Программа регулирования двигателя

Двигатель АИ-25 выполнен по двухвальной схеме, что принципиально предполагает возможность выбора в качестве регулируемых параметров частоты вращения n_НД ротора низкого давления, частоты вращения n_ВД ротора высокого давления и температуры газа перед турбиной Т_Г^*_.

При этом следует учитывать, что АИ-25 имеет неизменяемую геометрию проточной части (F_C=const). В этих условиях для регулирования двигателя можно использовать единственное регулирующее воздействие – подачу топлива G_T в камеру сгорания. Соответственно, в качестве регулируемого параметра может быть выбрана только одна из указанных величин: n_НД, n_ВД или Т_Г^*. Это означает, что для поддержания заданного режима работы двигателя может использоваться одна из следующих возможных программ регулирования:

а). n_НД = const;

б). n_ВД = const;

в). Т_Г^* = const.

Для самолета большой высотности и сравнительно небольших дозвуковых скоростей полета наиболее рациональной является программа n_ВД = const, как обеспечивающая наибольшую тягу двигателя в стартовых условиях и при малых скоростях полета. Именно эта программа выбрана в качестве основной программы регулирования двигателя АИ-25 на основных режимах его работы. Однако практически эта программа реализуется только при положительных температурах наружного воздуха. При пониженных температурах^[1] система регулирования переключается на программу G_T = const.

 

Необходимость перехода на данную программу обусловлена характером изменения нерегулируемых параметров двигателя (n_НД и Т_Г^*) при изменении внешних условий, скоростей и высот полета. Наибольшее влияние на параметры рабочего процесса двигателя оказывает изменение полной температуры воздуха на входе в двигатель.

При понижении полной температуры приведенная частота вращения роторов двигателя возрастает, результатом чего является «затяжеление» (увеличение углов атаки рабочих лопаток) ротора КВД при одновременном «облегчении» (уменьшении углов атаки) ротора КНД. Иначе говоря, потребная работа L_КВД ротора КВД возрастает, а потребная работа L_КНД ротора КНД уменьшается. В этих условиях система регулирования для обеспечения программы n_ВД = const автоматически увеличивает подачу топлива в камеру сгорания, следствием чего является возрастание температуры газа перед турбиной и, соответственно, увеличение располагаемой работы L_ТВД турбины высокого давления. Однако одновременно с этим происходит и пропорциональное увеличение располагаемой работы L_ТНД турбины низкого давления^[2], что в итоге приводит к интенсивному возрастанию частоты вращения ротора НД.

Таким образом, реализация программы n_ВД = const в условиях понижения полной температуры на входе в двигатель вызывает монотонное возрастание расхода топлива, температуры газа перед турбиной и частоты вращения ротора НД (см. рис. 1). Поскольку при этом увеличивается расход воздуха через двигатель и общая степень повышения давления в компрессоре, то и тяга двигателя будет непрерывно возрастать. Одновременно с этим происходит и увеличение углов атаки рабочих лопаток последних ступеней КВД, т. е. смещение рабочей точки на характеристике компрессора к границе помпажа.

Из сказанного следует вывод, что сохранение постоянства частоты вращения ротора ВД при пониженных температурах наружного воздуха может привести к потере газодинамической устойчивости компрессора или (и) к недопустимому возрастанию тепловых и механических нагрузок на детали двигателя (в первую очередь – на узел турбины ВД и ротор НД).

Рис. 1. Зависимости расхода топлива, частот вращения роторов и тяги двигателя от температуры воздуха при р_Н = 760 мм.рт.ст.

 

При переходе на программу G_T = const располагаемая подача топлива в двигатель во всем диапазоне полетных условий оказывается ниже величины, потребной для поддержания постоянства частоты вращения роторов ВД и НД.. В результате этого уменьшение температуры наружного воздуха будет приводить к непрерывному снижению как температуры газа перед турбиной, так и частот вращения роторов двигателя (рис. 1).

