- •Экзамен эрао Вопрос № 6 Авиационные тахометры
- •Вопрос №7 Принцип работы аппаратуры контроля вибрации турбин силовых установок и коробок самолётных агрегатов
- •Вопрос № 8 Назначение, классификация и принцип действия приборов для измерения расхода и количества топлива.
- •Вопрос № 9 Расходомеры.
- •Вопрос № 10 Топливомеры.
- •Вопрос №11 Приборы для указания положения элементов ла.
- •Вопрос №12 Приборы для измерения времени и перегрузок, сигнализаторы уровня и давления топлива.
- •Вопрос № 13 Вопрос № 14 Вводная часть
- •Особенности технической эксплуатации приборов и систем контроля силовых установок Особенность эксплуатации авиационных манометров.
- •Вопрос № 15 Особенности технической эксплуатации топливоизмерительных систем
- •Вопрос № 16 Требования, предъявляемые к системам запуска
- •Вопрос № 17
- •Вопрос № 18
- •Авиационные свечи
- •Вопрос №19
- •Вопрос № 20 Низковольтные системы зажигания с полупроводниковыми свечами
- •Вопрос № 21 Основные этапы запуска
- •Вопрос № 22 Основные способы запуска гтд. Особенности автономного запуска авиадвигателей
- •Вопрос № 23 Управление процессом запуска ад
- •Вопрос № 24 Системы управления процессом запуска гтд
- •Вопрос № 25 Система запуска двигателя Аи-24: состав, программы управления, характеристики и работа
- •Вопрос № 26 Система запуска двигателя тв 3-117: состав, программы управления, характеристики и работа
- •Вопрос № 27,28 Правила технической эксплуатации систем запуска гтд и электрического зажигания топлива
- •Вопрос № 29 Назначение, классификация систем управления режимами работы и регулирования параметров силовых установок.
- •Вопрос № 30
- •Вопрос № 31
- •Вопрос № 32 Электрические системы ограничения частоты вращения роторов гтд
- •Вопрос № 33
- •Вопрос №34 Электрические устройства противопомпажных систем
- •Вопрос № 39 Способы управления электрифицированных систем входными устройствами трд
- •Вопрос № 40???? Вопрос № 41 Система автоматического управления всережимным воздухозаборником по величине степени сжатия воздуха в компрессоре πк
- •Вопрос № 42 Электрические устройства систем управления воздухозаборниками по величине приведенной частоты вращения ротора гтд
- •Вопрос № 43 Введение
- •Общие сведения система всережимного флюгирования лопастей воздушного винта
- •Вопрос № 44 Состав электрической схемы системы всережимного флюгирования лопастей воздушного винта
- •Вопрос № 45 Принудительный ввод лопастей винта во флюгерное положение
- •Вопрос № 46 Автоматический ввод лопастей винта во флюгерное положение при уменьшении продолжительности крутящего момента
- •Вопрос № 47 Автоматическое флюгирование лопастей винта от датчиков по отрицательной тяге и предельным оборотам
- •Вопрос № 48 Частичное флюгирование. Вывод лопастей из флюгерного положения
- •1.1. Электромеханические поплавковые топливомеры.
- •1.2. Емкостные топливомеры.
