УПРАВЛЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И УПРАВЛЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ. ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ И СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Авиационные двигатели работают в широком диапазоне изменения внешних условий и внутренних управляющих воздействий.

К внешним условиям относятся: режим полета, определяемый атмосферными условиями (давлением р_н и температурой Т_н окружающей атмосферы), число М полета; углы атаки и скольжения летательного аппарата и другие возмущения потока на входе в двигатель. Воздействие внешних условий на режим работы двигателя проявляется в основном через изменение параметров заторможенного потока на входе в него – р^*_в и Т^*_в.

Изменение давления р^*_в при Т^*_в=const влияет на расход воздуха через двигатель, а также на давления во всех сечениях двигателя по длине его проточной части. При данном значении частоты вращения роторов двигателя расход воздуха, а также давление в каждом сечении двигателя изменяются (как будет показано далее) пропорционально р^*_в. В таком случае неизменным остается и режим работы двигателя (если не касаться механических напряжений в его деталях).

Изменение температуры Т^*_в при р^*_в=const приводит (при тех же условиях) к изменению приведенной частоты вращения компрессора (или его каскадов) и, следовательно, к изменению режима работы компрессора (каскадов) и соответсвенно всего двигателя.

Из сказанного следует, что изменение внешних условий влияет на режим работы двигателя (если не касаться возмущений потока на входе) только через изменение температуры Т^*_в на входе в двигатель.

К внутренним управляющим воздействиям на двигатель относятся так называемые управляющие факторы, т.е. факторы, с помощью которых осуществляется воздействие на рабочий процесс двигателя. Управляющими факторами для двигателей прямой реакции являются: расход топлива в основной и форсажной камерах сгорания, площадь критического сечения реактивного сопла, углы установки лопаток НА (вентилятора, компрессора) и перепуск воздуха в компрессоре. Их изменение может быть обусловлено воздействием изменения положения рычага управления двигателем (РУД) или результатом работы других механизмов системы управления двигателя.

Посредством управляющих факторов осуществляется воздействие на так называемые управляемые параметры двигателя.

В качестве управляемых параметровжелательно было бы использовать непосредственно параметры рабочего процесса (т.е., например, и ). Но это не всегда удается осуществить практически. Поэтому в качестве управляемых параметроввыбирают параметры, которые можно контролировать, измеряя их, оценивая по ним (косвенно) значения параметров рабочего процесса, а также осуществляя необходимые их ограничения по прочностным и другим соображениям. Такими параметрами могут быть: физическая и приведенная частоты вращения каскадов компрессора, температур газа за турбиной Т^*_т , максимально допустимое давление воздуха за компрессором и др.

Задача управления двигателем состоит в том, чтобы на различных режимах полета ЛА поддерживать такие параметры рабочего процесса двигателя, которые обеспечивали бы наиболее благоприятные его летные характеристики. К примеру, должны обеспечиваться наибольшая тяга при взлете и на режимах разгона-набора высоты самолета, наилучшая экономичность на крейсерских режимах полета и т.п. При этом должна быть гарантирована надежность работы двигателя в течение его ресурса, для чего должны быть соблюдены ограничения по прочности его элементов и по устойчивости рабочего процесса.

Реализация таких режимов осуществляется заданием программы управления двигателя.

Программой (законом) управления двигателя называется закон изменения его управляемых параметров (или некоторых управляющих факторов) от внешних условий (характеризуемых значениями температуры воздуха Т^*_в на входе в двигатель) и от положения рычага управления двигателем (РУД, определяющего режим работы двигателя. Изменение Т^*_в может происходить вследствие изменения как атмосферных условий, так и вследствие изменения скорости полёта.

Программой управления силовой установкойназывается совокупность программ управления двигателя, входного устройства и кормовой (самолетной) части выходного устройства. В ряде случаев, например, если входное устройство является нерегулируемым, а реактивное сопло регулируется только изменением площади F_кр, программы управления двигателя и СУ не отличаются друг от друга.

Различают максимальныйрежим работы двигателя, при котором его тяга (или мощность) достигает максимально возможного (без ущерба для надежности и ресурса) значения в данных условиях полёта, и пониженные («крейсерские») режимы. У двигателей с форсажной камерой сгорания различают также режим полного форсажа и режимы частичного (неполного) форсирования. Более подробно мы об этом поговорим позднее.

Программы управления двигателя и СУ реализуются (обеспечиваются) системой автоматического управления двигателя (САУ). При этом в САУ обычно реализуется измерение частот вращения роторов двигателя, температуры воздуха перед компрессом и газа за турбиной (позволяющая косвенно контролировать ), а в некоторых САУ и других параметров (например, или ).