрытия реактивного сопла по сигналу "Посадка".

Указанные проверки производятся при опробовании двигателя, при его отладке после монтажа двигателя на самолёт или замены агрегата РСФ на двигателе, после замечаний лётного состава по работе силовой установки и в других необходимых случаях.

При несоответствии контролируемых параметров установленным нормам выполняются требуемые регулировки.

16.2.4. Проверки и регулировки системы управления рс

Проверка и регулировка начала прикрытия реактивного сопла осуществляется с запуском и опробованием двигателя при подключённом к самолёту пульте наземного контроля (ПНК).

При медленном перемещении РУД от малого газа на увеличение режима контролируется темп нарастания частоты вращения ротора высокого давления. Он должен соответствовать1% n_вд за 2-3 секунды. При страгивании створок реактивного сопла на прикрытие, которое фиксируется по началу движения стрелки указателя на ПНК, снимается замер частоты вращения РВД. Её значение должно соответствовать условной приведенной частоте вращения

n

Физическая частота вращения РВД определяется по графику, приводимому в руководстве по технической эксплуатации, или по фор­муле

n_вд @

При отклонении частоты вращения РВД начала страгивания от допустимых значений осуществляется регулировка с помощью винта С-42 иглы 29 воздушного редуктора 26.

Предварительно определяется угол, на который необходимо повернуть регулировочный винт С-42. Один оборот регулировочного винта С-42 соответствует 36 щелчкам и вызывает изменение начала прикрытия реактивного сопла по частоте вращения n_вд примерно на 0,6%. При заворачивании регулировочного винта по часовой стрелке створки реактивного сопла начнут прикрываться при меньших значе­ниях n_вд, при отворачивании - при больших. После поворота винта С-42 на требуемый угол производится повторное опробование двигателя с контрольным замером частоты вращения в начале прикрытия створок реактивного сопла.

Регулировка величины раскрытия реактивного сопла, потребной при запуске форсажной камеры сгорания осуществляется подбором жиклера 31 (рис. 16.6). Увеличение величины раскрытия реактивного сопла требует установки жиклера с большей проливкой. Изменение проливки жиклера на 100 см³/мин приводит к изменению диаметра реактивного сопла приблизительно на два деления по указателю ПНК. Данная регулировка может потребоваться на основании доклада летчика о не включении форсированного режима на высотах полета Н > 12 км и скоростях

V =300 ¸ 350 км/ч. Предварительно устанавливается факт работоспособности системы воспламенения топлива в форсажной камере сгорания.

Регулировка скорости раскрытия реактивного сопла требуется в случае самовыключения форсажной камеры при быстрых перемещениях РУД с минимального форсированного режима на повышенный в указанных выше условиях полета.

Регулировка производится на земле заменой дроссельного пакета С23, обозначенного позицией 20 на рис. 16.8. Уменьшение скорости раскрытия реактивного сопла достигается заменой пакета С23 на пакет с меньшей производительностью. Допустимый диапазон производительности составляет 200-700 см³/мин.

Если неисправность проявляется при установленном пакете минимальной производительности, тогда требуется peгулировка скорости нарастания расхода топлива в форсажной камере сгорания. После данной регулировки производится проверка величины провала частоты вращения РВД при запуске форсажной камеры. Она не должна превышать 1,5%.

Проверка значения диаметра реактивного сопла осуществляется как при работе регулятора , так и на «гидравлическом» упоре. Последний соответствует характеристике F_Kp=F_Kр( ). Данная проверка делается во время опробования двигателя после установки РУД в положение "Полный форсаж" и выхода его на форсированный режим. Значение диаметра реактивного сопла при работе регулятора не должно отличаться от формулярного более чем на 10 делений по указателю ПНК.

Для проверки значения диаметра реактивного сопла на "гидравлическом" упоре предварительно снимается заглушка со штуцера замера редуцированного давления воздуха за компрессором, которое поступает к форсажному регулятору. Форсажный регулятор, работающий по программе G_ТФ/р , чувствует уменьшение подводимого давления за счёт стравливания через отверстие замера и уменьшает расход топлива G_ТФ в соответствии с программой. Это приводит к уменьшению давления газа за турбиной р . Регулятор в этом случае парирует уменьшение давления р прикрытием реактивного сопла до гидравлического упора

F_КР = F_КР( .

Значение диаметра реактивного сопла на "гидравлическом" упоре после установки РУД в положение "Полный форсаж" должно быть меньше, чем с регулятором на 20-30 мм или 5-7 делений по указателю ПНК. При несоответствии производится регулировка с помощью винта СЗЗ, представляющего собой упор снизу для поршня 48 (рис. 16. 8). Один оборот указанного винта изменяет диаметр реактивного сопла на 6 делений по указателю ПНК. Поворот винта по часовой стрелке увеличивает, против часовой стрелки - уменьшает диаметр реактивного сопла на "гидравлическом" упоре.

После проведенной регулировки и установки заглушки на штуцер выполняется проверка превышения n_нд и провала n_вд частот вращения при включении форсажа. При этом суммарная величина ( не должна быть более 4% в течение 5с после включения форсированного режима при опробовании двигателя на земле. При несоответствии этому условию производится регулировка скорости и раскрытия реактивного сопла заменой дроссельного пакета С23. Уменьшение производительности пакета на 50 см³/мин вызывает уменьшение величины ( на 1%.

Проверка прикрытия реактивного сопла по сигналу "Посадка" производится согласно руководству по эксплуатации самолёта.

Допускается подрегулировка заданного значения степени понижения давления в турбине с помощью винта регулируемого дросселя 21 (рис. 16.6) в случае самопроизвольного изменения положения иглы 22. Правильность подрегулировки контролируется по частоте вращения ротора низкого давления n_НД или по температура газа за турбиной Т Выбор контролируемого параметра определяется значением температуры воздуха на входе в двигатель, от которой зависит вступление в работу регуляторов названных параметров в соответствии с программой управления. Так, при работе регулятора температуры Т контроль ведется по частоте вращения n_нд и наоборот.

Тема 17. Система управления компрессором

17.1. Общая характеристика системы управления компрессором

1. Гидромеханическая система управления

компрессором низкого давления

КНД имеет поворотные лопатки (хвостовики лопаток) ВНА.

Система управления ВНА КНД включает в себя основную и дублирующую автоматические системы (АС).

Основная электронно-гидромеханическая АС.

Дублирующая система управления ВНА КНД – гидромеханическая.

Система является программной, незамкнутой относительно управляемого параметра. Элементы этой системы являются частью основной – электронно-гидромеханической автоматической системы.

При отказе КРД дублирующая АС управляет ВНА КНД по закону

= (n_{ВД пр}). Система обеспечивает поворот хвостовиков лопаток ВНА от 0 до -30° от их расчетных значений.

При резком уменьшении частоты вращения (сбросе газа) возможно отставание углов установки лопаток ВНА от их значений, соответствующих текущему значению n_{ВД пр} из-за запаздывания в срабатывании системы. Это может привести к потере газодинамической устойчивости компрессора. Для исключения этого введено опережение поворота лопаток входного направляющего аппарата. Опережение имеет место и для других переходных режимов (когда n_ВД > n_ВД.З).

Поворот хвостовиков лопаток ВНА (рис 18.1) обеспечивается с помощью двух силовых цилиндров 42. Перемещение поршней 41 силовых цилиндров 42 происходит при смещении золотника 27 от нейтрального положения. Смещение золотника 27 производится гидроприводом 16 с помощью рычага 31.

Втулка (ползушка) 12 гидропривода соединена с рычагом 13, который опирается на кулачок 18 и может поворачиваться вокруг оси, расположенной на рычаге 19.