При этом поддержание постоянства заданного режима работы при неизменных полетных условиях обеспечивается за счет собственной устойчивости двигателя. Изменение полетных условий влечет за собой и изменение подачи топлива, потребной для поддержания режима. Увеличение высоты полета, например, сопровождается уменьшением расхода воздуха через двигатель, в связи с чем потребная подача топлива в двигатель уменьшается. Игнорирование этого обстоятельства, т. е. сохранение постоянства располагаемой подачи топлива в камеру сгорания, приведет к неконтролируемому росту температуры газа и частот вращения роторов. Для исключения данного явления в системе регулирования АИ-25 предусмотрена автоматическая коррекция расхода топлива в соответствии с изменением полного давления на входе в двигатель. С уменьшением (при увеличении высоты или скорости полета), например, система регулирования автоматически перенастраивает топливную аппаратуру на уменьшение подачи топлива. При этом следует учитывать, что перенастройка топливной аппаратуры на изменение располагаемого расхода топлива означает, кроме всего прочего, смещение температурной границы переключения системы регулирования с программы n_ВД = const на программу G_T = const . Если, например, на взлетном режиме при стандартом атмосферном давлении ( ) этот переход осуществляется при температуре наружного воздуха t_H = 15˚ C, то при давлении (соответствует высоте полета 4 км.) температура перехода смещается до t_H = - 10˚ C. При повышенных давлениях наружного воздуха, соответственно, температурная граница перехода смещается в зону больших значений t_H. (рис.2).

Рис. 2. Зависимости расхода топлива и частоты вращения ротора ВД на взлетном режиме от температуры воздуха при различных давлениях окружающей среды:

а – при р_Н = 462 мм.рт.ст.

б – при р_Н = 760 мм.рт.ст.

в – при р_Н = 780 мм.рт.ст.

 

Таким образом, весь диапазон условий эксплуатации двигателя АИ-25 на основных полетных режимах (0, 85 номинала, номинальный, взлетный) может быть разделен на две зоны:

- зону постоянной частоты вращения ротора ВД;

- зону переменной частоты вращения ротора ВД.

В первой зоне система регулирования работает по программе

n_ВД = const, а во второй зоне -

Фактическая частота вращения ротора ВД во второй зоне на разных режимах и при различных давлениях и температурах наружного воздуха определяется по графикам (или при помощи спецлинейки). Образец графика для определения частоты вращения ротора ВД показан на рисунке 3.

 

 

Рис. 3. Зависимости частоты вращения ротора ВД на взлетном и номинальном режимах от давления и температуры окружающей среды:

.

 

При работе двигателя на режиме малого газа указанная выше программа регулирования не может быть использована, так как в условиях пониженных температур или (и) повышенных давлений наружного воздуха ее реализация приводит к уменьшению частоты вращения роторов двигателя. Это, в свою очередь, отрицательно сказывается на таком свойстве двигателя, как собственная устойчивость.

Поэтому в качестве основного закона регулирования на малом газа принята программа: n_ВД =53±1, 5% = const.

При реализации данной программы в условиях пониженного расхода воздуха через двигатель (повышение температуры наружного воздуха, увеличение высоты полета) система регулирования перенастраивает топливную аппаратуру на соответствующее уменьшение подачи топлива. При определенных внешних условиях подача топлива достигает некоторого значения , которое является минимально допустимым по условиям устойчивого горения смеси в камере сгорания (примерно 185 кг/ч). Начиная с этого момента система регулирования переходит на программу При этом дальнейшее повышение температуры воздуха или увеличение высоты полета будет сопровождаться возрастанием частоты вращения ротора ВД. На высоте полета Н = 6 км частота вращения ротора ВД на малом газе должна быть не менее 60%.

 

Рис. 4. Зоны постоянной и переменной частот вращения ротора высокого давления при работе на режиме «малый газ»

.

 

Таким образом, диапазон условий эксплуатации двигателя на режиме малого газа, как и на основных полетных режимах, также разделяется на две зоны;

- зону постоянной частоты вращения ротора ВД (программа регулирования n_ВД =53±1, 5% = const.);

- зону переменной частоты вращения ротора ВД (программа регулирования )

Положение границы перехода зависит от конкретных условий эксплуатации двигателя и определяется по графику, приведенному на рис. 4 (линия а-а).

