Тема № 15. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГТД.
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ОКС. (ГМ САУ GT)
Цель: Изучить задание режима работы двигателю, общую характеристику ГМ CAУGt, регулятор Рппд,
Учебные вопросы:
1. Задание режима работы двигателю
2. Общая характеристика ГМ CAУGt.
3. Регулятор постоянства перепада давлений на дозирующем устройстве (Рппд).
1. ЗАДАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЮ
Задание режима работы обоим двигателям из кабины ЛА синхронно или раздельно выполняет сдвоенная рукоятка управления двигателями (РУД ЛА), кинематически связанная (рис) с механизмом объединенного управления агрегатами автоматики (МОУ) на каждом двигателе. МОУ обеспечивает:
• задание режимов: МГ, КР, М, МФ... ПФ;
• выключение двигателя, т.е. прекращение подачи топлива в ОКС (положение СТОП);
• выключение автомата пуска двигателя (АПД), т.е. прекращение запуска (положение СТОП);
• выдачу информации о положении РУД в БПК для включения счетчиков
наработки двигателя.
МОУ смонтирован на агрегатах НР-59А, РСФ-59А и имеет упор (7) «ПФ» агрегата РСФ, упор (16) «СТОП» агрегата РСФ, упор (15) «ПФ» агрегата НР-59А, упор (11) «СТОП» агрегата НР-59А
Рычаг (10) управления двигателем РУД, через кинематическую рычажную систему (серьгу 13) поворачивает рычаг (12) управления агрегатом HP и рычаг (8) управления агрегатом РСФ.
Передача от единого рычага управления к агрегату РСФ имеет два участка:
-первый-рабочей (4) и компенсационной (5) тягами от HP до корпуса РСФ;
-второй-одной тягой (1) вдоль корпуса РСФ до рычага (8) управления агрегатом РСФ.
Связь 1-го участка со 2-м осуществляется через вал (3), верхний (2) и нижний (9) рычаги вала. Применение двух тяг на первом участке позволяет исключить впередаче возможные ошибки из-за температурных и силовых деформаций корпусов двигателя.
Настройка узла производится изменением длины тяг и должна обеспечивать совпадение показаний по лимбу (14) агрегата HP и лимбу (6) агрегата РСФ в точке 70°, т.е. в зоне перехода от бесфорсажных режимов к форсажным. При других положениях рычага управления возможны незначительные расхождения показаний по лимбам агрегатов HP и РСФ из-за нелинейности передачи.
Весь рабочий диапазон αруд (по лимбу HP) разделен на следующие участки:
α руд=0...6° -СТОП,
α руд =13... 17° -МГ,
α руд= 64...68° -МАКСИМАЛ,
α руд= 74...78° -МИНИМАЛЬНЫЙ ФОРСАЖ,
α руд=114...117° -ПОЛНЫЙ ФОРСАЖ или РПТ.
Профильный кулачек агрегата HP в начале поворота включает микровыключатель (α =8-11° по лимбу HP), через который подается сигнал на автомат пуска двигателя (АПД) и на счетчик наработки двигателя СНО. При дальнейшем повороте рычага управления агрегатом HP происходит изменение режимов работы двигателя и включение кулачком второго микровыключателя (α=59-62° по лимбу HP), подающего сигнал на счетчик наработки СНМФ на режимах «М» и «Ф» и на блок БПР. Примечание. Управление процессом включения форсажа осуществляет электронный канал розжига форсажа (КРФ) в составе БПР. Включение форсажа и вывод ФК на заданный режим КРФ обеспечивает по сигналу из РСФ о фактической подаче топлива в ФК после снятия механических блокировок.
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГМ САУ GT
Функциональная схема системы управления расходом топлива в основной камере сгорания представлена на рис. 1. Система управления содержит элементы, которые выполняют следующие функции:
-питание основной камеры сгорания топливом под высоким давлением (обеспечивается топливным насосом (ТН));
-распределение топлива по коллекторам форсунок (обеспечивается распределителем топлива, поступающего в основную камеру сгорания
(РТ));
-поддержание постоянного перепада давлений на дозирующем устройстве (ДУ) (обеспечивается регулятором постоянства перепада (Регулятор Р ду));
-поддержание частоты вращения nВД ротора высокого давления на установившихся режимах (обеспечивается соответствующим регулятором (Регулятор nВД));
-формирование заданного значения частоты вращения nВД в зависимости от положения РУД, температуры Тв воздуха на входе в двигатель и сигнала от электронного блока (обеспечивается програмно-задающим устройством регулятора частоты вращения (ПЗУ регулятора nВД)): сигнал по положению РУД αРУД проходит через систему формирования сигналов (СФС) для задания режимов работы двигателя;
-ограничение минимального расхода топлива Gt мин в зависимости от полного давления Р*в воздуха на входе в двигатель (реализуется соответствующим ограничителем (ограничитель Gt мин));
-ограничение предельного давления Р*к пред воздуха за
компрессором высокого давления (обеспечивается соответствующим ограничителем (ограничитель Р*к пред)) с блокировкой сигнала ограничителя Р*к пред при значительном снижении частоты вращения nВД
-дозирование топлива на переходных режимах (выполняется автоматом приемистости (АП) в функции комплекса параметров nВД, Т*в Р*к и топливным автоматом запуска (ТАЗ) в функции Р*к , Р*в);
Прим.: Под дозирующим устройством здесь понимается участок топливной магистрали двигателя, включающий в себя дозирующий кран (ДК) и стоп-кран.