Осевое перемещение кулачка 18 зависит от частоты вращения ротора n_ВД, а поворот характеризует температуру Т . Кулачок 18, на который опирается рычаг 13, спрофилирован таким образом, что в результате суммарного перемещения кулачка отклонение опирающегося на него рычага 13 представляет линейную зависимость от приведенной частоты вращения. При увеличении n_{ВД пр} ползушка 12 рычагом 13 перемещается вправо, при уменьшении – влево. При перемещении ползушки, например, вправо, прикроется правое отверстие в штоке 9 и откроется левое. Поршень 15 гидропривода будет перемещаться также вправо до тех пор, пока отверстия в штоке 9 не займут такое положение относительно торцов ползушки, при котором установится равновесие сил на поршне 15 гидропривода.

Следовательно, перемещение поршня 15 и штока 9 гидропривода будет также являться функцией приведенной частоты вращения. Необходимость в усилении сигнала n_{ВД пр} обусловлена требованием уменьшения сил, действующих на кулачок 18.

Таким образом, если меняется n_{ВД пр}, то поворачивается рычаг 31 вокруг оси, закрепленной на тяге 32. Например, при увеличении n_{ВД пр} рычаг 31 поворачивается против часовой стрелки на оси тяги 32, перемещая при этом золотник 27 влево. Это приводит к движению поршней 41 силовых цилиндров 42 управления поворотом лопаток ВНА до тех пор, пока через элементы жесткой обратной связи рычаг 31, поворачиваясь по часовой стрелке относительно точки касания со штоком 9, не вернет золотник 27 в нейтральное положение. Поворот лопаток ВНА прекращается. Поворот рычага 31 происходит за счет движения троса обратной связи, перемещающего его через программный кулачок обратной связи 39, рычаг 38 и тягу 32.

Закон управления ВНА обеспечивается соответствующей профилировкой кулачка обратной связи 39. Регулировка производится с помощью червяка 36.

Опережение углов поворота лопаток ВНА при сбросе газа обеспечивается автоматом (механизмом) опережения. Механизм опережения включает в себя силовой цилиндр 10, рычаг 19 и регулируемые упоры 11 и 20. Поршень силового цилиндра может занимать одно из двух положений на каком-либо из упоров.

На установившихся режимах работы двигателя поршень находится на упоре 11, в сторону которого направлено усилие от разности давлений в полостях гидроцилиндра и пружины.

При сбросе газа, т.е. при быстром уменьшении затяжки пружины измерительного устройства регулятора n_ВД, маятник 11 поворачивается вправо на увеличение слива топлива через сопло усилителя. Падает давление в магистрали перед соплом, а следовательно, и в верхней полости силового цилиндра 10. Поршень 22 перемещается вверх до упора и через 19 перемещает втулку 12 влево. Влево переместиться и шток 9. Это вызовет изменение углов установки лопаток ВНА. Таким образом, лопатки повернуться не по сигналу, характеризующему n_{ВД пр} , а по команде, являющейся причиной изменения n_{ВД пр}. Величина опережения регулируется винтом 20.

При достижении частоты вращения, равной заданной, давление в верхней полости силового цилиндра 10 возрастает и его поршень сместится вниз до упора.

Автомат опережения срабатывает не только при дросселировании двигателя, но и при любых других превышениях n_ВД над n_{ВД З}.

При работе основной - электронно-гидромеханической АС от КРД поступает электрический сигнал на исполнительный механизм 34. (Работа электронной части системы описана ниже). Исполнительный механизм является частью электрогидравлического усилителя (ЭГУ) с импульсным входным сигналом. ЭГУ преобразует электрический сигнал, характеризующийся величиной скважности, в сигнал гидравлический. От величины скважности зависит слив топлива через жиклер (сопло)33, а следовательно, и давление в полости справа от поршня 25. Поэтому при отклонении величины скважности от равновесной, меняется положение поршня 25 и его штока 26. Изменение положения штока (втулки) 26 приводит к работе гидромеханической части системы, аналогичной описанной выше при смещении золотника 27. Таким образом, осуществляется коррекция работы гидромеханического регулятора и реализация программы = (n_{ВД пр}).

При отказе электронной части системы хвостовики лопаток ВНА будут устанавливаться в зависимости от n_{ВД пр} (на границах поля допуска). Так, при отказе, приведшем к закрытию сопла 33 (ЭМК обесточен), поршень 25 будет находится на упоре 23 в левом положении. При отказе, приведшем к постоянному открытию сопла 33, поршень 25 будет находиться на упоре 23 в правом положении. Поэтому на установившихся режимах перекрытие окон во втулке 26 золотником 27 будет при разных углах хвостовиков лопаток ВНА.

Эта разница в углах установки лопаток соответствует D n_{ВД пр} = 10%.

Наличие упора 23 обеспечивает надежную работу АС. В системе предусмотрена, но в настоящее время не использована, возможность изменения закона управления с помощью специального устройства (силового цилиндра) 43.

17.1.2. Электронно-гидромеханическая система управления

компрессором низкого давления

Электронно-гидромеханическая система управления входным направляющим аппаратом компрессора низкого давления (САУ ВНА КНД) осуществляет по заданному закону управление поворотными закрылками ВНА КНД для обеспечения необходимых запасов газодинамической устойчивости и повышения КПД компрессора на нерасчетных режимах работы.

Электронно-гидромеханическая САУ ВНА КНД включает в себя: управляемый объект – двигатель, гидромеханическую и электронную части.

Гидромеханическая часть системы управления включает регулятор ВНА КНД, скомпонованный в агрегате НР-31В.

Электронная часть включает канал управления ВНА КНД электронного комплексного регулятора двигателя КРД-99А.

Связующим устройством электронной части и гидромеханической является электрогидравлический усилитель ЭГУ-ВНА, (рис.15.1), преобразующий электрический сигнал, поступающий от электронной части (КРД-99А), в гидравлический.

По принципу построения система управления является незамкнутой, программной, имеет обратную связь по управляющему фактору - углу поворота закрылков ВНА КНД. Закон управления ВНА КНД формируется в зависимости от приведенной частоты вращения ротора низкого давления = ¦ (n_{ВД пр}).

Точность поддержания заданного закона соответствует ± 1,5^° в диапазоне

n_{НД пр} = (80-87,5)% и + 0,6^° при n_{ВД пр} ³ 87,5% во всех условиях эксплуатации.

В случае отказа электронной части системы управления ВНА КНД – канала управления ВНА КНД электронного регулятора КРД-99А, закон управления ВНА КНД формируется в зависимости от приведенной частоты вращения ротора высокого давления = ¦ (n_{ВД пр}).

В последнем случае закон управления реализует гидромеханический регулятор ВНА КНД.

Рассмотрим порядок прохождения сигналов в системе и ее состав, используя функциональную схему (рис. 15.1).

Сигнал действительного значения угла поворота закрылков ВНА КНД поступает в измерительное устройство электронной части системы – канал управления ВНА КНД. Здесь сигнал , преобразованный, в конечном счете, в электрический сигнал U , поступает по двум маршрутам. Первый – в систему обнаружения неисправностей (СОН), осуществляющую контроль минимального и максимального пределов изменения напряжения U , второй – на элемент сравнения. При несоответствии угла поворота заданному (напряжение U ), формируемому программным задающим устройством ПЗУ , на выходе измерительного устройства появится электрический сигнал рассогласования DU = U - U

Далее этот сигнал поступает в корректирующее устройство КУ-ВНА, служащее для обеспечения требуемых динамических характеристик системы управления ВНА КНД, а затем на вход широтно-импульсного модулятора ШИМ-ВНА. Последний формирует управляющие импульсы напряжения, характеризующиеся величиной скважности g , которые поступают через устройство отключения канала (электронный ключ – Кл. ВНА) на электрогидравлический усилитель ЭГУ-ВНА (ИМ-8). Электрогидравлический усилитель, преобразующий электрический импульсный сигнал в гидравлический – давление жидкости, осуществляет коррекцию работы гидромеханического регулятора .