При работе двигателя на неустановившихся режимах (запуск, приемистость) система регулирования дозирует подачу топлива в двигатель по оптимальному закону, обеспечивающему протекание переходного процесса при максимально возможной температуре газа и, соответственно, за минимальное время. При этом должны исключаться такие последствия неправильной дозировки, как:

- недопустимый заброс температуры газа перед турбиной;

- нарушение устойчивости горения топлива в камере сгорания;

- нарушение газодинамической устойчивости (помпаж) компрессора;

- «зависание» или чрезмерно медленное изменение частоты вращения роторов.

При запуске двигателя дозирование подачи топлива осуществляется в соответствии с изменением физической частоты вращения ротора ВД, т. е. по программе: . При изменении полетных условий подача топлива дополнительно корректируется в соответствии с изменением давления на входе в двигатель.

На режимах разгона (приемистости) система регулирования работает по принципу замедления сигнала на перенастройку топливной аппаратуры, т.е по программе: , где τ – время. При этом время приемистости при переводе двигателя с режима «малый газ» до режима «взлет» должно составлять:

- на земле – не более 15 с.;

- в полете – не более 12 с.

1. Принципы регулирования подачи топлива в камеру сгорания

Основу системы автоматического регулирования составляет система регулирования подачи топлива, упрощенная схема которой показана на рис. 5. Подача топлива от насоса высокого давления (НВД) к коллектору топливных форсунок осуществляется через топливный регулятор, основные элементы которого расположены между входным обратным клапаном (ОК) и запорным клапаном (ЗК).

Рис. 5. Функциональная схема системы регулирования подачи топлива.

Внутри топливного регулятора общая магистраль нагнетания разделяется на три параллельные ветви, по которым топливо подается к расположенным в них дозирующим устройствам:

- основной дозирующей игле (ДИ);

- дозирующей игле автомата запуска (ДИ_АЗ);

- клапану минимального расхода (КМР).

После дозирующих устройств все три ветви вновь объединяются перед стоп-краном (СК) в общую магистраль, после чего дозированное топливо через открытый СК и запорный клапан поступает в коллектор форсунок.

В результате общее количество топлива, поступающего в камеру сгорания, будет определяться суммарной пропускной способностью ДИ, ДИ_АЗ и КМР.

Количество топлива, поступающего в камеру сгорания через КМР. является постоянной величиной, не зависящей ни от режима работы двигателя (положения РУД), ни от полетных условий. Подача топлива через другие две ветви, определяется положением ДИ и ДИ_АЗ.

При этом положение основной ДИ задается положением РУД или сигналом, поступающим на сервомеханизм (СМ) дозирующей иглы от регулятора частоты вращения ротора высокого давления (РЧВ_ВД), а на сервомеханизм ДИ_АЗ управляющий сигнал поступает от гидромеханического датчика (ГМД) в виде переменного командного давления топлива р_Т.ком, пропорционального квадрату частоты вращения ротора ВД.

Производительность (пропускная способность) основной дозирующей иглы, как и дозирующей иглы автомата запуска, находится в прямой зависимости от двух основных факторов^[3]:

- площади дозирующего сечения F_дс, задаваемой положением иглы;

- перепадом давлений на дозирующем сечении: ,

где:

- давление топлива в магистрали нагнетания перед дозирующей иглой (давление недозированного топлива);

- давление топлива в магистрали за дозирующей иглой (давление дозированного топлива).

