Назначение САУ ГТД и требования, предъявляемые к ней

Общие сведения о системах автоматического управления авиационных ГТД

Современный авиационный газотурбинный двигатель представляет собой сложную энергетическую установку, к которой предъявляются высокие требования по

- надёжности;

- экономичности;

- максимальной удельной тяге;

- минимальной удельной массе.

Удовлетворить эти требования за счёт совершенствования узлов и агрегатов становиться всё труднее, т.к. связано со значительными материальными затратами и временем. Однако имеется резерв по совершенствованию двигателя за счёт более точного поддержания его параметров.

Система автоматического управления (САУ) авиационного ГТД представляет собой комплекс взаимосвязанных систем автоматического регулирования (САР), работающих на принципах:

- компенсации отклонения регулируемого параметра (РП) или замкнутая САР;

- компенсации действий внешних возмущений или разомкнутая САР.

САУ двигателя с одним РП – одномерная. САУ двигателя с несколькими РП – многомерная.

В многомерных САУ применение нескольких замкнутых САР может привести к раскачке системы, поэтому основную САР выполняют замкнутой, а остальные по разомкнутым схемам.

САУ авиационного двигателя должна обеспечивать:

- надёжный запуск и выход на режим малого газа (МГ) при любых эксплуатационных условиях;

- хорошую приёмистость и качество переходного процесса при любых эксплуатационных условиях;

- работу двигателя на заданном наивыгоднейшем режиме, к примеру, взлётный режим - максимальная тяга, крейсерский – минимальный удельный расход топлива;

- надёжную работу двигателя с точки зрения его защиты от тепловых, динамических перегрузок и газодинамической неустойчивости.

Общие требования, предъявляемые к САУ:

- время запуска и выхода на режим МГ должно быть не выше 20 … 80 с;

- время приёмистости должно быть минимальным и составлять порядка 5 … 15 с;

- высокая точность поддержания режима работы двигателя – dn £ 0,2 … 0,5 %, dT_г^* £ 0,5%;

- время переходного процесса в системе управления должно быть минимальным, а превышение регулируемого параметра (РП) над новым установившемся значением не должно быть выше заданной величины – dn_{перерегулир.} £ 2 … 5 %, t_п/п £ 2 … 3 с;

- основные параметры двигателя должны удерживаться внутри области безопасной работы;

Ограничения: 1 – по критической частоте ротора турбокомпрессора, 2 – по устойчивости компрессора, 3 – по предельной допустимой температуре , 4 – по предельно допустимой частоте вращения, 5 – по устойчивости горения в камере сгорания

- зависимость тяги двигателя от угла поворота рычага управления двигателя (a_РУД) должна быть плавной;

- САУ двигателя должна удовлетворять общетехническим требованиям – минимальная стоимость, высокая надёжность и т.д.

Регулируемые параметры и регулирующие факторы (РП и РФ)

Основными параметрами, определяющими эффективность работы двигателя, являются тяга P и удельный расход топлива c_уд. Однако ввиду трудностей при точном их измерении в качестве РП используют те, которые характеризуют P и c_уд. Требования к регулируемым параметрам:

- РП должны непосредственно и достаточно точно измеряться;

- РП должны непрерывно и монотонно изменяться при изменении режима работы двигателя и внешних условий;

- РП должны характеризовать прочностную, тепловую и динамическую напряжённость узлов и агрегатов.

РП	Характеристика
, ,	используются в качестве дополнительных РП, т.к. не характеризуют тепловую и динамическую напряжённость
	используются в качестве дополнительных РП, т.к. двум различным режимам работы двигателя может соответствовать одна и та же температура Тг^*
	основной и дополнительный РП
	основной и дополнительный РП
	используется в качестве основного, т.к. удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к регулируемым параметрам: косвенно характеризует динамическую и тепловую напряжённость, непосредственно и достаточно точно измеряться, непрерывно и монотонно изменяться при изменении режима работы двигателя и внешних условий, существует однозначная взаимосвязь тяги и оборотов

Изменение РП двигателя осуществляется за счёт регулирующих факторов. В любой САУ число РП должно соответствовать числу РФ. Например, для ТРД возможно следующее соответствие:

Регулируемый параметр	Регулирующий фактор
n – обороты вала ТРД	Gт – расход топлива
Тг^* - температура торможения в камере сгорания, на входе в турбину	Fс – площадь на срезе сопла

Для ТРДФ:

Регулируемый параметр	Регулирующий фактор
n – обороты вала ТРД	Gт – расход топлива
Тг^* - температура торможения в камере сгорания, на входе в турбину	Fс – площадь на срезе сопла
Тф^* - температура торможения в камере сгорания, на входе в турбину	Gт – расход топлива

Возможен вариант, когда число РФ не соответствует числу РП, тогда по некоторым РП вводится ограничение:

Регулируемый параметр	Регулирующий фактор
n – обороты вала ТРД	Gт – расход топлива
Тг^* - температура торможения в камере сгорания, на входе в турбину	Ограничение Тг^*

Дата добавления: 2014-12-23