ТЕМА № 12. «СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПИТАНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА В ГТД». ЗАНЯТИЕ №2. «Двигатель РД-33-2С, как объект автоматического управления

ЗАНЯТИЕ №2. «Двигатель РД-33-2С, как объект автоматического управления. Программа управления двигателем".

Время: 2 часа (групповое занятие)

Цель занятия: Изучить программу управления двигателя РД-33-2С на режимах «М», «ПФ», «МФ», «РПТ», «МГ» и «Крейсерских режимах».

Изучаемые вопросы:

1.Общая характеристика двигателя, как объекта автоматического управления.

2.Программа управления двигателем на режиме «М».

3.Программа управления двигателем на режимах «ПФ», «МФ» и «РПТ».

4.Программа управления двигателем на режимах «МГ» и «Крейсерских режимах».

1.Общая характеристика двигателя, как объекта автоматического управления.

Задачей управления двигателя при изменении условий полёта является обеспечение его оптимальных данных по тяге и экономичности при достаточной газодинамической устойчивости процесса и надёжности конструкции.

Зависимость управляемых параметров (УП) рабочего процесса и управляющих факторов (УФ) от условий полёта при заданном положении РУД носит название программы (закона) управления двигателя.

Управление двигателем может осуществляться:

– Изменением расхода топлива в ОКС G_T - используется для регулирования частоты вращения n_ВД.

– Изменением площади критического сечения сопла F_KР - используется для регулирования частоты вращения n_нд (или степени понижения давления газа в турбине π^*_Т).

– Изменение площади выходного сечения F_С - используется для регулирования давления газа на срезе реактивного сопла Р_С из условия обеспечения полного расширения газа в сопле.

– Изменением углов установки лопаток Н.А. φ_ΗА - используется для регулирования КВД из условия обеспечения необходимого запаса газодинамической устойчивости и эффективности компрессора (ΔК_У, η^*_К и т.д.).

Кроме того, на форсированных режимах изменение расхода топлива в ФКС G_TФ используется для регулирования температуры газа в форсажной камере Т^*_ф.

Параметры G_T, F_КР, F_С, φ_ΗА и G_TФ являются управляющимифакторами двигателя.

Параметры n_ВД, n_НД, Р_С, Т^*_ф и комплекс параметров компрессора (ΔК_У, η^*_К и т.д.) являются управляемымипараметрами двигателя.

Распределение УФ между УП можно представить следующим образом:

На двигателе предусмотрено автоматическое ограничение ряда неуправляемых параметров.

Ограничиваются:

– предельное давление воздуха за компрессором Р^*_Кпред (Р^*_{к пред}=3,84МПа=35,5 кг/см²) по условиям прочности корпусов компрессора и камеры сгорания; указанная величина достигается при полёте у земли с большой скоростью в условиях низких температур окружающей среды;

– предельная температура газа за турбиной T^*_Тпред по условиям прочности элементов турбины;

– минимальный расход топлива в ОКС G_Tмин в зависимости от давления воздуха Р^*_в по условиям устойчивости процесса сгорания. В наземных условиях при Т^*_В≤273К, G_Tmин =335^±20 кг/ч;

– предельная частота вращения РНД n_НДпред Ограничение n_НД осуществляется в случае раскрутки РНД при отказе системы управления критическим сечением сопла F_KР, когда частота вращения выходит из-под контроля регулятора n_НД.

Ограничение параметров; Р^*_{к пред}, Т^*_{т пред}, n_{НД пред} осуществляется воздействием на расход топлива в ОКС.

ОП: Р^*_{к пред}, Т^*_{т пред}, n_{НД пред} ← G_T-

2.Программа управления двигателем на режиме «М».

На «М» режиме в качестве основной осуществляется программа n_BД=f₁(T^*_B), n_НД=f₂(T^*_B) с коррекцией по Р_в.

Как видно из рис. 1 можно выделить три характерных участка программы, определяемых значением Т^*_в.

2.1 Участок программы при T^*_В≤288K.

При Т^*в<288К реализуется такой закон изменения n_BД и n_НД по Т^*_в, при котором обеспечивается неизменность n_BД=const и n_НД=const. В результате двигатель на этом участке программы работает на подобных режимах, когда все его приведённые параметры (Т^*_Гпр=Т^*_Г(288/Т^*_в), тяга Р_пр=Р(1,013х10⁵/Р^*_в), удельный расход топлива

сохраняются неизменными.

Применение такой программы объясняется следующими причинами.