Поставленная задача облегчается тем обстоятельством, что характеристика таких устройств электронной части системы управления как: корректирующее (КУ-ВНА), широтно-импульсный модулятор (ШИМ - ВНА), устройство отключения канала (электронный ключ – Кл. ВНА), электрогидравлический усилитель ЭГУ-ВНА (расположен в гидромеханической части САУ ВНА), является точно такой же, как и описанная ранее характеристика аналогичных устройств системы управления

n_{ВД макс}. Поэтому здесь остановимся на характеристике только тех устройств, которые имеют свои особенности.

Особенности измерительного устройства.

Датчик перемещения (ДП-110) индуктивного типа преобразует угол поворота НА в пропорциональный электрический сигнал. Принцип действия датчика основан на изменении коэффициента взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками статора при изменении угла поворота ротора.

Программное задающее устройство ПЗУ электронного типа вырабатывает опорное напряжение U , определяемое законом управления в зависимости от напряжения U n_{НД пр}, значение которого пропорционально приведенной частоте вращения РНД. Напряжение U n_{НД пр} поступает в ПЗУ от вычислителя n_{НД пр,}, использующего информацию о частоте вращения n_НД и температуре Т , поступающему из канала управления n_НД.

Значение опорного напряжения U зависят также от положения винтов потенциометров (расположены на КРД-99), позволяющих осуществить разворот (наклон) программы управления и параллельное ее смещение.

2. Конструкция и принцип работы системы управления

направляющими аппаратами компрессора высокого давления

Компрессор высокого давления имеет поворотные лопатки входного направляющего аппарата и направляющих аппаратов первых двух ступеней КВД.

Автоматическая система управления КВД – гидромеханическая, программная, незамкнутая относительно управляемого параметра.

Система обеспечивает поворот лопаток НА от о до - 25^° от их расчетных значений (дано по второй ступени КВД).

Система имеет много общего с дублирующей системой управления КНД.

Поворот лопаток НА КВД (рис. 18.1) осуществляется с помощью двух силовых цилиндров 55. Перемещение поршней 54 происходит при смещении золотника 51 от нейтрального положения. Смещение золотника 51 производится гидроприводом 16 с помощью рычага 8. Устройство и работа гидропривода 16 описана выше.

Поворот рычага 8 приводит к перемещению золотника 51. Это, в свою очередь, приводит к движению поршней 54 силовых цилиндров 55 до тех пор, пока через элементы жесткой обратной связи рычаг 8 не вернет золотник 51 в исходное положение. Поворот лопаток НА КВД прекращается. Поворот рычага 8 происходит с помощью элементов жесткой обратной связи: троса, программного кулачка 45, рычагов 49 и 7.

Для обеспечения заданного закона управления НА КВД кулачок 18 спрофилирован так, что при Т ³ 363 К (90^о) перемещение штока 9 соответствует большей (чем фактическая) приведенной частоте вращения РВД. Другими словами, Т >363К реализуется закон j_НА =j_НА (n_ВД, Т ).

Регулировка осуществляется с помощью винта 52, который через червячную пару может смещать в осевом направлении втулку 50. Так же и в системе управления КНД предусмотрена при резком уменьшении n_ВД опережение поворота лопаток, чтобы не было потери газодинамической устойчивости. Опережение углов поворота лопаток НА КВД при сбросе газа осуществляется описанным выше механизмом опережения.

При работе систем предупреждения и ликвидации помпажа подводится напряжение (от КРД) к электромагнитному клапану 2. При подаче электрического сигнала на ЭМК 2 открывается подвод топлива от РПД 1 в полость справа от поршня 5 силового цилиндра 4. Поршень 5, перемещаясь влево, поворачивает через рычаги 7, 49, 8 золотник 51. Следствием этого является ступенчатое изменение углов установки лопаток НА КВД. Лопатки устанавливаются на углы, соответствующие меньшим значениям n_{ВД пр}.

Конструктивно с поршнем 15 следящего гидропривода связан узел датчика давления 47, пропорционально приведенной частоте вращения ротора высокого давления - Р n_{ВД пр}.

В принципе датчик Р n_{ВД пр} является регулятором давления прямого действия с переменной настройкой. Настроечным элементом его является пружина 46, усилие которой определяется положением поршня 15, которое, в свою очередь, зависит от n_{ВД пр}.

1. Работы, выполняемые в процессе эксплуатации

Регулировочные работы в системе управления компрессором могут, как правило, проводиться в процессе отладки двигателя после монтажа агр. НР-31 В.

Эти работы связаны с проверкой законов управления и проведением регулировок по смещению характеристик и изменению углов их наклона.

17.2.2. Проверки и регулировки системы управления компрессором

Отдельные регулировки приведены в пп.18.1.1, 18.1.2, 18.2 при рассмотрении систем управления КНД и КВД.

Порядок регулировок приведен в инструкции по эксплуатации.

Тема 18 Система предупреждения и ликвидации помпажа

18.1. Общая характеристика система предупреждения и ликвидации помпажа

Система предупреждения и ликвидации помпажа предназначена для защиты двигателя от помпажа (или перегрева двигателя) на дежурном и специальном режимах.

Система обеспечивает:

на дежурном режиме

• ранее обнаружение срывного режима, возникающего в компрессоре (или перегрева двигателя);

• ликвидацию неустойчивой работы двигателя;

• автоматическое восстановление исходного устойчивого режима;

на специальном режиме (при применении бортового оружия)

• кратковременное повышение запасов газодинамической устойчивости двигателя, опережающее воздействие на него струи горячих газов.

Раннее обнаружение срывного режима, возникающего в компрессоре, осуществляется за счет измерения уровня пульсаций давления воздуха за компрессором с помощью Т - образного насадка и сигнализатора помпажа (СПТ).

Признаком возникновения неустойчивой работы двигателя является также рост температуры газов перед и за турбиной. В этом случае срабатывание системы предупреждения и ликвидации помпажа происходит по сигналу «Перегрев двигателя», вырабатываемому электронным каналом управления температурой газа за турбиной КРД-99.

Основным управляющим воздействием на двигатель для ликвидации неустойчивой работы (по команде от сигнализатора помпажа или по сигналу «Перегрев двигателя») является кратковременное прекращение (отсечка) подачи топлива в основную камеру сгорания. При этом система автоматического управления двигателя обеспечивает и перевод двигателя на минимальный форсированный режим работы, если форсированный режим был включен.

Одновременно для облегчения вывода компрессора из срывного режима производится увеличение площади критического сечения реактивного сопла (для повышения К_УНД), уменьшение углов установки (прикрытие) НА КВД и закрылков ВНА КНД (для повышения К_УВД и К_УНД) и выдвижение панелей сверхзвукового воздухозаборника (для повышения его запаса устойчивости по помпажу).

Восстановление исходного режима работы двигателя происходит в результате автоматического возобновления подачи топлива в основную, а затем в форсажную камеру сгорания при работающих агрегатах запуска двигателя в воздухе, которые включаются заранее, в момент отсечки подачи топлива. Скорость восстановления исходного режима работы двигателя определяется программой подачи топлива автоматом приемистости.

Следует отметить, что отсечка подачи топлива, осуществляемая системой предупреждения и ликвидации помпажа на дежурном режиме, сопровождается снижением тяги двигателя, в целях обеспечения безопасности полетов на малых высотах и скоростях работа системы блокируется при числах М = М1 или высотах Н = Н1 км.

На специальном режиме (при применении бортового оружия) кратковременное предварительное повышение запаса газодинамической устойчивости двигателя осуществляется при нажатии боевой кнопки (БК) путем увеличения площади критического сечения сопла (для повышения К_УНД), уменьшения углов установки (прикрытия) НА КВД (для повышения К_УВД) и выдвижения панелей сверхзвукового воздухозаборника (для повышения его запаса устойчивости по помпажу). Как следует из изложенного, отсечка топлива на специальном режиме не используется – для избежания падения тяги двигателя на этом режиме. Если мероприятий по предварительному повышению запасов устойчивости компрессора и воздухозаборника на специальном режиме окажется недостаточно и возникает неустойчивая работа двигателя, то по команде от сигнализатора помпажа (или по сигналу «Перегрев двигателя») дополнительно производится отсечка топлива, то есть также как и при ликвидации помпажа на дежурном режиме.