Принцип дозировки заключается в том, что при перемещении дозирующей иглы величина перепада давлений на ее дозирующем сечении поддерживается постоянной, в результате чего подача топлива в двигатель будет определяться исключительно величиной F_дс . Способ поддержания постоянства перепада определяется типом установленного в системе насоса высокого давления. В топливной системе АИ-25 используется нерегулируемый НВД шестеренного типа. При этом насос подбирается таким образом, чтобы на всех режимах работы он имел достаточный запас производительности^[4], гарантирующий надежное питание двигателя топливом при любых полетных условиях. В этом варианте поддержание осуществляется путем перепуска части топлива из магистрали нагнетания обратно на вход в насос высокого давления. Перепуск осуществляется через клапан перепада давлений (КПД), установленный в системе параллельно НВД. Сигнал на изменение слива топлива подается на КПД от регулятора перепада давлений (РПД), входящего в состав топливного регулятора.

Рассмотрим совместную работу РПД и КПД на конкретном примере, когда система должна перенастроиться на увеличение подачи топлива. В этом случае ДИ получает сигнал от РУД или РЧВ_ВД на увеличение площади дозирующего сечения. При этом перепад давлений на сечении ДИ падает. Фиксируя отклонение перепада от заданного значения, РПД выдает сигнал клапану перепада на уменьшение слива топлива из магистрали нагнетания до тех пор, пока значение перепада не восстановится до исходного значения. В результате подача топлива в двигатель возрастет строго пропорционально увеличению площади дозирующего сечения иглы.

При изменении полетных условий топливный регулятор, в соответствии с программой регулирования, должен корректировать подачу топлива в двигатель. Принципиально коррекция может осуществляться двумя способами:

- изменением положения (F_дс) дозирующей иглы при сохранении постоянства перепада давлений;

- изменением величины перепада давлений при неизменном положении дозирующей иглы.

В системе регулирования двигателя АИ-25 принят второй способ коррекции. РПД постоянно контролирует величину полного давления на входе в двигатель и при его изменении выдает корректирующий сигнал КПД на изменение перепада давлений. При увеличении высоты полета, например, РПД дает команду КПД на некоторое увеличение слива топлива из магистрали нагнетания, перенастраивая его, тем самым, на поддержание меньшего перепада давлений. Таким образом, настройка РПД может быть представлена выражением:

Управление режимами работы двигателя осуществляется синхронной перенастройкой основной дозирующей иглы и регулятора частоты вращения ротора ВД при перемещении РУД.

При этом задающее устройство основной дозирующей иглы настроено таким образом, что при стандартных атмосферных условиях подача топлива , заданная положением РУД, точно соответствует подаче топлива, потребной для поддержания на данном режиме. Принципиально необходимость в регуляторе частоты вращения в этих условиях отсутствует.

В условиях повышенных температур или (и) пониженных давлений наружного воздуха (т. е. в зоне постоянной частоты вращения ротора ВД) ротор КВД «облегчается», в результате чего становится больше, чем подача топлива , потребная для поддержания постоянства его частоты вращения. При этом управление дозирующей иглой берет на себя РЧВ_ВД, «срезая» избыточную подачу топлива и поддерживая частоту вращения ротора ВД, определенную его задающим устройством ( ).

В условиях низких температур или (и) повышенных давлений наружного воздуха (т. е. в зоне переменной частоты вращения ротора ВД) наблюдается обратное явление – настройка дозирующей иглы оказывается ниже , необходимой для поддержания частоты вращения , определенной задающим устройством РЧВ_ВД. В данной ситуации РЧВ_ВД выключается из работы и подача топлива в двигатель будет определяться только положением иглы, заданном РУД.

Таким образом, можно сделать следующий вывод:

- в зоне постоянной частоты вращения ротора ВД подача топлива в двигатель (положение дозирующей иглы) определяется регулятором частоты вращения ротора ВД. Воздействие РУД на положение дозирующей иглы в этом диапазоне заблокировано;

- в зоне переменной частоты вращения ротора ВД подача топлива в двигатель определяется только положением дозирующей иглы, заданном РУД. Воздействие на ДИ со стороны РЧВ_ВД отсутствует.

 

2. Конструкция и работа агрегатов системы топливопитания и автоматического регулирования

Все основные устройства системы топливопитания и автоматического регулирования, обеспечивающие подачу топлива к основным и пусковым форсункам и дозирование топлива в соответствии с условиями эксплуатации, расположены в двух агрегатах (рис. 6 на вкладке):

- блок топливных насосов (агрегат 760Б);

- топливный регулятор (агрегат 762МА).

