Стабилизаторы оборотов несущего винта

Автоматическое регулирование оборотов несущего винта при изме­нении его общего шага, угла атаки и скорости полета вертолета осуще­ствляется обычно путем автоматического изменения подачи топлива в двигатели.

Рассмотрим кратко одну из возможных так называемых автономных систем регулирования силовой установки газотурбинных двигателей, установленных на отечественных вертолетах, имеющих, как правило, по два двигателя (рис. 3. 19). Такая система регулирования заложена не­посредственно в двигателе и обеспечивает как изменение его мощности вручную в диапазоне от малого газа до взлетного режима, так и автома­тическое поддержание заданных оборотов несущего винта постоянными.

/Г синхронизатору

/—рычаг управления двигателем; 2—канал слива; 3— рычаг перенастройки оборотов двигателя;
4—поршень; 5—насос-регулятор; 6—‘регулятор оборотов свободной турбины; 7—механизм перена-
стройки; 8—синхронизатор оборотов; 9—центробежный регулятор; 10—вал турбокомпрессора двига-
теля № 1; Л— вал свободной турбины двигателя № 1

Система состоит из двух насосов-регуляторов 5, двух регуляторов оборотов 6 свободной турбины с механизмами их перенастройки 7 и двух синхронизаторов оборотов 8 (по одному на каждом двигателе).

На вертолетах с ручным управлением регулятор 6 и синхронизатор оборотов 8 отсутствуют и летчик вручную через систему «шаг—газ» пе­ремещает рычаг 1 управления двигателем. Каждому положению рычага соответствуют определенные обороты компрессора, а следовательно, определенная мощность двигателя. При постоянном положении рычага обороты компрессора поддерживаются постоянными с помощью центро­бежного регулятора 9, который при отклонении оборотов компрессора от заданных регулирует подачу топлива в двигатель [16].

При автоматическом поддержании оборотов несущего винта посто­янными на двигатели устанавливаются регуляторы 6 центробежного ти­па. Если обороты несущего винта превышают допустимые, то регулятор оборотов 6 открывает канал 2 слива и часть топлива, минуя форсунки, идет на слив. При уменьшении оборотов канал слива закрывается, т. е. автомат оборотов работает как ограничитель оборотов несущего винта и для работы его на этом режиме необходимо вручную переводить ры­чаги 1 насосов-регуляторов в положения, при которых располагаемая мощность двигателей больше потребной. На отечественных вертолетах это осуществляется при помощи системы «шаг—газ» с расширенной правой коррекцией газа. В этом случае летчик летает с крайней правой коррекцией на рычаге «шаг—газ», которая при любом изменении обще­го шага несущего винта обеспечивает получение увеличенной мощности на двигателях с последующей ее «срезкой» автоматом оборотов.

Данная система регулирования двигателей может работать и без системы «шаг—газ», т. е. рычаг общего шага может изменять только величину шага без изменения положения рычага подачи топлива, кото­рый в этом случае должен быть переведен на максимальную мощность. В обоих случаях регулятор оборотов несущего винта будет работать как ограничитель, срезая лишнюю мощность и поддерживая обороты вин­та, равными оборотам ограничения. Перенастраивая регулятор оборо­тов 7, можно менять обороты ограничения, что необходимо для получе­ния оптимальных режимов работы силовой установки в зависимости от высоты и скорости полета вертолета.

Для того чтобы мощность обоих двигателей была одинаковой на каждом двигателе установлен синхронизатор оборотов, связанный с их полостями высокого давления. Если обороты компрессоров двигателей одинаковы, то синхронизаторы оборотов не работают — давления в их полостях равны. Если обороты двигателя № 2 больше, чем двигате­ля №1, то равновесие в синхронизаторах нарушается, происходит сме­щение поршня 4 влево и слив топлива от форсунок двигателя № 1 умень­шается. Когда обороты выравниваются, то поршень 4 вновь приходит в равновесие и пропускает топливо через синхронизатор.

Рассмотренная автономная система (при установке на вертолет двух и более двигателей) немного усложнена введением описанных вы­ше синхронизирующих устройств и конструктивным оформлением управ­ления перенастройкой оборотов.

При отказе одного из автоматов второй осуществляет необходимую подстройку мощности другого двигателя в полном ее диапазоне, что яв­ляется преимуществом указанных автоматов оборотов. Правда, эта под­стройка может не обеспечить поддержание постоянных оборотов несу-

щего винта, но все же исправный автомат может замедлить чрезмерную раскрутку несущего винта либо чрезмерное падение его оборотов и тем самым даст дополнительное время летчику для перехода на ручное управление, которое целесообразно иметь в системе «шаг—газ» на этот случай.