Поэтому, для сохранения ΔК_{У КНД} на заданном уровне необходимо при ↓Т^*_В снижение ↓n_НД, сохраняя неизменным n_{НД npeд}=const. Аналогично, при n_{BД npeд}=const обеспечивается и заданное значение ΔК_{У КВД.} Осуществление этого закона на данном участке программы (при F_KР=const) происходит за счёт уменьшения ↓G_T в ОКС и соответственно снижения действительных значений n_НД, n_ВД и Т^*_Г, что также позволяет уменьшить механические и тепловые нагрузки на элементы конструкций без снижения тяги двигателя (при P^*_B=const) и при улучшении его экономичности ↓Суд (при ↓Т^*_В). На рис.1 показано предусмотренное программой изменение по Т^*_В предельно допустимых значений Т^*_{т пред} и Т^*_{Г пред}·

При Т^*_В≤288К это изменение соответствует закону Т^*_{Т пр. пред}≈1119Κ= const и Т^*_{Г пр пред}≈1630К= const. Указанное ограничение предельной температуры на 1-ом участке программы введено на случай отказа регулятора n_BД с целью предотвращения чрезмерной раскрутки РВД и снижения, вследствие этого, ΔК_{У КВД} ниже допустимой величины. При этом одновременно ограничивается и дополнительное расходование ресурса двигателя, связанное с повышением Т^*_Г и n_BД.

2.2 Участок программы при 288К < T^*_В< 335K.

В диапазоне 288К<Т^*_В<335К реализуется программа n_BД=f₁(Т^*_В), n_НД=f₂(Т^*_В). Обеспечивается требуемое ↑Р тяги двигателя с ростом скорости полёта.

На этом участке программы величины n_НД и n_BД растут по мере ↑Т^*_В. Рост n_BД обеспечивается ростом G_T в ОКС и соответствующим Т^*_Г. Чтобы ↑n_НД "затяжеляющегося" вентилятора (КНД), требуется существенное увеличение мощности ТНД. Это достигается путём раскрытия створок реактивного сопла (см. рис. 2), т.е. за счёт увеличения степени расширения газов в ТНД ↑π^*_ТНД (при этом растёт и π^*_Т= π^*_ТВДπ^*_ТНД).·

При такой программе управления обеспечение требуемой тяги с ростом скорости полёта (↑Т^*_В) сопровождается увеличением механических (из-за ↑n_НД и n_BД) и тепловых (из-за ↑Т^*_Г и Т^*_ТВД) нагрузок на элементы конструкции двигателя.

В тоже время с ↑Т^*_В увеличивается и температура воздуха, отбираемого от компрессора на охлаждение нагретых элементов двигателя. Охлаждающие свойства этого воздуха ухудшаются, и эффективность охлаждения снижается, что может привести к недопустимому уменьшению длительности прочности конструкционных материалов (особенно лопаток турбин). Для обеспечения надёжной работы двигателя при высоких значениях Т^*_В введён участок программы с ограничением роста Т^*_Г и ↓n_BД и n_НД .

2.3 Участок программы при T^*_В_≥ 335K.

При Т^*_В≥335К реализуется программа:Т^*_{Т пред}=const (что соответствует заданному закону изменения Т^*_{Г пред}=f₃(Т^*_В) и n_HД= f₂(T^*_B).·

В качестве УФ, обеспечивающего Т^*_{т пред}=const, используется изменение подачи топлива G_T в ОКС. Очевидно, что для ограничения роста Т^*_Г с ↑T^*_B>335K, необходимо ↓G_T (в сравнении с программой на II участке), а это приводит к некоторому ↓n_BД. Одновременно с ограничением Т^*_Г замедляется рост Т^*_ТВД перед ТНД. При этом, чтобы исключить опасный рост Т^*_Г (и Т^*_ТВД) при отказе ограничителя Т^*_{т npeд}; уровень программной настройки n_BД на Ill-ем участке программы устанавливается примерно на 2% выше значений n_BД=f₁(T^*_B), обеспечиваемых при Т^*_т=Т^*_{т пред}.

Однако, как видно из рис.1 до Т^*_В=346К программой предусмотрено дальнейшее ↑n_НД по тому же закону, что и на II участке. Это обусловлено необходимостью обеспечить заданную тягу на режиме полёта, соответствующем Н=0, Мн=1.

Поскольку при этом рост Т^*_ТВД замедлен, указанное увеличение обеспечивается за счёт более энергичного ↑π^*_ТНД (а значит, и π^*_Т) путём ↑F_KР (см. рис.2). При дальнейшем ↑Т^*_В>346К закон изменения n_НД=f₂(Т^*_В) подобран таким образом, чтобы каждому значению n_BД соответствовало оптимальное (с точки зрения получения наибольшей тяги) значение n_НД .

При условии T^*_Tnpед=соnst.

Дата добавления: 2014-08-09; просмотров: 583; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!