- •Вопрос № 52
- •Вопрос № 53 Вопрос № 54
- •Автоматы управления выработкой топлива по замкнутой схеме
- •Вопрос № 55 Системы централизованной заправки топливом
- •2.1. Централизованная заправка топливом
- •2.2. Дозаправка самолета топливом в воздухе
- •Вопрос № 56 Расходомеры суммарного и мгновенного расхода топлива
- •Заключение
- •Вопрос № 63 Назначение и классификация бортовых устройств регистрации полётных данных
- •Вопрос № 64 Назначение и классификация наземных автоматизированных систем обработки полётной информации
- •Заключение
- •Вопрос № 65 Назначение и устройство бортовой системы регистрации параметров полета сарпп-12дм
- •Вопрос № 66 Работа бортовой системы регистрации параметров полета сарпп-12дм
- •Вопрос № 67 Назначение и устройство магнитной системы регистрации параметров полетов мсрп-12-96
- •Вопрос № 68 Работа бортовой системы регистрации параметров полета мсрп-12-96
- •Вопрос №69
- •Вопрос № 73 . Техническое обслуживание мсрп-12-96
- •Вопрос № 74 Техническое обслуживание самописца к3-63
Вопрос № 30
Принцип построения электрических и электронных систем управления режимами работы и регулирования параметров силовых установок
Системы управления расходом топлива различных типов ГТД отличаются большим многообразием схем и особенностями реализации основных принципов регулирования. С целью их краткого анализа ниже рассмотрены упрощенные структурные схемы систем управления подачей топлива наиболее распространенных типов двигателей.
2.1. Двухвальный ТРДД с основным топливным насосом управляемой производительности (рис. 1)
В качестве управляемого параметра для равновесных режимов данного двигателя принята частота вращения ротора высокого давления nвд, программу стабилизации которой выполняет регулятор nвд=const, воздействуя на основной топливный насос (ОТН) через сервомотор (СМ), изменяющий положение управляющего органа (УО) (обычно наклонной шайбы плунжерного насоса).
Рис. 1. Схема двухвального ТРДД с основным топливным насосом управляемой производительности |
Такое воздействие на производительность ОТН приводит к изменению расхода топлива GT, поступающего в двигатель через дроссельный кран (ДК) и дозирующую иглу ДИ автомата приемистости.
Режим работы двигателя задают вручную с помощью РУД, который изменяет проходное сечение ДК на увеличение или уменьшение подачи топлива и перенастраивает регулятор nвд=const на соответствующую этому режиму частоту вращения.
Ограничение неуправляемых параметров ТРДД на их максимальных уровнях (предельно допустимых по условиям прочности и устойчивой работы узлов двигателя) осуществляют ограничители температуры газа перед турбиной Т3, частоты вращения ротора низкого давления nнд и полного давления воздуха за компрессором рк*. Данные ограничители в случае превышения параметрами своих максимальных значений оказывают приоритетное воздействие на сервомотор ОТН, который перемещает управляющий орган УО в направлении уменьшения подачи топлива к форсункам до тех пор, пока какой-либо из ограничиваемых параметров не уменьшится ниже предельно допустимого уровня. Это сопровождается снижением управляемого параметра nвд, в результате чего тяга двигателя станет меньше заданной положением РУД величины.
На переходных режимах подачей топлива управляет автомат приемистости (АП), обеспечивая необходимое соответствие между количеством подаваемого топлива и расходом воздуха через камеру сгорания таким образом, чтобы время переходного процесса было минимальным при условиях устойчивой работы узлов двигателя (компрессора, камеры сгорания) и безопасного (в смысле прочности) прогрева и охлаждения его деталей. АП измеряет расход воздуха по косвенным параметрам (nвд, рк*) и оказывает в соответствии с их изменением управляющее воздействие на сервомоторы ОТН и дозирующей иглы (ДИ), изменяя подачу топлива в двигатель по оптимальным законам независимо от скорости перемещения РУД при разгоне или сбросе газа.
В процессе запуска управление подачей топлива к рабочим форсункам осуществляет топливный автомат запуска (ТАЗ), который аналогично автомату приемистости обеспечивает оптимальное соответствие между расходами воздуха и топлива на всех этапах процесса. ТАЗ измеряет расход воздуха по величинам давления воздуха за компрессором р2 и в атмосфере рн, а расход топлива — по величине его давления рт за дроссельным краном. При избыточном расходе топлива ТАЗ перепускает его избыток в магистраль низкого давления (на вход в ОТН), в результате чего к форсункам поступает строго необходимое количество топлива для обеспечения запуска за минимальное время при устойчивой работе компрессора, а также без превышений температуры газа перед турбиной и частот вращения роторов. После запуска двигателя ТАЗ прекращает перепуск топлива под действием возросшего давления воздуха за компрессором рк, выключаясь из работы, а в работу вступает регулятор nвд =const, выполняя заданную программу управления на режиме малого газа.