Функциональная и принципиальная схема системы

предупреждения и ликвидации помпажа

Остановимся на структуре, составе и работе системы, используя укрепленную функциональную схему, предоставленную на рис. 19.1.

Система предупреждения и ликвидации помпажа выполнена на электронно-гидромеханической основе и включает в себя двигатель как объект управления, электронную и гидромеханическую части.

Электронная часть системы представлена блоком противопомпажной защиты и автоматического запуска на выбеге (БПЗ и АЗВ), входящего в состав КРД-99. Блок БПЗ и АЗВ работает совместно с сигнализатором помпажа (СПТ). При своей работе блок использует дополнительную информацию с борта самолета (от боевой кнопки (БК), сигнализаторов высоты (Н) и скорости (М) полета, концевого выключателя положения шасси), а также от системы обнаружения неисправностей (СОН), блока дискретных команд (БДК) и канала управления температурой газа Т , входящих в состав КРД-99. Последние две системы несут информацию о достижении соответствующих контрольных значений по частоте вращения (сигнал n_вд) и температуре газа (сигнал «Перегрев двигателя»).

Кроме того, блок БПЗ и АЗВ формирует сигналы и команды в бортовой регистратор полетной информации «Тестер-УМ», автомат пуска двигателя АПД-99, автоматический регулятор воздухозаборника АРВ-40, а также в гидромеханическую часть системы предупреждения и ликвидации помпажа.

Гидромеханическая часть системы представлена исполнительными устройствами перестройки заданных программ управления двигателя ( ), а также устройствами отсечки подачи топлива в ОКС (ОК – клапаном выключения двигателя с гидроблокировкой в НР-31) и ограничения форсированного режима (золотником ограничения положения штока гидрозамедлителя, обеспечивающего минимальный форсированный режим – в РСФ-31).

Названные выше устройства входят в состав соответствующих гидромеханических регуляторов, а также в системы управления расходом топлива в основной и форсажной камеры сгорания и скомпонованы в агрегатах НР-31, РТ-31, РСФ-31.

Гидромеханическая часть системы связана с электронной посредством электромагнитных клапанов ИМ-2, ИМ-3, ИМ-4, размещенных в гидромеханической части.

В руководстве по технической эксплуатации изделия 99 электромагнитные клапаны называют «исполнительные механизмы» (ИМ) в силу того, что они, по существу, являются исполнительными устройствами электронной части системы.

Работа системы предупреждения и ликвидации помпажа происходит следующим образом.

В дежурном режиме при появлении признаков помпажа от сигнализатора помпажа СПТ (или по сигналу «Перегрев двигателя» из канала управления Т ) блок БПЗ и АЗВ формирует команду «КI» на включение соответствующих устройств системы защиты двигателя от помпажа и восстановления исходного режима работы. Следует отметить, что команда «КI» выдается блоком БПЗ и АЗВ только при наличии сигналов по частоте вращения РВД (n_вд ³ 35%) от блока БДК и высоте полета НI (или скорости МI) от сигнализаторов с борта самолета.

При снятой блокировке по названным параметрам команда «КI» поступает в гидромеханическую часть системы на исполнительные механизмы:

• ИМ-2 (электромагнитный клапан перестройки заданных программ управления в НР-31 и в РСФ-31);

• ИМ-3 (электромагнитный клапан клапана выключения двигателя (КО) в НР-31);

• ИМ-4 (электромагнитный клапан минимального форсированного режима в РСФ-31), а также в систему управления воздухозаборником АРВ на выдвижение панелей, в АПД на включение встречного запуска (включение агрегата зажигания и подачи кислорода в ОКС), в ТЕСТЕР-УМ на регистрацию сигнала «ПОМПАЖ».

При включении ИМ-2 посредством исполнительных устройств перестройки программ и F происходит соответственно их смещение:

• программы в сторону уменьшения углов установки (прикрытие) ВНА КНД;

• программы в сторону уменьшения углов установки (прикрытие) НА КВД;

• программы F в сторону увеличения площади критического сечения РС.

При включении ИМ-3 посредством клапана КО и исполнительных устройств перестройки программ происходит смещение:

• программы (дублируя команду ИМ-2) в сторону уменьшения углов установки закрылков ВНА КНД;

• программы (дублируя команду ИМ-2) в сторону уменьшения углов установки НА КВД;

• программы n_вдз в сторону уменьшения расхода топлива через дозирующий кран (ДК) до уровня минимальной производительности;

• программы F (дублируя команду ИМ-2) в сторону увеличения площади критического сечения реактивного сопла.

При включении ИМ-4 посредством исполнительного устройства перестройки программы и золотника ограничения положения штока гидрозамедлителя

(в РСФ-31) происходит:

на форсированном режиме

• смещение программы в сторону увеличения ( ), что вызывает, соответственно, увеличение площади критического сечения реактивного сопла;

• перестройки программ F и G_ТФЗ до величин, соответствующих минимальному форсированному режиму работы;

на максимальном режиме

• смещение программы в сторону увеличения ( ),

В специальном режиме при поступлении с борта самолета сигнала БК (от боевой кнопки) блок БПЗ и АЗВ формирует команду «К2» на включение соответствующих устройств системы для кратковременного повышения запасов газодинамической устойчивости двигателя и воздухозаборника. Команда «К2» выдается блоком БПЗ и АЗВ только при наличии сигнала по частоте вращения КВД (n_вд ³ 35%) от блока БДК независимого от сигналов по высоте НI или скорости МI полета от сигнализаторов.

При снятой блокировке по n_вд команда «К2» поступает в гидромеханическую часть системы на исполнительный механизм ИМ-2, а также в систему управления воздухозаборником АРВ на выдвижение панелей.

При включении ИМ-2 на специальном режиме происходит такое же смещение программ , как и на рассмотренном дежурном режиме.

Если на специальном режиме во время действия команды «К2», несмотря на предварительное повышение запаса газодинамической устойчивости двигателя и воздухозаборника, произойдет помпаж двигателя. То блок БПЗ и АЗВ разрешит прохождение команды «КI» при n_вд ³ 35% для ликвидации помпажа и восстановления исходного режима работы двигателя. В этом случае (в отличие от дежурного режима) блокировки команды «КI» по сигналам высоты НI или скорости МI полета исключается.

В настоящее время в системе предупреждения и ликвидации помпажа закрылки ВНА КНД не задействованы.

Вот такая общая характеристика системы предупреждения и ликвидации помпажа. В последующих параграфах дана более подробная характеристика каждой из частей системы – электронной и гидромеханической. Функциональные схемы электронной части, принципиальная схема гидромеханической части системы приведены в приложении. Причем положения элементов гидромеханической части (рис. 19.7) соответствуют нерабочему состоянию, т.е. до срабатывания системы предупреждения и ликвидации помпажа.

18.2. Конструкция и принцип работы системы

предупреждения и ликвидации помпажа

18.2.1. Электронная часть системы предупреждения и ликвидации помпажа

Рассмотрим структуру, состав и работу электронной части системы предупреждения и ликвидации помпажа, представленной блоком БПЗ и АЗВ комплексного регулятора КРД-99, используя ее функциональную схему.

По функциональному назначению блок БПЗ и АЗВ можно разбить на два субблока:

• противопомпажной защиты (БПЗ);

• автоматического запуска на выбеге (АЗВ).

Каждый из субблоков включает в себя разное количество каналов.

Условимся «каналом» субблока БПЗ (или АЗВ) называть участок электронной схемы, ограниченный, с одной стороны, одним (или несколькими) входным сигналом субблока, определяющим работу различных его устройств, а с другой - выходными сигналами (командами) субблока, появление которых было вызвано действием первого, т.е. входного сигнала. При этом отдельные устройства, входящие в субблоки БПЗ и АЗВ, могут быть и общими для разных каналов.