3.1. Блок топливных насосов 760Б

Блок топливных насосов выполняет следующие функции:

- предварительное повышение давления топлива, поступающего из внешней топливной системы;

- подачу топлива с высоким давлением в основную и пусковую топливные магистрали;

- тонкую очистку подаваемого в магистрали топлива;

- ограничение максимального давления топлива в магистрали нагнетания;

- поддержание постоянного давления в пусковой топливной магистрали;

- дозирование подачи топлива на всех режимах по командам от регулятора перепада давлений, расположенного в агрегате 762МА (позиция 26 на рис. 6);

- прекращение подачи топлива в двигатель на любом режиме.

В состав агрегата (рис. 7) входит центробежный подкачивающий насос 5, шестеренный насос высокого давления 6, фильтр тонкой очистки 7, клапан предельного давления 8, клапан перепада давлений топлива 3, клапан пускового топлива 2, клапан предельного давления пускового топлива 1, электромагнитный клапан аварийного останова 4.

Центробежный подкачивающий насос 5 повышает давление топлива, поступающего из внешней топливной системы, до 3 ÷ 3, 5 кгс/см², что обеспечивает бескавитационную работу насоса высокого давления в высотных условиях. От подкачивающего насоса топливо по внешней магистрали подается в топливно-масляный агрегат (ТМА), откуда подогретое топливо поступает на вход в насос высокого давления.

Шестеренный насос высокого давления 6 – подает топливо в магистраль нагнетания с давлением на выходе до 95 кгс/см² . Непосредственно от насоса топливо поступает к топливному фильтру и клапану предельного давления.

Шариковый клапан предельного давления 8 рассчитан на максимальное давление 95 кгс/см² . В случае превышения данного значения клапан открывается и перепускает часть топлива из магистрали нагнетания в полость всасывания в насоса высокого давления.

 

 

 

Рис. 7. Принципиальная схема блока топливных насосов.

1 - клапан предельного давления пускового топлива; 2 – клапан пускового топлива; 3 – клапан перепада давлений топлива; 4 – электромагнитный клапан МКТ-20 аварийного останова двигателя; 5 – подкачивающий насос; 6 - насос высокого давления; 7 – фильтр тонкой очистки; 8 – клапан предельного давления.

 

 

Фильтр тонкой очистки 7 обеспечивает очистку топлива со степенью фильтрации 20 ÷ 25 мкм. В состав фильтра входит шариковый клапан, который перепускает в двигатель неочищенное топливо в случае засорения фильтра. Открытие клапана происходит при возрастании перепада давлений на фильтре до

3±0, 5 кгс/см².

За фильтром тонкой очистки топливо распределяется по трем направлениям:

- в топливный регулятор 762МА и далее в коллектор топливных форсунок;

- к клапану пускового топлива и далее в пусковую топливную магистраль;

- к клапану перепада давлений.

Клапан пускового топлива 2 предназначен для поддержания постоянства перепада давлений на пусковых топливных форсунках:

Δ р_пф = р_пуск.- р_в,

где:

_- р_пуск - давление топлива в пусковой магистрали;

- р_в - давление воздуха в камере сгорания (при запуске р_в ≈ р_Н).

Положение клапана задается мембраной, которая снизу нагружена усилием от затяжки пружины и от давления наружного воздуха. Верхняя полость мембраны сообщена через клапан 2 с магистралью нагнетания и, одновременно, через жиклер постоянного сечения – со сливом. При неработающем двигателе клапан под действием пружины полностью открыт. В начальный момент запуска верхняя полость мембраны быстро заполняется топливом, поскольку пропускная способность клапана значительно превышает пропускную способность сливного жиклера. Под действием возрастающего давления р_пуск мембрана прогибается вниз, а клапан, соответственно, прикрывает подвод топлива в пусковую магистраль. При достижении заданного перепада давлений на мембране устанавливается равновесие сил, в результате чего клапан стабилизируется в положении, при котором подвод топлива в пусковую магистраль уравновешивается сливом через нерегулируемый жиклер. Таким образом, в пусковой магистрали при работающем двигателе всегда будет поддерживаться постоянный перепад давлений, гарантирующий надежный розжиг камеры сгорания при любых полетных условиях.

