Вопрос № 2. Электрические системы ограничения частоты вращения роторов ГТД

Для предотвращения разрушения авиадвигателя вследствие чрезмерных механических нагрузок необходимо ограничивать частоту вращения ротора турбокомпрессора. Допустимая частота вращения ротора ГТД зависит от плотности воздуха и запаса прочности вращающихся деталей. Поэтому в качестве предельных значений частоты вращения ГТД принимают максимально допустимую физическую и максимально допустимую приведенную частоты вращения.

Максимально допустимая приведенная частота вращения n_прм турбокомпрессора ТРД зависит от величины температуры T1* заторможенного потока воздуха. Из этой зависимости и определяется предел текущих значений физической частоты вращения ГТД. На рис.3 показана схема, поясняющая способ решения указанной задачи в электрическом регуляторе типа РРД.

Рис. 3. Схема, электрические системы ограничения частоты вращения роторов ГТД

В одном из плеч мостиковой схемы, состоящей из резисторов и потенциометров R3, R4, Roc, включен терморезистор Rт* датчика температуры T1*. В результате угол поворота вала электродвигателя М пропорционален величине T1* (электродвигатель управляется магнитным усилителем У6, включенным в диагональ моста между щетками потенциометров R4 и обратной связью Roc). Электродвигатель перемещает щетку потенциометра R2. Следовательно, положение этой щетки определяется величиной T1*.

Потенциометр R2 профилирован так, что напряжение U_R2 на его щетке при данном значении T1* определяется максимально допустимой физической частотой вращения U_R2=K*n_M.

На вход усилителя У5 подводится разность напряжений Пока , напряжение с потенциометра R1 РУД через нормально замкнутые контакты реле PI подводится к усилителю У1, где сравнивается с напряжением U_n, определяемым частотой вращения n. В этом случае скважность импульсов Q_и напряжения на клапане ЭМКТ определяется положением щетки потенциометра R1 РУД, т.е. частота вращения ТРД равна n₃.

Если РУД передвинуть в сторону увеличения n3 так, что становится , то сработает реле PI, контакты которого переключают вход усилителя У1 со щетки R1 на щетку R2. Теперь напряжение на входе усилителя У1 уже определяется разностью , т.е. происходит стабилизация максимально допустимой приведенной частоты вращения ТРД. дальнейшее перемещение РУД вперед уже не оказывает влияния на работу ТРД.

Независимая работа ТРД от положения РУД продолжается до тех пор, пока снова не будет выполняться условие а это происходит или при определенном перемещении РУД в сторону уменьшения n, или при увеличении температуры T1* (тогда щетка потенциометра R2 на рис. 3.3 переместится вверх).

В тех случаях, когда разрешенная по значениям n_ПРМ физическая частота вращения может превышать максимально допустимую физическую частоту вращения, происходит стабилизация последней. Помимо рассмотренных электрических систем регулирования основных режимов работы ГТД широкое применение находят системы регулирования, в которых программа ступенчатого изменения параметров авиадвигателя осуществляется с помощью реле, управляющих электромагнитными клапанами подачи топлива, открытия лент перепуска, изменения положения створок реактивного сопла и другими конструктивными элементами системы регулирования основных и форсажных режимов.

Вывод: для предотвращения разрушения авиадвигателя вследствие чрезмерных механических нагрузок необходимо ограничивать частоту вращения ротора турбокомпрессора. Допустимая частота вращения ротора ГТД зависит от плотности воздуха и запаса прочности вращающихся деталей. Поэтому в качестве предельных значений частоты вращения ГТД принимают максимально допустимую физическую и максимально допустимую приведенную частоты вращения.