В соответствии с принятым определением в субблоке БПЗ можно выделить три канала: два канала, функционирующих в дежурном режиме по сигналам от сигнализатора помпажа СПТ и от канала управления Т КРД-99 (сигнал «Перегрев двигателя»), и один канал – в специальном режиме по сигналу (команде) от боевой кнопки – БК). В субблоке АЗВ можно выделить один канал, функционирующий в дежурном режиме по сигналу (команде), сформированному по комплексу сигналов на входе его программного задающего устройства (ПЗУ АЗВ).

Дадим характеристику каждого из каналов, входящего в субблоки БПЗ и АЗВ.

Канал субблока БПЗ, функционирующий в дежурном режиме по сигналу от СПТ, включает в себя:

• измерительное устройство;

• два устройства временной задержки команды ВЗ (ВЗ₁, ВЗ₅);

• ряд логических устройств, реализующих две логические функции – дизъюнкции (ИЛИ₁, ИЛИ₂, ИЛИ₃, ИЛИ₅, ИЛИ₆) и конъюкции (И₁);

• три выходных устройства ВУ (ВУ₂, ВУ₃, ВУ₄).

Названные устройства обеспечивают:

• измерение сигнала от СПТ и выработку при определенных его значениях управляющей команды «К1»;

• временную задержку команды; похождение или непрохождение (блокировку) команды «К1» (в зависимости от дополнительных условий) в гидромеханическую часть системы предупреждения и ликвидации помпажа (на ИМ-2, ИМ-3, ИМ-4), а также в системы АПД-99 и АРВ-40.

Работа канала основана на принципе анализа уровня пульсаций давления воздуха за КВД, характерного для режима его неустойчивой работы. Для той цели служит измерительное устройство канала, включающее:

• приемник давления воздуха за КВД (Т - образный насадок);

• сигнализатор помпажа СПТ-88-2,2 Л;

• преобразователь сигналов;

• программное задающее устройство (ПЗУ БПЗ);

• элемент сравнения (компаратор).

Приемник давления воздуха (Т - образный насадок) предназначен для приема полного и статического давлений воздуха за КВД и передачи этих давлений в СПТ. Он является приемником перепада давлений, схема его представлена на рис.19.3

Принцип действия приемника давлений состоит в следующем. Приемное отверстие насадка направлено навстречу потоку, а приемное отверстие Б – по потоку. По знаку разности перепада давлений в каналах за отверстиями можно судить о направлении потока. В случае нарушения устойчивой работы компрессора и образования вращающихся срывных зон, в Т - образном насадке происходит периодическое изменение знака и величины перепада давлений на нем Р_СК (вследствие наличия обратных течений в срывных зонах). Приемник давления воздуха установлен в межлопаточном канале направляющего аппарата девятой ступени КВД.

Сигнализатор помпажа (СПТ) предназначен для преобразования величины и знака перепада давления ± Р_СК в электрический сигнал, передаваемый в субблок БПЗ.

Принцип действия СПТ (19.4) состоит в преобразовании величины перемещения мембраны, деформирующейся под действием перепада давлений от Т - образного насадка, в электрический сигнал с помощью индуктивного датчика.

Деформация мембраны через шток передается на якорь, при перемещении которого изменяются зазоры магнитных цепей катушек, а следовательно, изменяется и выходное напряжение СПТ, передаваемое в БПЗ.

Сигнализатор СПТ запитывается переменным напряжением с амплитудой U_ПИТ = 40 В и частотой f_пит = 5 кГц.

Выходное напряжение СПТ имеет две составляющие постоянную, пропорциональную среднему значению перепада Р_СК.СР., и переменную, пропорциональную пульсации давления Р_СК.П. (частотный диапазон пульсационной составляющей сигнала равен 10-150 Гц).

Преобразователь сигналов предназначен для выделения постоянной Р_СК.СР. и переменной Р_СК.П. составляющих сигнала, осуществляемого с помощью фильтров Ф1 и Ф2 (рис 19.2). Согласующее устройство служит для согласования выходного и входного сопротивлений преобразователя сигналов и «Тестера».

Для чего нужно выделение постоянной и переменной составляющих сигнала? Дело в том, что в качестве параметра (критерия), по которому судят о неустойчивой работе компрессора, в системе принята величина относительной пульсации потока воздуха, равная:

Операцию деления сигналов осуществляет делитель.

Программное задающее устройство ПЗУ БПЗ вырабатывает опорное (заданное) напряжение UA_З, пропорциональное величине относительной пульсации потока воздуха за КВД. Величина UA_З в зависимости от режима работы двигателя принимает два значения:

UА₃₁ = 0,3±0,1 при n_вд< 85%;

UA₃₂ = 0,6±0,1 при n_вд ³ 85%.

Элемент сравнения (компаратор) обеспечивает встречное включение напряжений от программного задающего устройства и преобразователя сигналов (делителя). Он представляет собой дифференциальный усилитель, усиливающий разность сигналов. При этом дальнейшая логика работы канала БПЗ принята такой, что определяющей является только отрицательная разность сигналов, т.е. когда

< 0, UА > UА_З.

При соблюдении этого условия измерительное устройство выдает управляющую команду «КI» для последующего воздействия на исполнительные механизмы соответствующих систем управления.

Дадим характеристику других элементов рассматриваемого канала субблока БПЗ.

Устройство временной задержки ВЗ₁ предназначено для задержки выдачи команды «КI». Время задержки составляет (0,25±0,025) с при n_вд < 85% и не более 0,05 с при n_вд 85%/

Далее в канале БПЗ идет ряд логических повторяющихся устройств, реализующих две логические функции – дизъюнкции (ИЛИ) и конъюкции (И).

Логические функции (ЛФ) представляют собой зависимость выходных переменных от входных. Вспомним их определения.

Дизъюнкция, логическая функция ИЛИ, иначе – логическая сумма, обозначаемая у = х₁ Ú х₂(у = х_{1 +} х₂), истинна (равна I – есть на выходе сигнал – команда), если истинно хотя бы одно из слагаемых (есть на одном из входов сигнал х₁ или х₂ = I).

Конъюкция, логическая функция И, иначе – логическое умножение, обозначаемая у = х₁ Ù х₂), истинна (равна I), если истинны все сомножители (есть на каждом из входов сигнал х₁ и х₂ – 1).

В соответствии со сказанным, логическое устройство ИЛИ₁ обеспечивает пропускные команды КI либо от канала, функционирующего по сигналу сигнализатора СПТ, либо от канала управления Т КРД-99 – по сигналу «Перегрев двигателя».

Логическое устройство И₁ (устройство блокировки) обеспечивает пропускные команды только при наличии на его оставшихся двух входах сигналов: от БДК (n_вд 35%) и от логического устройства ИЛИ₆, пропускающего на свой выход сигналы по высоте Н₁ (или М₁) полета или от боевой кнопки (БК). При невыполнении хотя бы одного из перечисленных условий команда блокируется, то есть не пропускается.

Дальнейшее похождение команды происходит по четырем цепям:

• первая, через логическое устройство ИЛИ₂ обеспечивает пропускание либо команды КI, либо – К2 от БК), выходное устройство ВУ₂ и далее в гидромеханическую часть системы на исполнительный механизм перестройки заданных программ управления (ИМ-2);

• вторая, через логическое устройство ИЛИ₃ (обеспечивает пропускание либо команды КI, либо команды АЗВ от ПЗУ АЗВ), выходное устройство ВУ₃ – на исполнительный механизм клапана выключения двигателя КО (ИМ-3);

• третья, через выходное устройство ВУ₄;

• на исполнительный механизм минимального форсированного режима (ИМ-4) и в систему АРВ;

• четвертая, через выходное устройство ВУ₄, логическое устройство ИЛИ₅ (обеспечивает пропускание либо команды КI, либо команды от ПЗУ АЗВ), устройство временной задержки ВЗ₅ – в систему АПД. Устройство ВЗ₅ обеспечивает выполнение двух функций: пропускание команды «КI» в систему АПД без временной задержки; отключение от АПД канала субблока АЗВ (в случае прохождения через устройство ИЛИ₅ команды от ПЗУ АЗВ) через 8 с после прохождения команды.

