Тема 15 Занятие 1 (Вопросы по Военке и материал по планеру и КД), страница 2

К внутренним воздействиям относятся возмущения, обусловленные случайным изменением параметров проточной части двигателя, т.е. деформациями и боевыми повреждениями деталей двигателя, отказы и неисправности систем двигателя, в том числе и АС.

Изменение режима работы двигателя лётчиком осуществляется воздействием на РУД, а регулируемые (РП) и ограничиваемые (ОП) параметры, по отношению к объекту управления - двигателю, являются выходными сигналами системы.

Как объект автоматического управления, двигатель характеризуется

статическими и динамическими свойствами:

► Статические свойства - проявляются на установившихся режимах работы и характеризуются зависимостью управляемых (регулируемых) параметров от управляющих факторов.

► Динамические свойства - проявляются на переходных режимах, т.е.

при изменении управляющих факторов и внешних возмущающих

воздействий, и характеризуются собственной устойчивостью

двигателя.

Собственная устойчивость двигателя - это способность

двигателя после случайного отклонения от внешних или внутренних

возмущающих воздеиствии самостоятельно возвращаться на исходный режим.

Выясним, устойчив ли ТРД с рассмотренной системой

топливопитания. Для этого изобразим кривые потребной и

располагаемой подач топлива в координатах G_T, n.

Кривая G_т._потр(n) определяет подачу
топлива, потребную для

обеспечения установившихся

режимов с различными η
(статическая характеристика).
Кривая G_{T РАСП}(n) является

характеристикой плунжерного

насоса при заданном φ_ш.

Из рисунка видно, что в точках 1 и 2 режимы работы могут быть установившимися, т.к. на них G_{T РАСП}⁼ G_т._потрρ·

Посмотрим, как поведёт себя двигатель при некотором отклонении частоты вращения от исходного значения, что может произойти, например, из-за изменения внешних воздействий Р*_в или Т*_в.

На режиме, соответствующем точке 2:

При ↑n до (n₂+Δn) → G_{T РАСП} < G_т._потр → ↓n до n₂

При ↓n до (n₂-Δn)→ G_{T РАСП}> G_т._потр → ↑n до п₂

Таким образом, на этом режиме двигатель самостоятельно возвращается на исходный режим, т.е. устойчив.

На режиме, соответствующем точке 1: При ↑n до (n₁+Δn) → G_{T РАСП} > G_т._потр → ↑n При ↓n до (n₁-Δn)→ G_{T РАСП} < G_т._потр → ↓n Т.е. на этом режиме двигатель неустойчив.

Области устойчивых и неустойчивых режимов разделены точкой касания кривых потребной и располагаемой подач топлива. Этой точке соответствует режим работы с так называемой граничной частотой вращения n_гр.

Итак, при n > n_гр - двигатель устойчив

n< n_гр - двигатель неустойчив

Поэтому для обеспечения устойчивой работы двигателя в диапазоне n < n_гр необходима автоматическая система (регулятор), управляющая подачей топлива в двигатель.

К тому же с увеличением высоты полёта n_гр возрастает, т.е. диапазон устойчивых режимов уменьшается, и на больших высотах весь диапазон рабочих режимов может оказаться в неустойчивой области.

Следовательно, необходимо автоматическое управление подачей топлива во всём диапазоне, от n_мг до n_МАХ, что невозможно без автоматических систем.

Автоматические системы предназначены для управления подачей топлива в двигатель с целью обеспечения заданного (выбранного) закона управления.

Следует также сказать о необходимости автоматизации приёмистости и сброса газа.

Приемистость двигателя - это процесс быстрого увеличения тяги за счёт повышения расхода топлива при резком перемещении РУД вперёд.

Различают полную и частичную приемистость: ► Полная прмемистость - приемистость с режима МГ до режима

«максимал».

► Частичная приемистость - приемистость с любого крейсерского режима до большего крейсерского режима или максимального режима.

Сброс газа - процесс быстрого уменьшения тяги двигателя за счёт снижения расхода топлива при резком перемещении РУД назад.

Приемистость и сброс газа оцениваются соответственно временем приемистости и временем сброса газа, т.е. временем с начала перемещения РУД до достижения заданного режима повышенной или пониженной тяги двигателя.

Время приемистости определяется:

• Моментами инерции роторов двигателя;

• Величиной избыточной мощности турбины (ΔΝ=Ν_τ-Ν_κ);

• Расходом воздуха;

• Частотой вращения (n_НД) исходного режима;

• Диапазоном устойчивой работы камеры сгорания от α_ΜIN до α_ΜAX;

• Запасом устойчивости компрессора (ΔК_У);

• Величиной максимально допустимой температуры перед турбиной

(T*_г);

Время сброса газа зависит от:

• Моментов инерции роторов двигателя;

• Расходов воздуха;

• Частоты вращения исходного режима;

• Диапазона устойчивой работы к.с.;

• Запаса устойчивости компрессора.

Условия боевого применения самолётов требуют как можно меньшего времени приемистостиτ (τ_приём) и сброса газа (τ_СБ), в значительной степени определяющего их манёвренные качества. Это одно из важнейших требований, предъявляемых к двигателям самолётов военной авиации.

Перевод двигателя с пониженного режима на повышенный достигается избыточной (по сравнению с потребной) подачей топлива в к.с, обуславливающей появление на турбине избыточной мощности (ΔΝ). Очевидно, что чем больше ΔG_Т.изб при прочих равных условиях, тем меньше τ_приём.

Однако, увеличение избытков топлива с целью ↓τ_приём ограничивается по причинам:

►Из-за ↓ΔК_У до 0 возникает неустойчивая работа компрессора;

► При ↑Т*_Г> Т*_Гmax возможно повреждение элементов к.с. и турбины;

► При ↓α < α_ΜIN произойдёт богатый срыв и погасание к.с. (самовыключение двигателя).

На основании анализа характеристик двигателя устанавливаются предельные избытки топлива (ΔG^ИЗБ_т.пред=G_т.пред-G_т.потр), подаваемого в процессе приемистости, которые обеспечивают минимальное τ_приём не сказываясь отрицательно на надёжности работы элементов двигателя, ΔG^ИЗБ_т.пред зависит от частоты вращения роторов и условий полёта самолёта (см. рис.).

Изучаемые АС n_НД = const и G_T = const не обеспечивают потребных подач топлива в процессе приемистости - переход насоса на повышенные G_T оказывается слишком быстрым по сравнению со скоростью нарастания G_B, которая определяется моментами инерции роторов двигателя. А управлять вручную темпом нарастания G_T за счёт изменения скорости перемещения РУД практически невозможно.

Следовательно, в системе автоматического управления подачей топлива должны быть специальные автоматические устройства, которые управляли бы подачей топлива в процессе приемистости. Такие устройства называют автоматами приемистости.

При сбросе газа темп ↓G_T также должен быть ограничен из условия недопустимости возникновения:

• Неустойчивой работы компрессора;

• Погасания к.с.

Поэтому обеспечение быстрого сброса газа (минимального τ_СБ) при сохранении устойчивой работы двигателя требует введения дополнительной автоматизации управления подачей топлива -установки в систему автоматов сброса газа.