В схеме, приведенной на рис. 1, как и на других нижеследующих рисунках, в магистрали дозированного топлива для простоты не показан автоматический распределитель топлива (APT) по контурам рабочих форсунок.
2.2. Двухвальный ТРДД с основным топливным насосом неуправляемой производительности (рис. 2)
Программу управления расходом топлива на равновесных режимах данного двигателя выполняет регулятор nBfl=const, воздействуя через автомат приемистости АП на сервомотор СМ, который в нужном направлении изменяет проходное сечение дозирующей иглы ДИ.
Рис. 2. Схема системы управления расходом топлива двухвального ТРДД с ОТН неуправляемой производительности |
При любом положении ДИ клапан перепада давления КПД поддерживает заданный перепад давления топлива на ней путем перепуска избыточного количества топлива с выхода из ОТН на его вход. Изменение проходного сечения ДИ при сохранении перепада давления на ней обеспечивает возможность направленного изменения подачи топлива в двигатель.
Режим работы двигателя задают вручную с помощью РУД, который перенастраивает регулятор nвд=const на соответствующую этому режиму частоту вращения и перемещает ограничитель хода дозирующей иглы (ОГХ), осуществляющий ограничение минимального расхода топлива при заданном положении РУД.
Ограничители неуправляемых параметров Тг*, пнд и рк* воздействуют на сервомотор дозирующей иглы, уменьшающий ее проходное сечение и подачу топлива к форсункам в случае превышения каким-либо из параметров своего максимально допустимого значения.
Топливный автомат запуска (ТАЗ) измеряет расход воздуха по косвенным параметрам (рк и рн) в соответствии с их изменением осуществляет подпитку магистрали дозированного топлива таким образом, чтобы время запуска было минимальным при устойчивой работе компрессора и без превышения температуры газа и частот вращения роторов.
2.3. Трехзальный ТРДД с основным топливным насосом неуправляемой производительности (рис. 3)
Для трехвального ТРДД с большой степенью двухконтурности наиболее удобным управляемым параметром является суммарная степень повышения давления воздуха в компрессоре πк∑, имеющая достаточно
Рис. 3. Схема системы управления расходом топлива трехвального ТРДД с ОТН неуправляемой производительности |
Для равновесных режимов работы данного ТРДД принята программа стабилизации суммарной степени повышения давления воздуха в компрессоре, которую выполняет регулятор πк∑=const, воздействуя через автомат приемистости на сервомотор дозирующей иглы и изменяя ее проходное сечение. При любом проходном сечении дозирующей иглы регулятор перепада давления (РПД) поддерживает на ней перепад давления топлива, зависящий от величины πк∑, путем перепуска избыточного количества топлива с выхода из ОТН в магистраль входа.
Режим работы двигателя зависит от положения РУД, связанные с которым механизмы перенастраивают регулятор πк∑ =const на соответствующую задаваемому режиму величину πк∑ и перемещают ограничитель хода ОГХ дозирующей иглы. Ограничители частот вращения роторов вентилятора пв и высокого давления пвд воздействуют на регулятор перепада давления, увеличивая обратный перепуск топлива через него и уменьшая тем самым подачу топлива в двигатель в случае превышения на максимальном режиме параметрами пв или пвд своих предельно допустимых по условиям прочности роторов значений. По такому же принципу работает ограничитель температуры газа перед турбиной Тг*, но ограничиваемая им величина не постоянна, как в предыдущих случаях, а зависит от положения РУД, который через задатчик ЗДК изменяет максимально допустимую температуру в соответствии с изменением режимов работы ТРДД. Это позволяет не только сохранить заданные запасы прочности деталей турбины на максимальном режиме, но и обеспечить достаточные запасы газодинамической устойчивости компрессора на всех дроссельных (пониженных) режимах.
