Система автоматического регулирования двигателя Д-436-148

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сокращения, принятые в тексте

РУД - ручка управления двигателем

САР - система автоматического регулирования

САУ - система автоматического управления



Оглавление

1. Общие сведения о системах автоматического регулирования

1.1 Назначение систем автоматического регулирования

1.2 Программы регулирования

1.3 Системы регулирования

2. Анализ системы автоматического регулирования САУ СУ-148

2.1 Назначение, общие сведения, состав САУ - СУ-148

2.2 Анализ электронной части САУ

2.3 Анализ гидромеханической части САУ СУ-148

2.3.1 Блок насосов БН-934ТМ-1

2.3.2 Топливный регулятор агрегат 4212

2.3.3 Топливно-масляный агрегат 5660Т

2.3.4 Пусковые и рабочие форсунки

3. Анализ работы гидромеханической САУ

3.1. Анализ работы на основной системе автоматического управления расходом топлива

4. Приложение

5. Информационные ресурсы



1. Общие сведения о системах автоматического регулирования

1.1 Назначение систем

Современный ГТД снабжается сложными системами управления и регулирования. Система управления позволяет задавать режим работы двигателя в процессе его эксплуатации для получения желаемых значений тяги (мощности) и удельного расхода топлива. Управление может быть ручным или автоматическим. На пилотируемых самолетах ручное управление сводится к рычагу управления двигателем (РУД), которым задается требуемый режим. Управление двигателем сводится к воздействию на параметры его рабочего процесса.

Под режимом работы двигателя понимается определенная совокупность параметров рабочего процесса, при которых работает двигатель. К ним относятся: частота вращения ротора (для ДТРД -- частота вращения роторов высокого и низкого давлений); температура газа перед турбиной; степень повышения давления компрессора (для ДТРД -- компрессоров ВД и НД); степень расширения газа в турбине; коэффициенты полезного действия компрессора и турбины; количество воздуха, поступающего в двигатель.

Воздействие автоматических устройств на параметры рабочего процесса называется регулированием двигателя. Учитывая большое число параметров, определяющих режим работы двигателя, и сложные взаимосвязи между ними, применяют автоматическое регулирование только основных параметров, которые в основном определяют тягу, развиваемую двигателем, удельный расход топлива и нагрузки, действующие на основные детали двигателя.

Система автоматического регулирования (САР) обеспечивает поддержание заданного режима работы двигателя при изменении внешних условий: высоты, скорости полета, температуры и давления окружающей среды. Благодаря этому пилот освобождается от необходимости поддержания заданного режима двигателя, существенно облегчается управление, увеличиваются надежность и экономичность двигателя. Кроме того, САР при задании нового режима обеспечивает его изменение по определенному желаемому закону.

САР представляет собой совокупность автоматического регулятора с двигателем. Регулятор всегда включает чувствительные элементы, воспринимающие всякое изменение режима работы двигателя и условий полета, и регулирующий орган, воздействующий на регулирующие факторы (подача топлива, площадь на срезе сопла, угол установки лопастей винта) с целью восстановления заданного режима. Двигатель в САР является объектом регулирования.

1.2 Программы регулирования

автоматический регулирование форсунка топливо

Программа регулирования устанавливает закон изменения основных параметров двигателя при изменении его режима и внешних условий.

Режим работы ГТД определяется многими взаимосвязанными параметрами, которые разделяют на основные (регулируемые) и вспомогательные (нерегулируемые).

Регулируемыми параметрами являются те, которые наиболее эффективно влияют на режим работы .двигателя и значение которых легко замеряется и контролируется простыли надежными и малоинерционными датчиками. Такими параметрами в ГТД являются частота вращения ротора и температура газов перед турбиной. Именно эти параметры определяют тягу (мощность), экономичность и надежность двигателя. Поэтому они задаются системой управления и поддерживаются постоянными или изменяются по определенному закону САР при помощи регулирующих факторов.

Для ТРД, у которых геометрия проточной части не меняется, регулируемым параметром является частота вращения ротора, регулирующим фактором -- подача топлива, а температура регулируется косвенно через.