■ При установке на вертолет одного двигателя с подобным автоматом оборотов, имеющим возможность изменять мощность в ее полном диа­пазоне, целесообразно из-за условий безопасности, кроме резервирова­ния ручного управления, иметь в системе автоматики какое-либо допол­нительное контролирующее устройство. При каком-либо отказе указан­ного автомата оборотов очень важно не допустить падения оборотов не­сущего винта ниже некоторых критических, при которых возможна по-

б) Статические характеристики двухдвигательной силовой установки:

У я У1—с автономными регуляторами оборотов; 2—со стабилизатором оборотов с «раздвижной тягой»

теря управляемости вертолета. Для исключения этого в системе жела­тельно иметь специальное устройство с автономным датчиком оборотов, которое при падении оборотов несущего винта до определенных преде­лов должно отключить неисправный автомат и дать возможность лет­чику использовать имеющееся ручное управление мощностью от руко­ятки коррекции.

Рассмотрим вторую возможную систему автоматического регулиро­вания оборотов несущего винта. В этой системе используется автомати­ческий регулятор подачи топлива, включенный в систему ручного управ­ления «шаг—газ» через «раздвижную тягу».

Тахогенератор 1 (рис. 3.20, а), установленный на главном редукто­ре несущего винта вертолета и измеряющий его обороты п, выдает элек­трический сигнал в специальный измеритель отклонения оборотов 2. Оттуда сигнал Ап поступает в усилитель 3, связанный непосредственно с электрогидравлической «раздвижной тягой» 5, преобразующей элек­трические сигналы в механические перемещения. Таким образом, стаби­лизатор оборотов в ограниченных пределах через «раздвижную тягу» регулирует обороты несущего винта, изменяя подачу топлива одновре­менно на всех двигателях. При этом отсутствует какое-либо синхронизи­рующее устройство работы двигателей и летчик может в любой момент вмешаться в управление. Электронное устройство автомата оборотов позволяет иметь на ручке «шаг—газ» переключатель перенастройки ав­томата оборотов.

Имеется возможность путем нажатия кнопки выключить стабили­затор при какой-либо его неисправности, при этом раздвижная тяга, работающая от стабилизатора оборотов, автоматически становится в нейтральное положение, обеспечивая этим возможность нормального ручного управления.

Необходимо отметить, что в любом случае стабилизатор оборотов будет поддерживать постоянные обороты несущего винта только при на­личии некоторого необходимого избытка мощности двигателей. Если это­го нет, то летчик на ряде режимов полета, требующих максимальной мощности двигателей, может допустить ошибку и увеличить шаг несуще­го винта до таких пределов, при которых его обороты упадут до не­допустимой величины. Для предотвра­щения этого явления в системе управ­ления шагом может быть применен автоматический ограничитель величи­ны общего шага (рис. 3.21).

В этом случае при положении ры­чага подачи топлива 1 на упоре 2, что соответствует максимальной мощности двигателей, электрический сигнал от микровыключателя включает специ­альную тормозную муфту 3, которая ограничивает перемещение рычага 4 «шаг—газ» вверх, тем самым сигна­лизируя летчику о недопустимости дальнейшего увеличения шага. Пру­жина 5 обеспечивает перемещение ры­чага вниз при заторможенной муфте. В то же время тормозной момент муфты ограничен и позволяет преодолеть его усилием на рычаге «шаг— газ», равном 10—12 кГ [17].

Величина диапазона работы стабилизатора оборотов через раз­движную тягу может быть установлена до 40—50% полного хода рыча­га подачи топлива на двигателях. При этом летчик на всех режимах по­лета практически не пользуется коррекцией газа, за исключением режи­ма планирования, при котором ему приходится ее немного убирать вле­во. Настройку такого стабилизатора оборотов целесообразно произво­дить с учетом максимально допустимых оборотов, чтобы при резких пе­реходных маневрах в полете, допуская кратковременно некоторую «рас­крутку» несущего винта, не допускать в то же время так называемую «просадку» оборотов несущего винта из-за недостаточной приемистости двигателей [18].

Включение стабилизатора оборотов в неполном диапазоне управле­ния обеспечивает увеличение безопасности при его отказах. В то же вре­мя наличие ручного управления дает возможность летчику в отдельных случаях, вмешиваясь в управление, как бы увеличивать диапазон, необ­ходимый стабилизатору, при резких изменениях режима полета. При отказе одного из двигателей автомат выводит работающий двигатель на увеличенную мощность вплоть до взлетной, в зависимости от режима полета.