4,2 Блок предельных регуляторов бпр – 88 Общие сведения.
Управление и регулирование режимов работы изд. 88 осуществляется гидромеханическими и электрическими регуляторами. Регулирование на режимах «запуск» и «малый газ» при разгоне и замедлении ротора двигателей реализуется при помощи гидромеханических регуляторов.
Для повышения точности регулирование на остальных режимах осуществляется воздействием электрических регуляторов на гидромеханические.
При отказах электрических регуляторов и использовании механизмов, а также при отключении электроснабжения управление двигателем осуществляется гидромеханической системой регулирования.
Масса блока БПР – 88 равна 7 кг. Время непрерывной работы – 5 ч. С последующим перерывом в 1 час.
Питание - постоянным током 27 В.
В блоке установлен встроенный преобразователь электроэнергии.
4,3 Принцип работы регуляторов. Программы регулирования и ограничения.
Алгоритм работы системы управления и состав агрегатов, обеспечивающих его реализацию, определяется режимом работы управления.
При запуске и на режиме «Малый газ» подача топлива обеспечивается насосом – регулятором НР – 59А. Выходное сопло полностью открыто.
Регулирование расхода топлива Gто при быстром увеличении PP двигателя обеспечивается автоматом разгона входящим в состав НР – 59А. При быстром снижении РР двигателя уменьшение подачи Gто обеспечивается гидромеханическим регулятором частоты вращения nк, также входящим в состав НР – 59А.
РР задается положением рычага управления αруд и корректируется в зависимости от режима полета. Задачей регулирования двигателя при изменении условий полета является обеспечение требуемой величины тяги и экономичности при достаточной газодинамической устойчивости процесса и ресурса турбокомпрессора.
Режим полета учитывается, главным образом, введением коррекции по Тв*=Тн(1+0,2М 2 ).
В качестве регулируемых параметров работы двигателя с применением БПР – 88 используются частоты Пв и Пк.
При этом регулирование Пв осуществляется изменением критического сечения Fкр. Выходного сопла, а Пк. изменением расхода топлива в основном к.с. – 6то
На определенных РР двигателя значения нерегулируемых параметров, существенно влияющих на его прочность и ресурс, могут превысить допустимые значения. Для исключения этого введены ограничители температуры газов за турбиной Тт* - для косвенного ограничения температуры газов перед турбиной Тт*, давление воздуха за компрессором Рк* и приведенной частоты вращения вентилятора Пв.пр.
Ограничение этих параметров достигается воздействием на подачу топлива Gто
На максимальном и форсажном РР двигателя устанавливается наибольшие значения Пк, Пв и Тт*, чем обеспечивается максимальная величина тяги турбокомпрессора.
Улучшение статических и динамических характеристик системы на этих режимах достигается использованеим электрических регуляторов, входящих в БПР – 88.
Программы регулированием двигателя, т.е. зависимости:
Пк,Пв = f(Тв*) и программа ограничения температуры Тт приведены на рис. 1.3
Рис.20 Программы регулирования двигателя.
Они состоят из трех различных участков.
На первом участке – при Тв*<288К, реализуется такой закон изменения nк и nв, при котором обеспечивается стабилизация nк пр nв пр и тем самым – достаточный запас газодинамической устойчивости двигателя
Кроме того, в этом случае при понижении Тв* двигатель работает на подобных режимах и тяга (при Рв*=const) остается постоянной. Уменьшение nк и nв достигается снижением подачи топлива и температура Тт* падает . уменьшение всех трёх параметров – nк, nв, Тт* снижает термодинамические нагрузки турбокомпрессора.
Программа ограничения Тт* определяется с учётом реального уменьшения температуры при снижении nк и nв и располагается существенно ниже её предельно-возможных значений.
На втором участке программы т.е. при 288К=< Тв*<350К, реализуется требуемое увеличение тяги с ростом V.
При увеличении Тв* возрастает температура воздуха, отбираемого от компрессора для охлаждения турбин. Поэтому, для исключения перегрева лопаток турбин при Тв*>=335К введён третий участок программы, на котором обеспечивается примерно постоянное значение Тт*. Температура Тт* при увеличении Тв* от 335К до 488К возрастает примерно на 3К.
Ограничение температуры осуществляется уменьшением подачи топлива Gто, при этом nк и nв уменьшаются.
Для увеличения ресурса двигателя, его эксплуатация в обычных условиях осуществляется при несколько пониженных, относительно рассмотренных, программ значениях температуры Тт* и частот nк и nв. Переход осуществляется выключением тумблера «Предельные режимы», пре этом формируется сигнал СПР «Снижение предельных режимов»
При полётах на больших высотах, особенно с малыми скоростями, уменьшается давление и плотность воздуха по тракту двигателя. Это приводит к существенному снижению КПД турбокомпрессора. Обеспечение требуемых – в соответствии с программой – значений частоты вращения nк в этих условиях может быть получено за счёт увеличения подачи Gто, при этом nк и nв уменьшаются.
Для увеличения ресурса двигателя, его эксплуатация в обычных условиях осуществляется при несколько пониженных, относительно рассмотренных, программ значениях температуры Тт* и частот nк и nв. Переход осуществляется выключением тумблера «Предельные режимы», пре этом формируется сигнал СПР «Снижение предельных режимов»
При полётах на больших высотах, особенно с малыми скоростями, уменьшается давление и плотность воздуха по тракту двигателя. Это приводит к существенному снижению КПД турбокомпрессора. Обеспечение требуемых – в соответствии с программой – значений частоты вращения nк в этих условиях может быть получено за счёт увеличения подачи Gто.
Это приводит к увеличению Тг* и теплопередача ΔТт*=Тг*-Тт*. Для исключения перегрева турбины предусмотрена коррекция программы nк=f(Тв*) по давлению воздуха на входе двигателя Рв*. При уменьшении Рв* в диапазоне 0,5х10 5 до 0.1х10 5 Па частота вращения компрессора снижается пропорционально давлению от 0 до 2.8%. (рис 1.3.6)
Аналогичный результат, т.е. предотвращение перегрева турбины в этих условиях полёта достигается снижением третьего участка программы Тт*=f(Тв*) на 30К при Н>=12500м.
На максимальном и форсажном режимах предусмотрено исключение недопустимого увеличения nв при отказе канала регулирования nв.
Это достигнуто введением канала ограничения Пв, воздействующего на расстоянии Gто. Программа ограничения Пво = f (Тв*) вверх на 2%.
При работе двигателя на крейсерских режимах с целью управления тягой, обеспечение требуемой экономичности и запаса газодинамичной устойчивости его работы осуществляется:
- регулирование Пк = f(αруд, Тв*), а также регулирование положения НАК – φна = f (Ппр.к.) Эти задачи выполняются гидромеханическим регулятором НР – 59А
- программное регулирование отношения Пв.пр/Пк.пр. = f(Тв*) регулирование осуществляется агрегатом РСФ – 59А по сигналам от блока БПР – 88.
Как известно, Пв.пр = Пв √ 288/ Тв*
Программное устройство регулятора Пв.пр/ Пк.пр.=f(Тв*) формирует заданное значение Пв.пр. = f(Пк.пр.,Тв*) (см. рис. 1.3 б). Рассогласование между фактическими и заданными значениями Пв.пр. отрабатывается за счет соответствуещего изменения Пв воздействием на выходное сопло.
Коррекция программы по Тв* осуществляется для исключения скачкообразного изменения Пв и соответствующего изменения тяги двигателя при переходе от максимального режима к крейсерской скорости и обратно.