При открытии электромагнитного клапана пускового топлива (позиция 53 на рис. 6) давление в пусковой магистрали кратковременно падает, что немедленно компенсируется увеличением производительности клапана пускового топлива. В момент закрытия электромагнитного клапана давление в пусковой магистрали резко возрастает, что приводит к закрытию клапана пускового топлива. Если при этом давление достигнет предельного значения (3, 5 кгс/см²), срабатывает клапан 1, перепускающий часть топлива в магистраль слива.

Клапан перепада давлений 3 выполняет роль основного регулирующего органа механизма дозирования топлива. Непосредственным назначением клапана является поддержаниезаданного перепада давлений на дозирующих сечениях основной дозирующей иглы и дозирующей иглы автомата запуска топливного регулятора (позиции, соответственно, 43 и 34 на рис. 6).

Принцип работы клапана заключается в регулировании слива топлива из магистрали нагнетания в полость всасывания насоса высокого давления.

Положение клапана задается величиной давления топлива в его пружинной (по схеме – левой) полости. С одной стороны пружинная полость через калиброванное осевое отверстие в поршне клапана и через дроссельный пакет соединена с подводом топлива из магистрали нагнетания, а с другой стороны – со сливными полостями топливного регулятора через струйный жиклер регулятора перепада давлений (РПД). На установившихся режимах работы двигателя и при неизменных полетных условиях слив топлива через струйный жиклер РПД уравновешивается подводом топлива через осевое отверстие клапана. При этом давление в пружинной полости поддерживается постоянным, а клапан находится в равновесии, обеспечивая постоянный слив топлива из магистрали нагнетания. При отклонении перепада давлений на дозирующей игле от заданного значения (≈ 4 кгс/см²) РПД соответствующим образом изменяет и величину давления в пружинной полости клапана. При уменьшении перепада, (например, при увеличении дозирующего сечения иглы) РПД прикрывает слив из пружинной полости клапана. Это вызывает смещение клапана вправо (по схеме) и уменьшение слива топлива из магистрали нагнетания. Соответственно и давление топлива в магистрали нагнетания будет возрастать до тех пор, пока перепад давлений на дозирующей игле не восстановится до исходного значения. В этот момент РПД стабилизирует слив из пружинной полости и клапан перепада занимает новое равновесное положение.

Электромагнитный клапан аварийного останова 4 обеспечивает аварийное выключение двигателя по электрическому сигналу, независимо от положения РУД. Узел клапана состоит жиклера (седло клапана) и электромагнита МКТ-20 с подвижным сердечником, на торце которого установлен клапан. При обесточенном электромагните его сердечник вместе с клапаном под действием пружины прижимается к седлу, отсекая при этом пружинную полость клапана перепада давлений (3) от полости слива. При подаче питания на электромагнит его сердечник втягивается и соединяет полость пружины клапана (3) со сливом. В результате клапан перепада давлений смещается в крайнее левое положение, закольцовывая магистраль нагнетания НВД с полостью всасывания. При этом давление топлива в магистрали нагнетания падает до 4÷ 5 кгс/см², что приводит к закрытию запорного клапана топливного регулятора (позиция 44 на рис. 6) и прекращению подачи топлива в коллектор форсунок.

3.2. Топливный регулятор 762МА

Приводной топливный регулятор (рис. 6) обеспечивает дозирование подачи топлива в двигатель на всех режимах его работы совместно с агрегатом 760Б и электронной системой ограничения температуры газа за турбиной.