На переходных режимах управление подачей топлива осуществляет автомат приемистости АП, через который регулятор πк∑=const воздействует на сервомотор дозирующей иглы при разгоне и сбросе газа. В зависимости от величины πк∑ АП изменяет скорость увеличения или уменьшения подачи топлива, обеспечивая протекание переходных процессов по оптимальным законам.
Топливный автомат запуска ТАЗ, сопоставляя на всех этапах процесса расход топлива GT с величиной πк∑, характеризующей расход воздуха, оказывает управляющее воздействие на сервомотор дозирующей иглы, который перемещает ее на увеличение подачи топлива к рабочим форсункам с оптимальными скоростями, позволяющими вывести двигатель на режим малого газа за минимальное время при нормальном протекании рабочего процесса в проточной части.
2.4. Одновальный ТВД с основным топливным насосом управля- емой производительности (рис. 4)
Для улучшения тяговых характеристик и КПД воздушных винтов применяют винты с изменяемыми углами установки лопастей φвв, т. е. с изменяемой потребной мощностью их привода. Поскольку располагаемую мощность ТВД можно изменить только подачей топлива, используя с целью сохранения баланса мощностей совместно с φвв второй управляющий фактор — расход топлива GT, — для этих двигателей необходимо применять два управляемых параметра, в качестве которых обычно принимают частоту вращения ротора пР, пропорциональную частоте вращения винта, и температуру газа перед турбиной Тг*. Управление частотой вращения осуществляют воздействием на φвв, а температуру газа изменяют подачей топлива.
Программу стабилизации заданной частоты вращения ротора ТВД (одинаковой на всех его основных режимах) выполняет по замкнутой схеме регулятор nP=const, изменяя через гидроусилитель (ГУ) угол установки лопастей воздушного винта φвв. На режиме малого газа этот регулятор выключен из работы так как винт установлен на упор минимального шага, а стабилизацию частоты вращения ротора осуществляет регулятор nMr=const, воздействуя на сервомотор СМ, который через управляющий орган УО изменяет производительность ОТН и подачу топлива к форсункам.
Рис. 4. Схема системы управления расходом топлива одновального ТВД с ОТН управляемой производительности |
Режим работы ТВД изменяют вручную с помощью РУД, который через автомат приемистости АП по определенной программе перенастраивает регулятор перепада давления РПД, поддерживающий заданный положением РУД перепад давления топлива на дозирующей игле ДИ путем изменения производительности ОТН. Проходное сечение ДИ зависит от воздействующего на ее сервомотор СМ автомата высотно-скоростной корректировки АВСК при изменении полного давления воздуха на входе в двигатель рв. Программа настройки РПД на заданный режим и характеристика АВСК подобраны таким образом, чтобы на основных рабочих режимах (при nP=const) подача топлива к форсункам обеспечивала поддержание температуры газа перед турбиной Тг* на близких к оптимальным постоянных уровнях независимо от условий полета.
Очевидно, что точность вышеуказанной (программной) стабилизации температуры газа перед турбиной невысока, поэтому в системе управления расходом топлива данного двигателя предусмотрен ограничитель величины Тг*, который, косвенно измеряя ее по температуре газа за турбиной Тт * и атмосферному давлению рн. осуществляет слив дозированного топлива в магистраль низкого давления в случае возможного превышения температурой Тг* максимально допустимого по условиям прочности деталей турбины значения.
Для предохранения от перегрузок деталей редуктора в ТВД применяют ограничитель крутящего момента Мкр, который в случае превышения Мкр максимально допустимого значения (при взлете и наборе высоты на взлетном режиме в условиях низких TH) открывает частичный слив дозированного топлива в магистраль низкого давления, уменьшая его подачу к форсункам. Ограничитель крутящего момента поддерживает постоянную мощность двигателя от земли до расчетной высоты и обеспечивает таким образом заданную высотность ТВД при относительно небольшом расходе топлива на максимальных режимах.