-управление расходом топлива по сигналу электронного блока регуляторов предельного режима (БПР) с блокировкой управляющего сигнала БПР при значительном снижении частоты вращения nВД;
-отстройку гидромеханического регулятора частоты вращения nВД на предельных режимах при исправном электронном блоке или требуемую настройку при отказе БПР по электрическому сигналу «Отказ» (обеспечивает ПЗУ регулятора частоты вращения nВД);
-селектирование (выбор) сигналов управления электронного блока или гидромеханического регулятора частоты вращения (осуществляет селектор меньшего уровня сигнала, условно включенный в регулятор частоты вращения nВД, на рис. 1 не показан);
-отсечку топлива по сигналу «Помпаж» системы антипомпажной защиты БПР с одновременным уменьшением проходного сечения дозирующего устройства (выполняет клапан сброса и останова КСО));
-повышение давления топлива за насосом на режиме авторотации (обеспечивается переключением с помощью стоп-крана регулятора перепада давлений с участка «дозирующий кран-стоп-кран» на дозирующий кран непосредственно);
-останов двигателя (осуществляется с помощью стоп-крана).
|
Перечисленные элементы и устройства конструктивно скомпонованы в агрегатах: насос-регулятор (HP), клапан сброса и останова (КСО), распределитель топлива по коллекторам форсунок основной камеры сгорания (РТ), термодатчик капсюльный (ТДК). Все они изображены на принципиальной схеме (Рис. 14,2*). Помимо названных элементов и устройств на схеме изображены также датчик частоты вращения РВД, регулятор направляющих аппаратов компрессора с силовым цилиндром, топливомасляный радиатор.
Топливо поступает от подкачивающего насоса на вход агрегата HP. В нем топливо направляется на вход плунжерного насоса высокого давления. После насоса топливо с высоким давлением проходит через дозирующий кран, стоп-кран и направляется на выход из агрегата HP.
Далее топливо поступает на вход агрегата КСО, проходит его и направляется к топливно-масляному радиатору, после которого поступает на вход агрегата РТ. Агрегат РТ распределяет топливо по двум коллекторам форсунок ОКС.
Управление расходом топлива осуществляется изменением угла установки наклонной шайбы топливного насоса высокого давления, наклонная шайба является регулирующим органом, на который воздействует регулятор постоянства перепада давлений топлива на дозирующем устройстве.
3. РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯНСТВА ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ НА ДОЗИРУЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ (РППД)
Регулятор постоянства перепада давлений входит в состав системы топливоподачи, показанной на функциональной схеме (Рис. 2).
Регулятор постоянства перепада давлений построен на принципе отклонения перепада давлений на дозирующем устройстве от заданного значения. При полностью открытом стоп-кране гидравлическое сопротивление этого участка определяется, в основном, проходным сечением дозирующего устройства.
|
Из выражения... Gt=µДУFДУ 
видно, что перепад давлений на дозирующем устройстве. Рду =Рнас -Рто... однозначно определяет расход топлива в основной камере сгорания, если имеет место постоянство коэффициента расхода. µДУ..., площади проходного сечения. Fду... дозирующего устройства и плотности топлива..ρ.. При сохранении перепада давлений постоянным в этих условиях, остается постоянным и расход топлива Gt.
Изменение расхода топлива достигается изменением площади проходных сечений дозирующего крана или стоп-крана. Последний, будучи связанным с рычагом управления двигателем (РУД), может обеспечить ручное управление расходом топлива в аварийных ситуациях, связанных с отказом регулятора частоты вращения.
При работе регулятора частоты вращения дозирующий кран выполняет роль управляющего органа ТРДДФ как объекта управления.
Рассмотрим устройство и работу_регу л ятора перепада давлений, пользуясь принципиальной схемой (Рис.). НР-59А.
На поршень 9 исполнительного устройства управления наклонной шайбой топливного насоса действуют силы давлений слева и справа от него, усилие от наклонной шайбы и сила пружин 10. Пружины 10 предназначены для установки наклонной шайбы на упор максимальной производительности насоса при выключенном двигателе для обеспечения требуемых давлений топлива в процессе последующего запуска.
Золотник 3 является измерительным элементом регулятора. На верхний торец золотника действует давление. Phac— после насоса, а на нижний-давление... РТО- за стоп-краном 12 и пружина 2.