3.2.1. Основные функции регулятора:

- дозирование подачи топлива при запуске двигателя;

- дозирование подачи топлива при приемистости и сбросе газа;

- задание режима работы двигателя по расходу топлива или частоте вращения ротора КВД;

- автоматическое поддержание заданного режима работы двигателя путем стабилизации частоты вращения ротора КВД или расхода топлива;

- корректировка подачи топлива по высоте и скорости полета;

- ограничение минимального расхода топлива при запуске и на основных режимах работы;

- ограничение предельной частоты вращения ротора КВД;

- «срезка» подачи топлива в двигатель по сигналу от электронной системы ограничения температуры газа за турбиной;

- выдача электрического сигнала на отключение воздушного стартера на заданной частоте вращения ротора КВД при запуске;

- выдача управляющих сигналов на закрытие клапанов перепуска воздуха (КПВ) на заданной частоте вращения ротора КВД;

- прекращение подачи топлива по механической команде от РУД.

 

3.2.2. Устройство и принцип работы регулятора

Количество топлива, поступающего через топливный регулятор в коллектор форсунок, определяется положением (настройкой) трех его основных элементов (рис. 6):

- основной дозирующей иглы (43);

- дозирующей иглы автомата запуска (34);

- клапана минимального расхода топлива (31).

К основной дозирующей игле (ДИ) и к дозирующей игле автомата запуска (АЗ) топливо подводится от блока насосов через обратный клапан (47) топливного регулятора, рассчитанный на избыточное давление 1, 5±0, 5 кгс/см². Одновременно с этим недозированное топливо по обводному каналу регулятора (минуя обратный клапан) поступает к клапану минимального расхода (КМР). Пройдя дозирующие сечения ДИ, дозирующей иглы АЗ и КМР, дозированное топливо через открытый стоп-кран (40) поступает к запорному клапану (44) топливного регулятора. При достижении избыточного давления в магистрали дозированного топлива 6+0, 5 кгс/см² запорный клапан открывает подачу топлива в коллектор форсунок.

Таким образом, подача топлива в двигатель в каждый момент времени определяется суммарной пропускной способностью (производительностью) КМР, АЗ и ДИ.

При этом производительность КМР задается исходной настройкой регулятора и является величиной постоянной, не зависящей ни от положения органов управления двигателем, ни от полетных условий. Величина минимального расхода устанавливается на таком уровне, который гарантирует устойчивость процесса горения в камере сгорания на любом режиме работы двигателя и при любых полетных условиях.

Производительность дозирующей иглы АЗ изменяется только в процессе запуска от минимального значения до некоторой максимальной величины, которая достигается при выходе двигателя на режим «малый газ». В дальнейшем на всех режимах производительность АЗ сохраняется неизменной, вплоть до выключения двигателя. Увеличение производительности дозирующей иглы АЗ в процессе запуска происходит в соответствии с нарастанием физической частоты вращения ротора КВД. Сигналом для изменения положения дозирующей иглы является изменение командного давления топлива , поступающего к АЗ от гидромеханического датчика (ГМД) частоты вращения ротора КВД (11). При этом величина командного давления находиться в прямой зависимости от квадрата физической частоты вращения ротора КВД:

Производительность основной ДИ регулируется на режимах от малого газа до взлетного включительно. Управляющий сигнал на перемещение ДИ формируется путем изменения слива топлива из командной полости сервопривода ДИ (полость «К» на рис. 8) через специальную магистраль управления.

При управлении режимами производительность ДИ исходно задается рычагом управления двигателем 38, который посредством валика и профилированного кулачка 41 связан с ползуном, установленным на золотнике ДИ. Перемещение РУД и связанного с ним ползуна приводит к изменению слива топлива из полости «К» (через внутренний канал золотника ДИ). Тем самым формируется сигнал на поддержание определенного расхода топлива: .

Одновременно с изменением настройки ДИ перемещение РУД вызывает синхронное изменение настройки центробежного регулятора (РЧВ_ВД) частоты вращения ротора КВД (10). Настройка РЧВ_ВД осуществляется при помощи профилированного кулачка 51, поворот которого приводит к изменению положения рычага обратной связи 15, регулирующего слив топлива из полости «К» через струйный жиклер.

