Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД)

В СУ вертолетов могут использоваться как двухвальные двигатели со свободной турбиной (СТ) механически не связанной с ТК двигателя, так и одновальные ТВаД. Однако ТВаД со свободной турбиной обладают рядом преимуществ перед одновальными двигателями и поэтому всегда более предпочтительны. Такой двигатель более гибок в управлении, позволяя независимо изменять (nтк) и (nвинта). Отсутствие механической связи ротора (ТК) со (СТ) и несущей системой вертолета значительно облегчает запуск двигателя и позволяет отказаться от муфты сцепления между двигателем и винтом.

Существенным отличием вертолетного ТВаД от аналогичного самолетного двигателя является форма выпускного канала, который выполняется диффузорным (это позволяет преобразовать часть кинетической энергии выходящих газов в работу сжатия и увеличить тем самым перепад (∆p) на свободной турбине (СТ) при одновременном уменьшении скорости истечения газов из сопла (Сс), а стремление получить возможно меньшую (Сс) объясняется необходимостью увеличить работу, передаваемую на винт, т.к. небольшие скорости вертолетов не позволяют эффективно использовать кинетическую энергию струи выходящих газов).

Как и у аналогичного самолетного ТВД, регулируемыми параметрами являются: (nтк), (nст) и (Тг*).

Однако, в ТВаД (это второе отличие) не предусмотрено использование автоматических регуляторов, поддерживающих (nвинта=const) за счет изменения угла установки (шага) винта (φв). Это объясняется плохими динамическими свойствами такой системы, следовательно, безопасностью посадки вертолета. Поэтому в системах управления вертолетных ТВаД предусмотрено только ручное воздействие на (φв). Т.о. регулирующим фактором (РФ) является только (Gт). При этом, в качестве (РП) в зависимости от условий эксплуатации выбирается: (nтк) либо (nст).

Так, программа регулирования на режиме ″МГ″:

nтк=const + коррекция (nтк) по (pн* и Тн*)

Программа регулирования на основных полетных режимах (крейсерский и номинальный, когда целью регулирования является получения максимальной подъемной силы):



nст=const

При этом (nтк max) – ограничивается.

Третьим отличием является то, что у ТВаД, в отличие от ТВД управление режимами осуществляется не от РУД, а рычагом общего шага (РОШ), связанным с автоматом перекоса несущего винта (НВ). Перемещая (РОШ), пилот изменяет (φв), изменяя тем самым потребную мощность на валу ТВаД (Nе), и, соответственно (nст), в работу вступает регулятор частоты вращения (РЧВ), изменяя (Gт) для восстановления (nст). При этом, (РЧВ) ТК выполняет роль ограничителя (nтк max).

2.4. Изменение различных параметров двигателей при изменении внешних условий (pн* и Тн*) для различных программ регулирования

1). Изменение только одного параметра (pн*) вызывает пропорциональное изменение следующих параметров:

- расхода воздуха через компрессор (Gв);

- расхода топлива в основной КС (Gт);

- тягу ГТД (Рдв);

- давление (p) по всему ГВТ двигателя.

При этом остаются неизменными:

- температура и скорости газа по всему ГВТ;

- относительные величины (такие как, степени повышения давлений, степени подогрева воздуха и т.д.);

- удельные параметры, такие как, (Руд) и (Суд) и т.д.

2). У двигателя, работающего при (n=const) и (Тг*=const), изменение (Тн*) вызывает изменение:

- приведенной частоты вращения ротора ГТД (nпр = n/√ Тн*);

- числа маха (М) в ряде сечений ГВТ.

Что, в свою очередь, вызывает изменение следующих параметров: (Gв), (Руд) и (Суд).

↑↑(Рдв)

Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru P.S. Так, при ↓(Тн*)

Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru ↓(Суд) за счет ↑(πдв), что способствует лучшему использованию тепла
Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru Программы регулирования вертолетных турбовальных двигателей (ТВаД) - student2.ru ↑(πк*)
↑(Gв)
↑ давление газа перед (Т)
↑степень подогрева воздуха
↑(Руд) за счет ↑(πдв) и ↑(∆= Тг*/ Тн), т.к. ( Тг*) изменяется всегда значительно меньше, чем (Тн)

Например:

↓(Тн*) от (+45 до -30)°С

приведет к ↑(Рдв) в 1,5 раза,

и к ↓(Суд) на 15%

Уменьшение (Рдв) при повышении (Тн*) особенно важно учитывать при эксплуатации самолета в условиях жаркого климата. Для повышения тяги ТРД (Рдв) при взлете в таких условиях иногда применяют их форсирование впрыском легко испаряющихся жидкостей на вход в компрессор или в камеру сгорания.

Наши рекомендации