Системы управления ТРДЦ

Откачивающие насосы выключаются уже после останова двигателя для осушения масляных полостей. Суммарная производительность этих насосов должна быть в 2. .3 раза больше, чем производительность нагнетающего насоса, поскольку они откачивают из масляной полости смесь масла с воздухом.

Необходимые для разработки «электрического» ГТД технологии должны обеспечить возможность создания:

—    электроприводов с удельной массой < 0,5 . 0,8 кг/кВт;

—    высокооборотных электрогенераторов (с частотой вращения до 30000 об/мин, напряжением 270. .540 В, мощностью до 300 кВт),

—    высокоинтегрированной термостойкой (£раб > 125 °С) элементной базы, в том числе силовой, с интенсивностью отказов;

—    магнитных подшипников;

—    Smart-датчиков и Smart-исполнительных механизмов.

Состояние развития этих технологий позволяет рассчитывать на

возможность реализации рассмотренных систем в ближайшей перспективе.

Построение систем автоматического управления ГТД

Системы автоматического управления современных ТРДД выполняются цифровыми электронными типа FADECбез гидромеханического резервного регулятора или с простым регулятором такого типа, часто только для управления вручную. Система осуществляет в полном диапазоне условий полета функции управления и ограничения предельных значений параметров на всех установившихся и переходных режимах работы двигателя, защиты двигателя от помпажа, самоконтроль и диагностику САУ, контроль и диагностику состояния двигателя.

Система воздействует на имеющиеся на двигателе регулирующие органы (факторы): расход топлива в камере сгорания; углы установки лопаток ВНА компрессора; клапаны перепуска воздуха из компрессора; заслонки для управления отбором воздуха на охлаждение турбины и для управления зазорами в компрессоре и турбине, а также на ряд других вспомогательных органов.

Электронный регулятор имеет централизованную структуру, устанавливается обычно на двигателе (для больших двигателей) или на борту (для малоразмерных ТРДД). В нем применяется электронная элементная база с высокой степенью интеграции, высокой надежностью (Л < 10-8 1/ч) и термостойкостью (до +125 °С).

Современные методы управления и контроля обеспечивают решение задач адаптивного управления, интеграцию по каналам пн-

формационного обмена с системами самолета, компенсацию отказов. Система топливопитания, как правило, построена на базе подкачивающего центробежного насоса для предварительного повышения давления и шестеренного насоса высокого давления, приводимых от двигательной коробки приводов.

Один из вариантов комплекса программ, реализуемых в системе управления ТРДД, может быть представлен в следующем виде.

Надежность САУ

Надежность САУ должна быть такой, чтобы наработка на отказ, приводящий к выключению двигателя в полете, составляла до 106 ч. Высокие показатели требуются и по другим видам отказов.

Получение заданных показателей надежности обеспечивается в системе комплексом мероприятий: использованием элементной базы и других комплектующих, обладающих высокой надежностью; аппаратурным резервированием в электронном регуляторе и его элементах (двухканальная схема построения с отдельным комплектом датчиков и исполнительных механизмов для каждого канала); резервированием электрического питания (включая автономный генератор); программными средствами (встроенная система контроля и диагностики САУ, помехозащищенные алгоритмы управления); резервированием программ управления двигателем; реконфигурацией структуры при отказах и др.

Требования к точности регулирования зависят от выбранного комплекса программ управления. В процессе разработки системы управления определяются оптимальные сочетания требований к отдельным параметрам и датчикам, позволяющие реализовать необходимую точность поддержания тяги двигателя, экономичности, запасов ГДУ.

Характерные допустимые погрешности регулирования и ограничения основных параметров двигателя на установившихся режимах работы составляют:

Для получения такой точности регулирования погрешности измерения основных параметров, используемых при формировании программ и алгоритмов управления, не должны превышать для давления воздуха и газа ±0,5% от измеряемой величины (ИВ), температуры воздуха на входе в двигатель ±0,5. 1% ИВ, температуры газа 6. .10 К, частоты вращения 0,1% ИВ, положения лопаток ВНА ±0,5%.

На переходных режимах работы двигателя САУ должна обеспечивать регулирование (ограничение) с точностью, необходимой для выполнения требований по устойчивости рабочего процесса, ресурсу двигателя и длительности процессов управления.

В перспективе системы управления будут выполняться по схеме с распределенной структурой на базе Smart(интеллектуальных) датчиков и ИМ. Smart-датчики иSmart-ИМ, содержащие микропроцессорные устройства (МП) для преобразования и предварительной обработки сигналов измерения и управления, соединяются с вычислителем САУ двигателя, установленным на двигателе или на борту самолета, с помощью цифровых линий связи. Возможная схема такой системы показана.

Другим направлением в совершенствовании систем управления ГТД является применение «электрических» технологий, в рамках которых привод насосов и органов механизации проточной части двигателя осуществляется с помощью электродвигателей. Это позволит упростить системы и удешевить их обслуживание, снизить стоимость разработки, уменьшить массу и улучшить ряд других характеристик.

В частности, наиболее просто в этом случае решается проблема регулирования производительности топливных насосов путем управления их частотой вращения.

Читать всё о газотурбинном двигателе

Avia.pro