Таким образом формируется сигнал на поддержание определенной частоты вращения ротора КВД:

В конечном итоге производительность дозирующей иглы будет зависеть от конкретных условий эксплуатации двигателя.

В условиях, когда подача топлива заданная положением РУД ( ), оказывается недостаточной для поддержания частоты вращения ротора КВД, заданной настройкой центробежного регулятора ( ), фактическая подача топлива в двигатель будет определяться исключительно положением РУД. При этом реализуется программа .

Соответственно, когда настройка ДИ оказывается избыточной по отношению к настройке РЧВ_ВД, игла становится под контроль центробежного регулятора, который «срезает» избыток топлива, обеспечивая выполнение программы .

В определенных условиях эксплуатации на дозирующую иглу может поступать сигнал на уменьшение подачи топлива вне зависимости от положения РУД и настройки РЧВ_ВД.:

- при достижении сигнал на уменьшение подачи топлива поступает от клапана ограничения предельной частоты вращения (14);

- при достижении предельного значения температуры газа за турбиной (720±15˚ С) сигнал поступает от регулятора температуры РТ-12-9 через электромагнитный клапан (42) топливного регулятора.

 

На режимах приемистости и сброса газаскорость перемещения дозирующей иглы, а следовательно, и время приемистости, регулируется автоматом приемистости, состоящим из двух функциональных блоков:

- блок стабилизатора (37) с гидроаккумулятором (36);

- блок дроссельных пакетов (46 и 51) с клапаном (48) перелома временнó й характеристики.

Поддержание заданной величины перепада давлений на дозирующем сечении основной ДИ обеспечивает регулятор перепада давлений (РПД), работающий совместно с клапаном постоянного перепада (3) блока топливных насосов. При неизменных полетных условиях РПД поддерживает постоянство перепада давлений на дозирующей игле, благодаря чему подача топлива в двигатель будет определяться исключительно величиной ее дозирующего сечения (F_дс ). При изменении полетных условий РПД корректирует величину перепада в соответствии с изменение полного давления на входе в двигатель. Тем самым обеспечивается равенство потребных и располагаемых расходов топлива на различных высотах и скоростях полета.

Величина перепада давлений контролируется измерителем пропорционального расхода, включающего в свой состав входной жиклер (28), мембрану сравнения (30) и два сливных жиклера (23 и 25). От измерителя управляющий сигнал поступает через мембрану (27) на рычаг (26) исполнительного механизма, который, в свою очередь, регулирует величину слива топлива из левой полости клапана постоянного перепада (3).

При изменении полного давления на входе в двигатель на рычаг 26 поступает дополнительный корректирующий сигнал от блока анероидов (высотного корректора).

Помимо перечисленных выше элементов в состав топливного регулятора входит ряд автоматических устройств, являющихся частью системы автоматического регулирования, но не связанные с регулирование подачи топлива в камеру сгорания. К ним относятся датчики (16, 19) и механизмы (21, 22) системы управления клапанами перепуска воздуха, а также клапан отключения воздушного стартера (16).

Команда на закрытие клапанов перепуска воздуха из КВД выдается последовательно при достижении частоты вращения ротора КВД 73-76% (из-за V ступени) и 82, 5-83, 5% (из-за III ступени).

Отключение воздушного стартера происходит при достижении .

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. Место, сроки проведения, программа
2. U–образные и рабочие характеристики синхронного двигателя
3. VIN и местоположение номера двигателя
4. XXII съезд КПСС прошел в 1961 г. На съезде была принята Третья Программа партии – программа построения коммунизма в течение 20 лет.
5. А. Разомкнутые системы скалярного частотного управления асинхронными двигателями .
6. Анализ технологии работ, для которой составляется программа.
7. Асинхронного двигателя с фазным ротором
8. Аудиторская программа проверки основных средств и соответствующих счетов
9. Бакалавриата, программам магистратуры и программам специалитета
10. Ведущее цепное колесо двигателя
11. Виды государственного антикризисного регулирования. Нормативно – правовое регулирование. Финансовое регулирование.
12. Виды социальных норм и механизмы их регулирования