Система управления двигателями

Система управления двигателем состоит из рычага управления двигателем (РУД), рычага управления реверсом (РУР), рычага останова двигателя (РОД), расположенных в кабине экипажа и связанных тросами и тягами с топливным насосом-регулятором (НР) двигателя, обеспечивающим автоматическую подачу топлива в КС в необходимом количестве.

Режим работы двигателя устанавливается РУД-ом и контролируется по указателям на приборной доске в кабине экипажа. Перемещение РУД «от себя» - увеличение тяги (мощности), «на себя» - уменьшение. РУД может быть зафиксирован тормозной рукояткой в любом положении.

Управляют двигателями с центрального пульта или с левого и правого пультов пилотов. В последнем случае РУД правого и левого пультов кинематически связывают один с другим.

В зависимости от типа ВС управление двигателями может осуществляться при помощи жестких тяг, тросовой проводки или включать в себя и те, и другие элементы. На многомоторных самолетах чаще применяют тросовую проводку. Для регулировки натяжения тросовой проводки устанавливаются тандеры.

РУР-ы, как правило, устанавливаются на РУД-ах и связаны с системой управления реверсом и насосом-регулятором двигателя. РОД-ы двигателей связаны тросовой проводкой с отсечными (перекрывными) клапанами топливной системы двигателя.

Тема 10. Рабочий процесс и эксплуатационные характеристики ТРД

Методы форсирования ТРД

Под форсированием ТРД понимается увеличение тяги двигателя по сравнению с тягой на максимальном режиме. Форсирование ТРД производится в целях уменьшения длины разбега при взлете с заданной ВПП в перегрузочном варианте, увеличения скорости полета самолета для быстрого набора высоты, выхода на заданный рубеж и т.п.

Существует несколько способов форсирования ТРД: кратковременное повышение оборотов и температуры газов перед турбиной, впрыск жидкости во входное устройство, компрессор или основную камеру сгорания, сжигание топлива в форсажной камере.

Наибольшее распространение получил способ форсирования путем сжигания дополнительного количества топлива в форсажной камере, в результате чего повышается температура газа перед РС, что вызывает рост скорости истечения (удельной тяги) и полной тяги двигателя.

Для получения возможно большей тяги двигателя на форсированном режиме обороты n и температура газа перед турбиной T_г должны быть максимальными, т.е. режим работы турбокомпрессора должен сохраняться неизменным. Это обеспечивается увеличением критического сечения сопла F_кр при включении форсажной камеры. Необходимое увеличение F_кр определяется из уравнения расхода газа, записанного для критического сечения при включенной и выключенной форсажной камере: F_кр.ф = F_кр√Т_ф*/Т₄*.

Отношение температур Т_ф*/Т₄* называют степенью подогрева газа в ФК. Отношение тяги двигателя на форсированном режиме к тяге на максимальном режиме называется степенью форсирования двигателя.

Термогазодинамический анализ показывает, что степень форсирования увеличивается при возрастании степени подогрева газа в ФК и при увеличении скорости полета. У современных ТРДФ температура в ФК Т_ф* = 1900-2100 К, что позволяет получить прирост тяги на взлете 40-55%. Недостатком ТРДФ является существенное увеличение удельного расхода топлива при включении ФК, так как сгорание топлива в ФК происходит при давлении в 3-5 раз меньшем, чем в основной КС.

Форсирование тяги кратковременным повышением n_max и T_г*_max достигается увеличением расхода топлива в основную КС, что приводит к возрастанию скорости истечения газов и тяги двигателя. При возрастании n_max на 3-4% тяга увеличивается на 15-20%. Однако рост Т_г* и n_max приводит к повышению нагрузок на лопатки турбины и опасности их разрушения, поэтому такой метод форсирования можно использовать только в исключительном случае.

При форсировании тяги впрыском жидкости во входное устройство или компрессор происходит снижение температуры воздуха, что приводит к возрастанию π, расхода воздуха и скорости истечения, - тяга увеличивается. Применение данного способа форсирования тяги связано с большим расходом впрыскиваемой жидкости (для увеличения тяги на 20-25% потребуется расход воды в 2,2-2,4 раза больше расхода топлива).

С увеличением высоты и скорости полета эффективность всех способов форсирования тяги возрастает.

Основные режимы работы ГТД

Основными режимами работы ТРД, задаваемыми РУД-ом, являются максимальный, номинальный, крейсерский и режим малого газа. ТРДФ имеет, кроме того, режимы полного, минимального и частичного форсажа.

Максимальный (взлетный) режим – это режим работы двигателя с максимальной тягой при данных условиях полета. Достигается при максимальных оборотах ротора n_max и температуры газа перед турбиной Т*_3.max. Используется при взлете, наборе высоты и для увеличения скорости полета. Время непрерывной и суммарной работы на максимальном режиме ограничивается техническими условиями.

Номинальный режим- это режим работы, на котором двигатель может непрерывно работать от 30 мин до 2 час и более. Допустимая суммарная наработка составляет 20-30% ресурса. Тяга на номинальном режиме составляет 85-90% максимальной тяги, обороты ротора (0,95-0,98)n_max. Номинальный режим используется при длительном наборе высоты и полетах с большой скоростью.

Крейсерскими режимами называются такие режимы, на которых двигатель может работать непрерывно в течение всего ресурса. Эти режимы могут подразделяться на максимальный крейсерский режим, при котором тяга равна (0,70-0,75) R_max и n_кр.max = 0,9 n_max, и минимальный крейсерский режим, при котором тяга составляет (0,5-0,6)R_max. Крейсерские режимы используются при полетах с большой дальностью и продолжительностью.

Режим малого газа (МГ) – это режим работы с минимальными оборотами, при которых двигатель может работать устойчиво и развивать минимальную тягу. Обычно тяга на режиме МГ равна (0,03-0,05) R_max, обороты n_мг = (0,3-0,4) n_max. Большая тяга на режиме МГ усложняет посадку самолета, увеличивает длину пробега и вызывает повышенный износ тормозов. Время непрерывной работы на режиме МГ ограничивается до 10-15 мин вследствие повышенной температуры газа перед турбиной. Различают режимы земного малого газа (ЗМГ) и полетного малого газа (ПМГ). ПМГ отличается от ЗМГ повышенными оборотами и расходом топлива.

Режим полного форсажа соответствует работе двигателя при максимальных значениях оборотов, температуры газа перед турбиной и температуры газа в форсажной камере. Время непрерывной работы на этом режиме ограничивается теми же значениями, что и при работе на максимальном режиме. Режим полного форсажа используется при взлете и разгоне самолета до больших сверхзвуковых скоростей.

Режим минимального форсажа соответствует минимальной величине форсажной тяги. Чем меньше тяга двигателя на минимальном форсаже отличается от тяги двигателя на максимальном режиме, тем плавнее осуществляется переход с максимального режима на режим форсажа, тем больше диапазон форсажных режимов полета самолета.

Режимы, заключенные между полным и минимальным форсажем, называются режимами частичного форсажа или крейсерскими форсажными режимами.