Выбор параметров стабилизатора оборотов

Необходимо прежде всего указать на то, что хотя динамические ха­рактеристики различных газотурбинных двигателей в общем сходны между собой, тем не менее каждый конкретный двигатель как объект регулирования может иметь особенности, определяемые его топливной автоматикой. Это может повлиять и на схему стабилизатора. Здесь осо­бенно ярко проявляется гибкость электронного стабилизатора, в кото­ром без труда можно реализовать любые корректирующие цепи, необ­ходимые для получения оптимального закона регулирования.

Задача стабилизатора заключается не в том, чтобы сделать устой­чивыми процессы изменения оборотов турбокомпрессора двигателя, а следовательно, и свободной турбины — это обеспечивается топливной автоматикой двигателя, — а в том, чтобы уменьшить отклонения оборо­тов свободной турбины, жестко связанной с несущим винтом, вызывае­мые изменениями общего шага несущего винта, его угла атаки и ско­рости полета. Систему «двигатель — несущий винт» можно представить структурной схемой, показанной на рис. 3. 22, а.

Влияние каждого из параметров Дер, Да, AV можно представить не­которой эквивалентной передаточной функцией (соответственно, kaWa kvWv). Если система управления двигателями имеет еще и связь «шаг—газ», то это^можно учесть дополнительным блоком Аш__г- Так, если при изменении скорости полета статическое изменение оборотов соста­вит без стабилизатора -^-~kvkдв_нв> то со статическим регулятором оно будет составлять

и ‘ ДВ—НВ

дв—НВ

т. е. уменьшится в (1 +г£дВ-нв) Раз[19]

Из этого получаем важное требование к стабилизатору, т. е. он дол­жен иметь возможно большее передаточное число (если закон регули­рования— статический). Статическое отклонение оборотов в принципе может быть сделано нулевым при введении в закон регулирования ин­теграла от оборотов. Этот закон, однако, неприемлем для рассматривае­мого типа стабилизатора оборотов с дифференциальным включением и ограниченным ходом привода, поскольку при астатическом регулиро­вании привод будет слишком часто вставать на упоры *.

На основании опыта можно считать, что указанные требования при­менительно к тяжелым вертолетам класса Ми-6 и Ми-10 сводятся к обес­печению переходного процесса в системе «двигатель — несущий винт — стабилизатор» длительностью около 10 сек и без перерегулирования.

Поскольку падение оборотов более нежелательно, чем их заброс, то рекомендуется вводить в закон регулирования интеграл, действующий только при падении оборотов ниже заданных. Это достигается примене­нием упора в цепи обратной связи сервопривода [20]. При отклонении обо­ротов на уменьшение сервопривод работает без обратной связи, обеспе­чивая астатическое регулирование.

В качестве иллюстрации рассмотрим динамику силовой установки со стабилизато­ром оборотов вертолета Ми-10.

Передаточная функция объекта регулирования может быть записана в виде

________ 0,63(0 6s + 1)___________ %_

^дв-НВ^дв-НВ = (S+ 1) (1,1s-і — l) (5,5s + 1) мм ‘

а передаточная функция фильтра с усилителем, являющимся датчиком отклонения обо­ротов, W і — —— ;—.

v 1 0,15s + 1

В летных испытаниях была подобрана передаточная функция дифференцирующего контура обеспечивающего удовлетворительное качество стабилизации оборотов. Она 1,7s + 1

имеет вид W2= ——— .

0,5s + 1

Таким образом, весь стабилизатор оборотов описывается передаточной функцией

. . 1,7s+1 _______ мм

lWcT = 1 (0,15s 4- 1) (0,5s +1) % ’

где оптимальная величина і по летным испытаниям составляет 2—3 мм/% (1 мм хода «раздвижной тяги» соответствует а= 1,25° на рис. 3. 17).

На рис. 3. 20, б показаны типовые статические характеристики двух­двигательной силовой установки с автономными регуляторами оборотов на каждом двигателе и со стабилизатором оборотов с «раздвижной тя­гой». Характеристики показывают зависимость статической ошибки — изменения оборотов — от мощности, развиваемой двигателем. Данная на графике нелинейная статическая характеристика автономного ре­гулятора (кривая 1) необходима для уменьшения разнорежимности, т. е. различия в мощностях, развиваемых двигателями. Особенно нежела­тельна разнорежимность при мощностях, соответствующих 80—100% максимальной. Разнорежимность, как об этом говорилось выше, устра­няется синхронизатором оборотов, однако допустимое различие мощно­стей может быть достигнуто, если синхронизатор устраняет уже умень­шенное различие. Предположим, что характеристики двух регуляторов несколько различны (кривые 1 и Г). Тогда при оборотах двигателей, соответствующих щ, различнее мощностях двигателей будет равно AN і т. е. намного меньше, чем различие ЛN2 при оборотах, соответствующих «2-

Для стабилизатора оборотов с «раздвижной тягой» (кривая 2), ра­ботающего на оба двигателя, вводить нелинейность в статическую ха­рактеристику нет необходимости. Это является преимуществом, так как позволяет повысить точность стабилизации оборотов.