Топливный автомат запуска осуществляет согласование расхода топлива с расходом воздуха через двигатель (измеряя их по косвенным параметрам) путем изменения производительности ОТН и подачи топлива к форсункам по оптимальному закону.
2.5. Вертолетный турбовальный двигатель с основным топливным насосом неуправляемой производительности (рис. 5)
Данный двигатель, так же как и ТВД, имеет два управляющих фактора — расход топлива GT и угол установки лопастей несущего винта φHB
-
Рис. 5. Схема системы управления расходом топлива вертолетного ГТД с ОТН неуправляемой производительности
Однако в отличие от ТВД для него значительно сложнее решить задачу автоматического управления средним циклическим шагом несущего винта по замкнутой схеме из-за больших размеров винта и инерционности его элементов. Поэтому во многих случаях угол установки лопастей <рнв изменяют вручную с помощью рычага «ШАГ - ГАЗ» через механизм объединенного управления МОУ и гидроусилитель ГУ.
В качестве основного управляемого параметра для турбовального двигателя принимают частоту вращения ротора свободной турбины nст, пропорциональную частоте вращения винта. Программу ее стабилизации на одинаковом для всех основных рабочих режимов уровне выполняет регулятор nCT=const, изменяющий с помощью сервомотора СМ проходное сечение дозирующей иглы ДИ, на которой КПД поддерживает заданный перепад давления путем перепуска избыточного количества топлива с выхода из ОТН на его вход. Режим работы двигателя в диапазоне режимов функционирования регулятора nCT=const можно изменить загрузкой винта (фнв) с помощью рычага «ШАГ - ГАЗ», что будет приводить к изменению подачи топлива, температуры газа перед турбиной компрессора и мощности свободной турбины.
На глубоких дроссельных режимах, в том числе и на режиме малого газа, регулятор nCT=const из работы выключен, а управление расходом топлива осуществляет регулятор частоты вращения ротора турбокомпрессора птк, который поддерживает заданную положением рычага «ШАГ - ГАЗ» величину птк на постоянном уровне, воздействуя через автомат приемистости АП на сервомотор дозирующей иглы, изменяющий ее проходное сечение и подачу топлива в камеру сгорания. На повышенных режимах механизм объединенного управления МОУ выключает из работы регулятор nTK=const, в результате чего рычаг «ШАГ - ГАЗ» может воздействовать только на загрузку несущего винта, изменяя фнв. При переводе рычага «ШАГ - ГАЗ» в положение максимального режима МОУ вновь включает в работу регулятор пТК, который при этом обеспечивает ограничение максимальной частоты вращения ротора турбокомпрессора путем перемещения дозирующей иглы в сторону уменьшения подачи топлива в случае превышения величиной nТК предельно допустимого уровня.
Ограничители температуры газа перед турбиной Tг и степени повышения давления воздуха в компрессоре πк при выходе этих параметров за максимально допустимые границы подают управляющие сигналы на сервомотор дозирующей иглы, направленные на уменьшение подачи топлива в двигатель.
В рассматриваемом ГТД предусмотрено ограничение максимального расхода топлива с целью ликвидации избыточной мощности на малых высотах, что необходимо для предохранения от перегрузок деталей трансмиссии и редуктора вертолета, а также для обеспечения заданной высотности двигателя при относительно небольшом расходе топлива на максимальных режимах. Ограничитель GT измеряет расход в магистрали дозированного топлива и перепускает его избыток на вход в основной топливный насос.
Топливный автомат запуска данного двигателя управляет подачей топлива путем изменения проходного сечения дозирующей иглы по оптимальному закону.
Вывод: cистемы управления расходом топлива различных типов ГТД отличаются большим многообразием схем и особенностями реализации основных принципов регулирования.