Другим каналом субблока БПЗ, функционирующим в дежурном режиме, является канал защиты двигателя от перегрева. Работа канала происходит по сигналу «Перегрев двигателя», поступающему от канала управления Т КРД-99.

По составу канал защиты двигателя от перегрева, за исключением измерительного устройства и временной задержки ВЗ₁, аналогичен каналу БПЗ, функционирующему по сигналу от СПТ.

Вследствие этого работа каналов также аналогична.

Третьим каналом субблока БПЗ является канал, функционирующий в специальном режиме по команде от боевой кнопки (БК).

Прохождение команды от БК происходит по трем цепям:

• первая, через логическое устройство ИЛИ₂, выходное устройство ВУ₂ – на исполнительный механизм перестройки заданных программ управления (ИМ-2);

• вторая, непосредственно в систему АРВ;

• при этом, устройство временной задержки ВЗ₆ обеспечивает время действия команды «К2» от БК, равное 4 с (не менее);

• третья, через логическое устройство ИЛИ₆ (обеспечивает пропускание команды от БК, при этом, блокировки по высоте НI (или МI) полета выключаются), логическое устройство и далее на устройства, функционирующие по команде «КI».

Эта цепь работает в том случае, когда во время действия команды от БК произойдет помпаж, то есть на первом входе логического устройства И₁ появится команда «К₁». В этом случае названная цепь обеспечит ее прохождение на соответствующие исполнительные механизмы и системы (при наличии сигнала «n_вд ³ 35%» от БДК).

Субблок АЗВ, как отмечалось выше, представлен одним каналом, функционирующим по комплексу параметров на его входе.

Канал субблока АЗВ включает: программное задающее устройство ПЗУ АЗВ, устройство временной задержки ВЗ₃, а также ряд устройств, принимающих участие и в работе каналов субблока БПЗ.

К таким устройствам относятся: два логических устройства (ИЛИ₃, ИЛИ₅); выходное устройство ВУ₃; устройство временной задержки ВЗ₅. Назначение этих устройств давалось при рассмотрении состава и работы каналов субблока БПЗ. Назначение устройств ПЗУ АЗВ и ВЗ₃ следующее.

Программное задающее устройство ПЗУ АЗВ обеспечивает формирование управляющей команды (27 В) при наличии на его входе сигналов: « _руд МГ» и «ШАССИ УБРАНО» с борта самолета; «n_вд < 55% и «n_вд < 53%» от БДК; «нормальная работа датчика n_вд» из системы обнаружения неисправностей (СОН) КРД-99.

Устройство временной задержки ВЗ₃ обеспечивает пропускание команды (27 В) от ПЗУ АЗВ на ИМ-3, а затем, через время, равное (0,5-0,8) с, ее блокировку (непропускание), что приведет к отключению ИМ-3.

Прохождение команды от ПЗУ АЗВ происходит по двум цепям:

• первая, через устройство временной задержки ВЗ₃, логическое устройство ИЛИ₃, выходное устройство ВУ₃ – на исполнительный механизм клапана выключения двигателя (КО) в НР-31 (ИМ-3);

• вторая, через логическое устройство ИЛИ₅, устройство временной задержки ВЗ₅ – в систему АПД.

В целом работа канала субблока АЗВ происходит следующим образом.

При поступлении с борта самолета сигнала « И «ШАССИ УБРАНО», исправной работе датчика n_вд и при наличии сигналов из БДК «n_вд < 55%» и

«n_вд < 53%» ПЗУ АЗВ по первой цепи – через устройство временной задержки ВЗ₃ включает на время, равное (0,5-0,8) с, исполнительный механизм ИМ-3, а по второй цепи – через устройство временной задержки ВЗ₅ выдает команду в АПД. Время задержки снятия команды с АПД, обеспечиваемое ВЗ₅, составляет ~ 8 с.

18.2.2. Гидромеханическая часть системы предупреждения

и ликвидации помпажа

Гидромеханическую часть системы можно разбить на две части:

(принципиальная схема рис.19.7)

• преобразующую;

• исполнительную.

К первой части отнесем устройства, непосредственно воспри­нимающие команды ("К1" или "К2") в виде постоянного напряжения от КРД и преобразующие их в соответствующие давления жидкости. К таким устройствам относятся электрогидравлические преобразователи (усилители), представленные исполнительными механизмами: ИМ-2, ИМ-3, ИM-4.

Ко второй части системы отнесем устройства, непосредственно обеспечивающие реализацию преобразованных команд, выражающуюся в перестройке соответствующих программных задающих устройств различных систем автоматического управления двигателя и в срабатывании дополнительных гидромеханических устройств. К таким устройствам относятся:

• исполнительные устройства (гидроцилиндры) перестройки программных задающих устройств регуляторов ВНА КНД (на рис. 19.7 - позиция 20), НА КВД (26), F _{КР. min} (14);

• исполнительное устройство перестройки ПЗУ регулятора π_Т^* (11, клапан перестройки);

• исполнительное устройство (гидроцилиндр) регулятора n _вд (3);

• усилительное устройство (29) распределителя топлива (РТ);

• усилительное устройство - клапан (4) выключения двигателя (КО) с гидроблокировкой (6).

Рассмотрим работу гидромеханической части системы предупреждения и ликвидации помпажа при поступлении на неё команд "K1" или "К2" от электронной части системы (от КРД).

Итак, при возникновении помпажа или превышении температуры Т _т* электронная часть системы (КРД) выдаёт команду "K1" в гидромеханическую часть системы (как отмечалось, команда "K1" поступает также в системы АПД, АРВ, Тестер). Команда "K1" (в виде постоянного напряжения) поступает на исполнительные механизмы ИМ-2, ИМ-3, ИМ-4, вызывая их срабатывание.

Исполнительный механизм ИМ-2 открывает подвод топлива от РПД (1) в управляемые полости поршней исполнительных устройств перестройки: ПЗУ HА КВД (26) и ПЗУ ВНА КНД (20). Поршень (26) перемещается до упора (27 - винт регулировки перестройки) и через систему рычагов воздействует на золотник усилительного устройства управления гидроцилиндрами НА КВД (28), что приводит к повороту лопаток НА КВД на уменьшение расхода воздуха через КВД. Поршень (20) перемещается до упора (21) и через рычаг (22), штангу (23), рычаг (24) воздействует на золотник усилительного устройства управления гидроцилиндрами ВНА КНД (25), что приводит к повороту закрылков ВНА КНД на уменьшение расхода воздуха через КНД.

Одновременно при включении ИМ-2 топливо от РПД (1) подаётся в РСФ к поршню исполнительного устройства перестройки ПЗУ F _{КР. min} (14). Поршень, сжимая пружину (13), перемещается вверх до упора (12) и через водило (18), шестерню дифференциала (19), кулачок ошибки (15) и рычаг (16) воздействует на втулку-ползушку (17) усилительного устройства управления гидроцилиндрами реактивного сопла. Втулка (17) смещается вверх от положения, заданного РУД, на величину, обеспечивающую необходимое смещение программы F _{КР. min.} Программа управления, задаваемая объемным кулачком (31), смещается в сторону увеличения площади критического сечения реактивного сопла.

Исполнительный механизм ИМ-3 открывает подвод топлива от РПД (1) в управляемую полость золотника усилительного устройства - клапана (4) выключения двигателя (КО). Золотник, перемещаясь вверх до упора, открывает:

• слив из управляемой полости поршня исполнительного устройства (3, гидроцилиндр) регулятора частоты вращения РВД. Поршень перемещается до упора минимальной производительности (2);

• подачу топлива от качающего узла (30) шестеренного насоса в управляемую полость золотника усилительного устройства (29) распределителя топлива. Золотник отсекает подачу топлива в ОКС, что приводит к уменьшению n _нд и n _вд;

• подачу топлива от РПД в управляемые полости поршней исполнительных устройств перестройки программных задающих устройств: ВНА КНД (20), НА КВД (26) и F _{КР. min} (14), дублируя команды исполнительного механизма ИМ-2. Работа исполнительных устройств перестройки ПЗУ: ВНА КНД, НА КВД и F _{КР. min} рассматривалась выше (при срабатывании ИМ-2).

