Принцип построения электрических и электронных систем управления режимами работы и регулирования параметров силовых установок

Управление подачей топлива в основные и форсажные камеры сгорания двигателей является главной задачей систем автома­тического управления ГТД, которые кроме этого решают ряд других задач, в частности, обеспечивают работу противопомпажных устройств осевых компрессоров, воздушных винтов изменя­емого шага, регулируемых воздухозаборников и реактивных сопел, реверсивных устройств и т. д.

Для выполнения полета воздушного судна в определенных условиях необходимо изменять тягу или мощность двигателей (режимы их работы) в соответствии с этими условиями таким образом, чтобы расход топлива был минимальным при обеспечении необходимой безопасности полета, устойчивой работы и достаточной прочности узлов ГТД.

Режимы работы двигателей, их реакцию на изменение условий полета и способность выполнять заданные функции при высокой надежности оценивают по совокупности параметров, характеризующих протекание рабочего процесса, основными из которых являются температура газа перед турбиной Т_г, степень повышения давления воздуха в компрессоре п_к и частота вращения ротора п. На эти параметры осуществляют направленное воздействие с помощью элементов САУ ГТД и называют управляемыми параметрами. Воздействие на них оказывают изменяя управляющие факторы, такие как расход топлива G_T, a угол остановки лопастей воздушного винта р_вв или несущеговинта вертолета р_нв, площадь проходного сечения реактивного сопла F_c и др. Число управляющих факторов должно соответствовать числу управляемых параметров. При выборе последних большое внимание обращают на то, чтобы они могли быть измерены с высокой точностью и трансформированы в управляющие
сигналы достаточной мощности.

Заданные закономерности изменения управляемых пapaметров называют программами управления ГТД, в качестве которых для равновесных режимов наиболее часто принимают программы стабилизациипараметров на определенных уровнях, зависящих от режимов работы двигателей. Для ряда неуправляемых параметров предусматривают ограниченияих максимальных значений по условиям прочности и устойчивой работы узлов ГТД. Выбор управляемых параметров и программ управления зависит от типа двигателя, наличия в нем одного или двух узлов подвода энергии (основной и форсажной камер сгорания), устройств отбора мощности (воздушного или несущего винта), изменяемых проходных сечений во входном устройстве, компрессоре и реактивном сопле.

В наиболее простом случае одновального ТРД с неизменяемой геометрией проточной части используют единственный управляемый параметр — обычно частоту вращения ротора п, которая достаточно полно характеризует тягу двигателя, напряженность элементов ротора, запасы газодинамической устойчивости компрессора. Частоту вращения можно просто и точно измерить с помощью центробежного датчика и трансформировать в гидравлический управляющий сигнал большой мощности. Для воздействия на величину п используют единственный, управляющий фактор — расход топлива G_T, изменение которого осуществляют вручную с помощью РУД и автоматически по командам центробежного регулятора, реализующего программу стабилизации частоты вращения (n=const) на заданном ее уровне, зависящем от положения РУД, т.е. от режима работы ТРД.

При изменении условий полета (высоты, скорости, темпера­туры Т_И и давления р_н атмосферного воздуха) регулятор n=const будет изменять расход топлива, стабилизируя величину п, что может привести на максимальном режиме работы двига­теля к недопустимому по условию прочности турбины увеличению температуры газа перед турбиной Т*_Г (на больших высотах, при очень высоких температурах воздуха Т_И на земле) или к превышению давления воздуха за компрессором р_к предельного по газовым нагрузкам значения (полет на малых высотах с большой скоростью при низких 7"_н). Поэтому в системе управления расходом топлива ТРД необходимо применять ограничители параметров Т*_г и п_к, обеспечивающие уменьшение G_T в случаях превышения этими параметрами максимально допустимых значений.

Целесообразно также предусматривать ограничение минимального расхода топлива, чтобы исключить возможные срывы пламени в камере сгорания, например при сбросе газа.