СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ЭЛЕМЕНТОВ И ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ ТВД И ТВВД

Для ТВД или ТВВД, в составе которых есть газогенератор (как, например, на рис. 43.1, б), условия совместной работы элементов, по существу, ничем не отличаются от условий совместной работы элементов ТВаД. Единственным небольшом отличием является здесь только то, что характеристику свободной турбины надо рассматривать в условиях совместной работы с соплом, (имеющим докритический перепад давлений), а не объединенную с выходным патрубком.

Законы (программы) управления для ТВД и ТВВД со свободной турбиной также качественно являются такими же, как для турбовальных двигателей.

Для ТВД одновальной схемы(см. рис.43.1, а) отличие состоит в том, что турбина вращает здесь и компрессор, и (через редуктор) тянущий винт, что нужно учитывать в балансе мощностей. Кроме того, по этой же причине положение рабочей точки на характеристике компрессора не является здесь однозначной функцией приведенной частоты вращения компрессора, а может изменять(при данном ) в зависимости от загрузки винта.

У ТВД или ТВВД любой схемы есть (как и у ТВаД) два регулирующих фактора – расход топлива G_т и угол установки лопастей винта изменяемого шага (ВИШ) j_в. Это позволяет у них осуществлять независимое управление двумя параметрами. Для двигателей со свободной турбиной такими параметрами обычно являются (как и в ТВаД) частота вращения ротора (или одного из роторов) газогенератора и частота вращения свободной турбины. Но в одновальном ТВД есть только один ротор, и тогда вторым управляемым параметром может быть, например, температура газа перед турбиной .

Так, например, на максимальных режимах работы одновального ТВД может быть реализована программа управления

n = n_max = const; = = const.

Рабочая линия (РЛ) на характеристике компрессора при этой программе управления описывается (как и для одновального ГГ при n = const и = const) уравнением:

.

И при этом положение рабочей точки на этой линии зависит только от .

Обычно в одновальных ТВД частота вращения регулируется с помощью управления углом установки лопастей винта , т.е. изменения потребляемой им мощности, а закон изменения подачи топлива G_т=f(р_н, ) подбирается так, чтобы обеспечить (косвенно) поддержание постоянства температуры газа перед турбиной.

При переходе к номинальному и далее к крейсерскому режимам, т.е. при дросселировании двигателя, частота вращения тянущего винта обычно в широком диапазоне режимов поддерживается постоянной. Соответственно, в одновальном ТВД будет постоянной и частота вращения ротора двигателя. Такая программа управления выбирается, прежде всего, в связи с тем , что в этом случае при необходимости быстрого увеличения тяги винта и, соответственно, мощности двигателя (например, при уходе на второй круг на этапе посадки самолета) не нужно тратить мощность (и время) на раскрутку (увеличение частоты вращения) вина, обладающего большим моментом инерции.

Поэтому при дросселировании двигателя частота вращения ротора поддерживается на рабочих режимах постоянной (за счет уменьшения j_в), а температура (и, соответственно, мощность двигателя) снижаются вследствие уменьшения G_т.

Но при запуске двигателя и при его работе на режиме малого газа надо избежать необходимости раскручивать винт до максимальных оборотов. Поэтому, начиная с некоторого пониженного режима, ВИШ ставится на упор минимального шага, а при дальнейшем уменьшении подачи топлив частота вращения винта (и двигателя) уменьшается вплоть до соответствующей режиму малого газа.

Положение рабочей точки на характеристике компрессора в зависимости от режима работы двигателя изменяется (при таком регулировании) так, как показано на рис. 43.3. На максимальном режиме (т.е. при n=n_max=const и = =const) изменение приводит Рис. 41.3

к изменению в пределах от до , в зависимости от атмосферных условий и скорости полета. При этом рабочий режим компрессора изменяется вдоль кривой М-М. При дросселировании двигателя режим работы компрессора удаляется от границы устойчивости (находясь в заштрихованной области) тем в большей степени, чем меньше подача топлива в двигатель, до тех пор, пока ВИШ не станет на упор минимального шага.

Дальнейшее снижение подачи топлива будет сопровождаться снижением частоты вращения, а рабочая точка на характеристике компрессора будет смещаться влево по линии о-о.