После снятия команды "K1" с ИМ-2, ИМ-3 (их обесточивание) все элементы гидромеханической части системы предупреждения и ликвидации помпажа возвращаются в исходное положение. Скорость восстановления исходного режима работы двигателя определяется программой подачи топлива автоматом приемистости.

Если исполнительный механизм ИМ-3 после снятия команды "K1" остаётся во включённом положении, систему отключит золотник гидрореле (6). Золотник под давлением топлива РПД, поступающего через дроссельный пакет (5), перемещается вверх, перекрывая:

• слив из управляемой полости поршня исполнительного устройства регулятора

n _вд (3);

• подвод топлива от РПД в управляемые полости поршней исполнительных устройств перестройки ПЗУ ВНА КНД (20), ПЗУ НА КВД (26) и ПЗУ F _{КР. min} (14);

• подачу топлива от качающего узла (30) в управляемую, полость золотника усилительного устройства (29) распределителя топлива (РТ). Происходит восстановление исходного режима работы двигателя.

Исполнительный механизм ИМ-4 открывает подвод топлива от РПД в управляемую полость поршня золотника ограничения хода штока (9) гидрозамедлителя (8). При этом топливо поступает через верхнюю проточку золотника (9). Вследствие разности площадей поршня золотника (9), он перемещается вверх до того положения, при котором золотник (9) перекрывает линию подвода топлива от РПД через верхнюю проточку. Шток гидрозамедлителя (8) установится в положение минимального форсированного режима независимо от положения РУД в диапазоне форсированных режимов.

Одновременно при включении ИМ-4 топливо от РПД подаётся в сильфон исполнительного устройства перестройки ПЗУ регулятора π_Т^* (11). Сильфон расширяется и штоком отжимает клапан перестройки, открывая канал выпуска воздуха через жиклер (10). Давление воздуха, поступающего к мембране(7) измерительного устройства регулятора π_Т, уменьшается. Регулятор перестраивается на поддержание увеличенного по отношению к настроенному π_Т^*, следовательно, большего критического сечения сопла.

Максимальное время выдачи команды "K1" равно 5±1 с., после чего она снимается и блокируется, а исполнительные механизмы блокируются в выключенном состоянии. Повторная выдача команды "K1" может быть осуществлена только после выключения на 0,5-1с., системы и последующего её включения специальным выключателем.

На специальном режиме (применение бортового оружия) при нажатии боевой кнопки электронная часть системы (КРД) выдает команду "К2" в гидромеханическую часть системы (как отмечалось, команда "К2" поступает также в системы АРВ, Тестер). Команда "К2" (в виде постоянного напряжения) поступает на исполнительный механизм ИМ-2, вызывая его срабатывание. В результате происходит перестройка ПЗУ: ВНА КНД, НА КВД и F _{КР. min}. Работа исполнительных устройств перестройки программных задающих устройств рассматривалась выше.

Тема 19 Система формирования сигналов для задания режимов работы двигателя

19.1. Общая характеристика системы формирования задающих сигналов (сфзс)

Система формирования сигналов (СФС) обеспечивает:

• управление режимами работы двигателей из кабины самолета;

• согласованное изменение задающих воздействий по частоте вращения n_НД.З, температуре , частоте вращения n_ВД.З, расходу топлива в форсажной камере сгорания G_ТФ.З в зависимости от требуемого режима работы двигателя и условий полета;

• изменение настройки регулятора и ограничителя минимальной площади критического сечения реактивного сопла;

• формирование сигналов, характеризующих условия полета и режимы работы двигателя;

• логическую обработку и селектирование проходящих сигналов;

• выдачу управляющих сигналов на исполнительные устройства электроавтоматики.

Выполнение перечисленных функций обеспечивает следующие устройства:

• рычаг управления двигателем /РУД/;

• механизм объединенного управления /МОУ/;

• комплексный регулятор двигателя /КРД/;

• автомат запуска двигателя /АПД/;

• кнопка «Запуск»;

• выключатель «Дублирующий запуск в воздухе»;

• боевая кнопка /БК/;

• выключатель питания блока противопомпажной защиты /БПЗ/;

• выключатель «Аварийное выключение форсажа»;

• программные задающие устройства /ПЗУ/ перечисленных выше автоматических управляющих устройств;

• сигнализаторы температуры воздуха на входе в двигатель, газа за турбиной, давление воздуха за КНД и КВД, появление помпажа, барометрической высоты и числа М полета /для СПЛП/;

• электромагнитные клапаны Э-1, Э-2, Э-3, Э-4, Э-5, Э-6, Э-7, Э-8, Э-9.

Рычаг управления двигателем, расположенный в кабине самолета, кинематически связан с механизмом объединенного управления в двигателе, который обеспечивает взаимодействие топливной и электрической автоматики. Через механизм объединенного управления перемещение РУД передается на стоп-кран, ПЗУ регулятора n_ВД, ПЗУ регулятора , ПЗУ регулятора G_ТФ, ПЗУ ограничителя F_КР, мин. Кроме того, микровыключатели, расположенные в механизме управления выдают дискретные команды о режимах «МГ» и «М».

Автомат запуска двигателя выдает электрические сигналы по времени на включение агрегатов пуска при запусках двигателя на земле и в воздухе. Начало вступления его в работу обеспечивается нажатием кнопки «Запуск», включением выключателя «Дублир. запуск в воздухе», системой автоматизированного запуска.

Блок дискретных команд /БДК/, входящий в КРД, выдает электрические команды на АПД для обеспечения запуска двигателя на земле и в воздухе. Назначение КРД и выполняемые им функции описаны выше.

При включении выключателя «Аварийное выключение форсажа» выдается сигнал на закрытие форсажного крана.

Программные задающие устройства АУУ формируют заданные значения управляемых величин и управляющих факторов.

Датчики обеспечивают формирование следующих сигналов:

• ДЧВ – 2500 – по частоте вращения РНД;

• ДЧВ – 2500 – по частоте вращения РВД;

• ДТ - 211 - по температуре воздуха на входе в двигатель;

• ТДК – командного давления топлива, характеризующего температуру воздуха на входе в двигатель;

• СПТ - 88 - появления помпажа двигателя для включения в работу системы ликвидации помпажа;

• ДАТ - 4 – по давлению воздуха за компрессором;

• Т - 99 – по температуре газа за турбиной;

• ДПИ – 1500 – запуска форсажной камера.

Электромагнитные клапаны, будучи исполнительными устройствами электроавтоматики, предназначены:

• Э–1 – для управления дозирующим краном от регуляторов n_НД;

• Э–2 – для управления хвостовиками лопаток ВНА КНД при работе основной АС;

• Э–3 – для управления лопатками НА КВД при работе систем предупреждения и ликвидации помпажа (СПЛП);

• Э–4 – для настройки гидропривода ДК на меньший расход топлива в основную камеру сгорания при работе системы ликвидации помпажа;

• Э–5 – для обеспечения подачи топлива от дозатора при запуске форсажной камеры сгорания;

• Э–6 – для обеспечения площадки «Минимальный форсаж» при запуске форсажной камеры сгорания;

• Э-7 – для обеспечения «броска» топлива в основную камеру сгорания от РТ;

• Э-8 – для автоматического прикрытия створок реактивного сопла при посадке летательного аппарата;

• Э-9 – для аварийного выключения форсированных режимов.