Топливо из-за стоп-крана подводится через жиклер 11, выполняющий роль демпфера колебаний. Давление... Рто.- определяется расходом топлива и гидравлическими характеристиками, в основном, форсунок и РТ.
Величина заданного значения перепада давлений определяется затяжкой пружины 2, устанавливается при регулировке агрегата на заводе-изготовителе.
Для уменьшения погрешностей формирования заданного перепада, связанных с изменением температуры устанавливается термокомпенсатор 1.
При отклонении действительного перепада от заданного происходит перемещение золотника З.и изменение количества топлива, подводимого в полость справа от поршня 9 через жиклер 5 и сливаемого из нее через окно во втулке 4 и нижний поясок золотника 3 и далее через отверстие во втулке стоп-крана в полость слива. Таким образом, перемещение «у» золотника 3 приводит к изменению давления в управляемой полости исполнительного устройства (справа от поршня 9). Следовательно, золотник 3 является еще и элементом дроссельного усилителя гидропривода наклонной шайбы 6 топливного насоса, образуя вместе с жиклером 5 и втулкой 4 усилительное устройство регулятора.
Если перепад давлений меньше, чем заданный, то золотник 3, перемещаясь вверх на увеличение координаты «у» повышает давление в управляемой полости исполнительного устройства. Поршень 9 перемещается влево на увеличение угла установки наклонной шайбы 6, расход топлива возрастает, давление РНАС… увеличивается в большей степени, чем.. РТО.... до тех пор, пока перепад давлений... Рду=Рнас-Рто... не установит золотник 3 в положение, при котором произойдет остановка поршня 9. При этом будет установлен расход топлива, при котором перепад на дозирующем устройстве станет близким заданному значению с точностью работы регулятора. Наличие переменной силы, действующей со стороны наклонной шайбы через шток на поршень 9 и изменяющейся силы пружин 10 при изменении координаты.m поршня 9 делает регулятор статическим.
При увеличении перепада давлений на дозирующем устройстве будет наблюдаться обратная картина.
Рассмотрим возможные случаи, которые могут приводить к отклонению перепада давлений на дозирующем устройстве от заданного значения.
Во-первых, это случаи, связанные с перемещением дозирующего крана 8,а при аварийном ручном управлении и стоп-крана. Например, после быстрого открытия крана происходит уменьшение давления за насосом из-за уменьшения гидравлического сопротивления дозирующего устройства. Давление.. РТО- останется неизменным до тех пор, пока не увеличится расход топлива, который определяется углом наклона шайбы насоса. Уменьшение перепада на дозирующем устройстве приведет к тому, что регулятор перепада увеличит расход топлива до восстановления перепада по уже описанной картине.
Во-вторых, регулятор перепада при неизменном положении дозирующего крана воздействует на наклонную шайбу, если изменяются внешние условия: давление.... Р*в и температура... Т*в. на входе в двигатель. Например, уменьшение давления.. Р*в..в этом случае приводит к росту частоты вращения роторов двигателя (работу регуляторов частоты вращения роторов условно не рассматриваем).
Так как насос приводится во вращение от ротора высокого давления, расход топлива начнет увеличиваться, что будет способствовать еще большему увеличению частоты вращения. В этом как раз и проявляется вредное действие положительной обратной связи от двигателя к насосу, приводящему к уменьшению устойчивости двигателя с приводным топливным насосом как объекта управления. С целью компенсации указанной положительной обратной связи и установлен регулятор перепада давлений.
При увеличении расхода топлива перепад давлений возрастет, регулятор уменьшит угол наклона шайбы и восстановит перепад давлений и расход топлива в основной камере сгорания.
В-третьих, регулятор перепада давлений топлива уменьшает угол установки наклонной шайбы в процессе запуска двигателя начиная от его максимального значения, которое имеет место в начале запуска до значения, соответствующего режиму «Малый газ» по окончании запуска.
На режимах авторотации для повышения уровня давления топлива за насосом обеспечивается сообщение полости пружины 2 с каналом перед стоп-краном 12 при его закрытии. Это приводит к смещению золотника 3 вверх и прекращению слива из управляемой полости исполнительного устройства. Поршень 9 за счет наполнения этой полости через жиклер 5 переводит наклонную шайбу 6 насоса на больший угол, давление... Рнас возрастает. Увеличение давления необходимо для обеспечения перекладки направляющих аппаратов компрессора,
Дозирующий кран обеспечивает изменение площади... Рду... проходного сечения по сигналам управления одного из устройств: гидромеханического регулятора частоты вращения; электронного блока регуляторов предельных режимов; автомата приемистости; ограничителей давления воздуха за компрессором и минимального расхода топлива.
Он состоит из наружной 7 и внутренней 8 втулок с профилированными окнами для прохода топлива. Изменение площади проходного сечения достигается вращением внутренней втулки относительно неподвижной наружной.
