Управление силовыми установками летательных аппаратов с турбовинтовыми двигателями

Для турбовинтовых двигателей зависимость мощности от час тоты вращения выражается полем мощностей 1—2—3—4—5 (рис. 23.12). С левой стороны поле мощностей ограничено характс ристикой 1—5, определяющей значение минимальной частоты вра-

щения, на которой двигатель ра­ботает устойчиво. Характеристи­ка 1 2 является предельной но

температуре газа. Она ограничи­вает подачу топлива в зависимо­сти от частоты вращения (раї го­да воздуха) и является характе­ристикой автомата приемисто­сти. Характеристика 2—3 полу­чается при .максимальном расхо­де топлива и также ограничива­ется максимальными значениями температуры газа. Эквидистант­но ей изображены аналогичные характеристики для различных расходов топлива QT, <Зт2, QT3, Q-,-4 и (Этты — Линия 3—4 ограни­чивает поле мощностей справа. Она является характеристикой ограничителя максимальной ча­стоты вращения для предотвра­щения раскрутки ротора двига­теля. Характеристика 4—5 соответствует минимальному расходу топлива, при котором камеры сгорания по качеству смеси в полете работают устойчиво. Дальнейшее уменьшение расхода топлива вызывает срыв пламени и прекращение работы двигателя. Харак­теристика, соответствующая QTtmn, определяется ограничителем минимального расхода топлива. Она лежит в области отрицатель­ных мощностей. Для работы двигателя при таких расходах топли­ва требуется подвод мощности извне, что достигается за счет энергии набегающего потока воздуха. Мощности турбины при этом не хватает для вращения компрессора и винта, и, следова­тельно, силовая установка создает отрицательную тягу. Еще ниже располагается кривая потребной мощности для холодной прокрут­ки ротора двигателя. В полете на это используется энергия набе­гающего воздушного потока, а на земле — мощность пускового устройства

Предельные значения (границы) поля мощностей обеспечива­ются соответствующей настройкой автоматических устройств топ­ливной аппаратуры и регулятора частоты вращения. Изменяя на­стройку последнего и положение РУД, можно получить в полете любую точку в пределах этого поля мощностей. Однако на боль­шинстве ТВД эти возможности обычно не используются, что объ­ясняется рядом особенностей этого типа двигателей, проявляю­щихся в плохой приемистости, в возможности помпажа при резком повышении режима работы, недопустимо большого заброса темпе­ратуры Характеристики ТВД обычно протекают таким образом, что разница в мощностях двигателя и винта вне точки пересечения от­носительно невелика, что является причиной плохой приемистости

это о типа двигателей Пр — должительность перехода ТВД с режима мало о газа на взлетный достигает 15 с и более.

Рассмотрим характерів стики относительного изме­нения мощности, удельного расхода топлива и темпера­туры газа перед турбиной по частоте вращения ТВД (рис. 23.13). Кривая Лгі со­ответствует случаю, когда винт при дросселиро, ванни двигателя затяжеляется.

Кривая JVj относится к ВФШ. Кривая N3 ‘получена при дросселировании двига­теля с облегчением впита.

Соответственно этим зави­симостям изменения мощно­сти по частоте вращения представлены ‘кривые изме­нения температуры газа пе­ред турбиной и удельных расходов топлива.

Из приведенных харак­теристик следует, что изме­нение мощности по кривой Лд соответствует более вы­сокому температурному ре­жиму двигателя и, следова­тельно, меньшему удельному расходу топлива. Измене­нию мощностидвигателя по кривым N2 и Лд будут соот­ветствовать более низкие температуры газа и более высокие удельные расходы топлива. Очевидно, предель­ные случаи изменения харак­теристик ТВД будут соот­ветствовать программам ре­гулирования (=const и п—

=const, т. е. при изменении положения рычага управте

ния авиадвигателя в одном случае будет постоянной темпера­тура газа перед турбиной, а в другом —частота вращения

34J

Представленкые на рис. 23.13 характеристики ТВД соответствуют стационарным режимам работы двигателя. На переходных же ре­жимах имеют место значительные отклонения параметров от этих характеристик, а поэтому не исключаются возможности перегрева и перехода двигателя в режим неустойчивой работы. Этому больше подвержены двигатели, имеющие дроссельные характеристики с высокими значениями температур газа перед турбиной, что сле­дует из рис. 23.14. Здесь характеристика 5 соответствует програм­ме регулирования 7’=consl, характеристика 4 — программе п = — const, а промежуточные характеристики /—3 соответствуют ха­рактеристикам, представленным на рис. 23.13.

При наличии программы регулирования 7’= const или близкой к ней по значениям температуры газа переходные режимы (при пе­реходе из точки К в точку 0) всякий раз будут сопровождаться перегревом двигателя и неустойчивой работой (пунктирная кри­вая). В условиях эксплуатации этого допускать нельзя. Более бе­зопасной с этой точки зрения является программа регулирования п =const и близкие к ней по значениям температуры.

Учитывая вышеизложенное, а также сложность систем регули­рования, обычно отдается предпочтение системам, обеспечивающим постоянную частоту вращения. Характеристика такого двигателя при работе на земле будет соответствовать кривой а—б—с (см рис 23 12). Точка а соответствует режиму малого газа, при кото­ром винт имеет наименьший угол установки лопастей флип — При перемещении рычага управления двигателем вперед до заданной частоты вращения происходит разгон двигателя по линии а—б. Дальнейшее перемещение рычага управления двигателем вперед не будет вызывать увеличения частоты вращения, так как при этом вступает в работх регулятор, который поддерживает заданную частоту вращения постоянной; мощность двигателя и угол установ­ки лопастей при этом будут увеличиваться. При полном открытии дроссельного крана мощность двигателя возрастает до макснмаль — 344

don величины (точка С) Сказанное Здесь наглядно представлено графиками на рис 23 15

В полете при глубоком дросселировании а тем более при ви ключекпн двигателя, мощность будет снижаться в переводить в об дасть отрицательных значений. В зависимости от скорости полета частота вращении ротора двигателя может оставаться при угон по­стоянной, поддерживаться регулятором Таким образом частота вращения не характеризует мощность двигателя Она опредетя ется положением РУД