Способы и программы управления сверхзвуковыми входными устройствами

Системы управления входными устройствами предназначены для регулирования их пропускной способности с помощью регулирующих органов (конуса, панелей клина, выпускных створок). Выпуск конуса или панелей клина и открытие выпускных створок приводит к уменьшению пропускной способности ВУ.

Управление панелями клина и выпускными створками при изменении режима полета самолета или режима работы TPД осуществляется посредством специальных систем автоматического управления, при котором работа входного устройства наиболее эффективна и устойчива. Управление может осуществляться как непрерывно, так и дискретно.

При дискретном управлении положение регулируемых органов воздухозаборника изменяется скачками, когда расход воздуха в двигателе и скорость полета самолета достигает определенных значений. В этом случае оптимальные соотношения между потребным расходом воздуха и пропускной способностью входного устройства возможны лишь на нескольких рабочих режимах.

При непрерывном изменении положения регулирующих органов входное устройство является всережимным, т.е. оптимальные условия обеспечиваются на всех режимах полета самолета и работы ТРД.

Геометрию входного устройства в общем случае можно изменить путём перемещения конуса или панелей клина, а также выпускных (противопомпажных) створок.

В зависимости от параметра, по которому производится управление, различают системы программного регулирования по приведенной частоте вращения и по степени повышения давлений воздуха в компрессоре.

Наиболее широкое применение нашли системы программного управления входными устройствами, в основу действия таких сметем положены программы, определяющие положение панелей клина L _К и угла поворота противопомпажных створок φ _СТ в зависимости от параметров, характеризующих режим полета и работы TPД:

 

L_K = L_K (M, n, G_В, H, T_H, α, β),

φ_CT = φ_CT (M, n, G_В, H, T_H, α, β),

 

где, М – число, характеризующее скорость полёта;

n – частота вращения ротора двигателя;

G_В – потребный расход воздуха в двигателе;

Н – высота полёта;

Т _Н – температура воздуха на высоте Н;

α, β – углы атаки и скольжения соответственно.

Учёт всех этих параметров чрезвычайно затруднителен. Поэтому на практике управление и регулирование входных устройств осуществляется не по всему комплексу данных параметров, а лишь по некоторым из них, наиболее важным и учитывающим влияние нескольких воздействий. К числу таких параметров относится приведенная частота вращения турбокомпрессора:

(1.1.)

n_пр = и степень повышения давления воздуха в компрессоре:

(1.2)

Эти параметры однозначно связаны как между собой, так и с потребным расходом воздуха в двигателе. Поэтому управлять входным устройством можно по программам:

 

L_K = L_K (n_ПР), φ_CT = φ_CT (n_ПР)

 

L_K = L_K , φ_CT = φ_CT

 

или с последующей их коррекцией по числу М полёта и углам атаки и скольжения.

Типичную для сверхзвуковых входных устройств программу регулирования можно посмотреть на рисунке 2.

Δ LK

«помпаж»

«зуд»

NПР (π к*)

LK max

LK

Рисунок 4. Программа регулирования панелей клина воздухозаборника

 

Программа регулирования панелей клина по n_пр или π _к^*; координата

L_K = 0 соответствует полностью убранному (взлетному) положение панелей клина; максимальное выпущенное положение L_{K max} –максимальному числу М полета самолета, при котором параметры n_пр и π _к^* достигают наименьших значений; дополнительное выдвижение панелей при введении коррекции по углуатаки (скольжения) самолета – ΔL_K.

Кроме того, показаны также границы расположения зон неустойчивых режимов "Помпаж" и "Зуд" воздухозаборника.

Программа регулирования выбирается таким образом, чтобы с учетом выполняемой коррекции, а также разброса параметров и ошибок регулирования был обеспечен необходимый запас устойчивости воздухозаборника во всём диапазоне регулирования.

Аналогичный характер имеет программа регулирования выпускных (противопомпажных) створок. Их открытие осуществляется после полного выдвижения панелей клина при ещё более низких значениях n_пр (π _к^*).

Вывод: Управление в большинстве случаев осуществляется по программам, представляющим собой зависимости координат, определяющих положение регулирующих органов, от параметров, характеризующих потребный расход воздуха, в двигателе. Потребный расход однозначно связан с величинами степени повышения давления в компрессоре π^*_к. и приведенной частоты вращения n_пр.

Наиболее широкое применение нашли системы программного управления входными устройствами, в основу действия таких сметем положены программы, определяющие положение панелей клина L _К и угла поворота противопомпажных створок φ _СТ в зависимости от параметров, характеризующих режим полета и работы TPД