1.3 Системы регулирования

Взаимодействие двигателя и автоматического регулятора может быть рассмотрено при помощи структурной схемы САР, работающей по замкнутой схеме на принципе отклонений или по разомкнутой схеме на принципе компенсаций.

Замкнутая система автоматического регулирования (ЗСАР) характеризуется тем, что процесс ее работы непосредственно зависит от результатов ее действия, а элементы системы, воздействуя друг на друга, образуют замкнутую цепь.

Работа системы регулирования на принципе отклонений заключается в следующем. При действии возмущающих факторов (изменения высоты и скорости полета, температуры и давления окружающей среды) регулируемый параметр - частота вращения ротора - отклоняется от заданного значения. Чувствительный элемент, кинематически связанный с ротором двигателя, реагирует на это отклонение и, воздействуя на топливный насос, изменяет подачу топлива в камеру сгорания таким образом, что восстанавливает заданную пилотом частоту вращения ротора на данном режиме работы двигателя. Таким образом, отклонение частоты вращения ротора является выходным сигналом регулируемого объекта и входным сигналом регулятора оборотов; перемещение регулирующего органа является его выходным сигналом и входным сигналом для регулируемого объекта, т. е. входные и выходные сигналы элементов системы замкнуты.

Достоинство данной системы заключается в том, что по окончании регулирования регулируемый параметр -- частота вращения ротора двигателя -- с высокой точностью восстанавливается до заданного значения. Недостаток этой системы состоит в том, что она получается сложной и регулятор не может предупредить изменение частоты вращения ротора.

Разомкнутая система автоматического регулирования (PC АР) характеризуется тем, что процесс работы системы не зависит непосредственно от результатов ее действия, а элементы системы не замкнуты между собой входными и выходными сигналами.

Принцип компенсации воздействия возмущающих факторов сводится к следующему. Изменение возмущающих факторов одновременно передается на регулируемый объект - двигатель, на чувствительный элемент регулятора. При этом регулируемый параметр - частота вращения ротора еще не изменилась, а чувствительный элемент уже действует на регулирующий орган, изменяя подачу топлива с тем, чтобы не допустить отклонения частоты вращения от заданной. Достоинством данной системы является ее простота и надежность работы, а недостатком то, что вследствие трудности учета одновременного влияния многих возмущающих факторов на работу двигателя и выполнения соотвествующих компенсирующих устройств не удается с изменением высоты и скорости полета сохранить регулируемые параметры (частоту вращения ротора) неизменными. Следовательно, РСАР не может обеспечить точность регулирования, поэтому как самостоятельная система применяется редко.

Для обеспечения высокой точности регулирования и устойчивой работы ТРД на всех режимах и при всех условиях полета регулятор САР одновременно включает автоматы, работающие на принципе отклонений и на принципе компенсации воздействия возмущающих факторов.



2. Анализ системы автоматического управления САУ СУ-148

2.1 Назначение, общие сведения, состав САУ СУ-148

Самолет оснащен комплексной электронной цифровой системой автоматического управления и контроля двигателями САУ СУ-148 (далее САУ СУ), которая включает в себя:

· пульты и щитки управления, установленные в кабине экипажа;

· двухканальный блок управления и контроля двигателями БУК-148;

· две бортовые системы контроля и диагностики БСКД-436-148;

· две системы автоматического управления двигательной установкой (САУ ДУ).

Каждая САУ ДУ состоит из основной и резервной САУ.

В состав каждой основной (электронно-гидромеханической) САУ входят двухканальный электронный блок управления ЭСУ-436, двухканальный блок коммутации и управления реверсом тяги двигателя БКР-436, блок коммутации и запуска БКЗ-148, а также установленные на двигателе:

· система измерения давления СИД-3-148;

· блок насосов 934 ТМ-1;

· топливный регулятор 4212;

· датчики и сигнализаторы.

Резервная САУ - гидропневмомеханическая, состоит из блока насосов 934 ТМ-1, топливного регулятора 4212, агрегатов управления клапанами перепуска воздуха АУК 4017.5В и 4017.11Н, а также органов управления двигателями в кабине экипажа.