19.2. Конструкция и принцип работы системы

формирования задающих сигналов

19.2.1. Формирование сигналов для запуска двигателя

Запуск двигателя на земле осуществляется постановкой РУД из положения «Стоп» в положение «МГ» и нажатием кнопки «Запуск». При этом включается в работу АПД, системы раскрутки и зажигания. На 17-й секунде с АПД (или при n_ВД = 15% от КРД) поступает электрический сигнал на «бросок» топлива РТ. На 20-й секунде эта команда снимается. Топливо в ОКС дозируется ТАЗ до n_ВД = 40% и автоматом приемистости при дальнейшем росте частоты вращения РВД. При достижении частоты вращения n_ВД значения, соответствующего настройке регулятора, автомат приемистости выключается и двигатель выходит на установившийся режим МГ.

Двигатель оборудован системой автоматического запуска в воздухе (АЗВ), которая автоматически запускает его в полете без вмешательства летчика. Принцип действия основан на том, что в случае самопроизвольного снижения частоты вращения РВД ниже 53% КРД-99А включает клапан КО на 0,5-0,8 с и выдает команду на агрегат зажигания ОКС и клапан кислородной подпитки; двигатель автоматически запускается.

Кроме системы АЗВ, запуск двигателя в полете может осуществляться системой ликвидации помпажа и восстановления исходного режима, а также от РУД и системы «Дублирующий запуск в воздухе».

При запуске двигателя от РУД он должен быть установлен на упор «Стоп» с последующим его перемещением в любое положение от «МГ» до «М». Надежность запуска обеспечивается на частотах вращения выбега по n_ВД ³ 30%. Двигатель может не запуститься, если частота вращения авторотации РВД будет меньше 15%.

Запуск двигателя в полете от РУД осуществляется в следующей последовательности: при установке РУД из положения «СТОП» в любое положение выше упора «МГ» от микровыключателя, установленного на РУД, подается электрическая команда на включение автомата запуска АПД-99, который включает на время, равное 20 с агрегат зажигания ОКС и клапан кислородной подпитки. При n_ВД < 3 на время с включается клапан «броска» топлива.

Запуск в полете от дублирующей системы производится включением выключателя «Дублир. запуск в воздухе» после установки РУД на упор «МГ». При этом включается на с клапан «броска» на n_ВД < 35% и на все время запуска агрегат зажигания и клапан кислородной подпитки. После выполнения запуска выключатель «Дублир. запуск в воздухе» должен быть выключен.

19.2.2. Формирование сигналов на дроссельных режимах

Изменение режима работы от малого газа до максимального режима производится перемещением РУД в диапазоне от = 10-15^о (площадка малого газа по лимбу НР) до = 65-71^о (площадка «Максимал»).

При этом осуществляется перенастройка регулятора частоты вращения n_ВД в соответствии с программой управления n_ВД =n_ВД(

На дроссельных режимах гидромеханический регулятор n_ВД поддерживает заданную частоту вращения воздействием на расход топлива в основной камере сгорания.

19.2.3. Формирование сигналов на максимальном и форсированных режимах

При установке РУД на площадку «Максимал» обеcпечивается настройка гидромеханического регулятора n_ВД в КРД-99А. С этого момента управляемая величина будет находиться под контролем КРД. Выбран такой закон управления, что до =288К – регулируется n_нд. (под контролем КРД), а при >288К регулируется (под контролем КРД).

Получая сигналы от датчиков n_НД (ДЧВ-2500), (Т-99) и (ДТ-211), КРД осуществляет управление дозирующим краном агр. НР-31В при помощи электромагнитного клапана Э-1.

Управление идет по одному из законов: n_НД = n_НД ( ),

Регулятор (с воздействием на F_КР) поддерживает .

При превышении давления воздуха за компрессором предельного значения (равного 36 1.2 кгс/см²), ограничитель обеспечит направление дозирующим краном таким образом, чтобы не превышало предельного значения.

Описанный выше характер управления n_НВ и сохраняется и при перемещении РУД в область форсированных режимов (75-81^о по лимбу РСФ - площадка минимального форсированного режима; 111 - 117 ^о – площадка полного форсированного режима).

Кроме этого, происходит запуск ФК сгорания и дозирование топлива гидромеханическим регулятором в соответствии с законом G_ТФ.З = G_ТФ.З ( Управление запуском форсажной камеры осуществляется с помощью блока управления форсажом (БУФ) агр. КРД. Включение форсажа производится установкой РУД в любое положение в области форсированных режимов и контролируется по загоранию светосигнализатора «Форсаж», характерному толчку и нарастанию скорости (в полете). При установке РУД в указанное положение обеспечивается подвод топлива (в РСФ) к сигнализатору давления МСТ. Сигнализатор вырабатывает сигнал «ВФ» («Включение форсажа»), который подается в БУФ. При наличии сигнала n_ВД ³ 85% (из БДК) БУФ осуществляет запуск форсажной камеры сгорания (с помощью Э-5) при значениях площади критического сечения реактивного сопла и расходе топлива в форсажной камере сгорания, соответствующих минимальному форсированному режиму (с помощью Э-6). После фактического запуска камеры по сигналу от датчика ДПИ-1500 электромагнитные клапаны Э-5 и Э-6 отключаются. При выключении выключателя «Аварийное выключение форсажа» выдается сигнал на Э-9, с помощью которого обеспечивается закрытие форсажных кранов и прикрытие створок реактивного сопла.

На случай отказа КРД предусмотрено ограничение диапазона его воздействия на расход топлива в основной камере сгорания при n_ВД > 84 . При этом происходит переход на работу гидромеханической системы управления со снижением настройки регулятора n_ВД до требуемого значения.

На форсированных режимах поддерживается то же значение что и на максимальном режиме. F_{КР МИН.} изменяется в соответствии с законом:

F_{КР МИН} = F_{КР МИН} (

Тема 20. Крепление двигателя к летательному аппарату и его замена

20.1. Крепление двигателя к летательному аппарату (ла)

Двигатель крепится к самолетным узлам в двух поясах. Передний пояс крепления находится в районе переходного корпуса (шп.№38), задний – в районе фронтового устройства форсажной камеры (шп.№45, шп.№45а).

Передний пояс включает два основных узла V и IV крепления двигателя. В заднем поясе расположен задний узел крепления VI.

Основные узлы V и IV выполнены в виде кронштейнов, установленных в горизонтальной плоскости на переходном корпусе со сферическими вкладышами, в которые входят эксцентрично расположенные на шкворнях цапфы. Эксцентрично расположенные цапфы обеспечивают снятие технологических напряжений в узлах при установке двигателя самолета. Шкворни закреплены в соответствующих узлах на фюзеляже. Через эти узлы передаются на самолет суммарные осевая и радиальная силы, крутящий момент и изгибающие моменты, действующие в горизонтальной плоскости. Наружный узел IV удерживает также двигатель от боковых перемещений с помощью стяжного болта, соединяющего шкворень со сферическим вкладышем.

Задний узел VI крепления двигателя включает в себя кронштейн, приваренный к профилированному шпангоуту на корпусе ФК, и регулируемую тягу, присоединенную к силовой балке фюзеляжа. Тяга участвует в передаче радиальных сил на фюзеляже

20.1.1. Проверка положения элементов и узлов крепления двигателя

В процессе эксплуатации, при выполнении регламент­ных работ через 24 _-1⁺²| месяцев производится проверка поло­жения элементов и узлов крепления двигателя относительно планера.

При этом контролируется:

1. подвижность переходной проставки (перемещая ее вперед-назад на 5-10 мм) (Рис. 191);

2. зазоры:

• между буртиками цапфы со стяжным болтом и торцом шаровой опоры должен быть зазор 4±0,2 мм (рис.191);

• между буртиками цапфы, расположенной на внутреннем борту двигательного отсека и торцом шаровой опоры должен быть зазор 8,5±4 мм (рис 191);

прилегание без зазора упругих элементов реактивного сопла к законцовке хвостового кока;

зазоры между проушинами тяг и вилками кронштейнов на двигателе и самолете. Допустимый зазор между тягой и вилкой кронштейна самолета не менее 2,5 мм., а между проушиной тяги и вилкой кронштейна двигателя не менее 1 мм.