В состав каждой БСКД входят электронный блок БСКВ-436, преобразователь заряда ПЗ-2К, а также датчики и сигнализаторы, установленные на двигателе.

2.2 Анализ электронной части САУ СУ-148

автоматический регулирование форсунка топливо

Электронная часть САУ СУ имеет иерархическую структуру (приложение 2): на нижнем уровне блоки ЭСУ-436, БСКВ-436 и БКР-436 осуществляют управление и контроль своих двигателей, а на верхнем уровне БУК-148 решает задачи интегрирования управления и контроля обоих двигателей.

САУ СУ обеспечивает управление двигателями в ручном (основное и резервное) и автоматическом режимах. При ручном управлении режим двигателей задается перемещением РУД.

При автоматическом управлении режим двигателей определяется величиной потребной тяги, необходимой для выполнения условий полета, передаваемой в БУК-148 (и далее в ЭСУ-436) от системы автоматического управления самолетом САУ-148.

Информация о текущих параметрах работы двигателей и результатах контроля передается блоком БУК-148 по каналу последовательной связи в экранную систему индикации КСЭИС-148 для отображения на КПСС и МФИ («ДВИГ»).

Для оценки технического состояния САУ СУ и взаимодействующих с ней систем, блоков и агрегатов в процессе эксплуатации, а также оценки ее готовности к вылету на самолете предусмотрено взаимодействие САУ СУ с БСТО. В процессе работы и при тестировании системы перед вылетом агрегаты, входящие в состав САУ СУ, передают информацию в БСТО и БУР, что позволяет определять причину возможных отказов (неисправностей), дать оценку работоспособности системы.

Размещение блоков электронной части САУ СУ на самолете показано на рис. 1.

БУК-148 обеспечивает выполнение следующих функций:

· преобразование сигналов от органов управления двигателями и их передачу по КИО;

· преобразование сигналов, получаемых из систем, и их передачу на органы управления и индикации;

· формирование в соответствии с инженерными алгоритмами: признака готовности к запуску двигателя № 1 и (или) № 2, признака готовности к ускоренному автоматическому запуску в последовательности 1-2 и управление ускоренным автоматическим запуском, признака готовности к холодной прокрутке двигателя № 1 или № 2, признака-команды на запуск двигателя № 1(или)

№ 2, признака-команды на холодную прокрутку двигателя №1 или № 2, команд на управление МРД двигателя № 1 и № 2, признака-команды на отключение ЧР, признака-команды на управление режимом руления двигателей на земле, сигнала «ОТКАЗ ЭСУ», значения отбираемого воздуха от каждого двигателя, значения отклонения ?ПК (получаемого от САУ-148), признака-команды готовности САУ СУ к работе в режиме автоматического управления, признака-команды на консервацию или ложный запуск двигателя, сигнала «Шасси обжато»;

· обмен информацией по последовательному цифровому коду с блоками: ЭСУ-436 ДУ № 1 и ДУ № 2, САУ-148, СУ ОСО-148, БКР-436 ДУ № 1 и ДУ № 2, БСКВ-436 ДУ № 1 и ДУ № 2;

· выдачу информации по последовательному цифровому коду в блоки: СУИТ-148, БУР-92А-05, МНРЛС «Буран А-148», ВСС-100, КСЭИС-148;

· прием информации по последовательному цифровому коду от блоков: ИК ВСП-148, СПВ-148;

· связь с БСТО по последовательному коду.

Основная САУ ДУ обеспечивает выполнение следующих функций:

· управление подачей топлива на всех режимах работы двигателя (запуск КС, запуск двигателя, установившиеся режимы, переменные режимы);

· управление расходом топлива на установившихся режимах в зависимости от типа самолета;

· управление агрегатами двигателя для выполнения запуска двигателя на земле и в полете, холодной прокрутки и ложного запуска (консервации или расконсервации);

Рис.1. Размещение блоков САУ на самолете

· ограничение параметров работы двигателя;

· защита двигателя от превышения значений максимально допустимых параметров;

· кодовый информационный обмен с системами самолета;

· контроль исправности ЭСУ-436 и взаимодействующих блоков, систем и агрегатов, переход на резервную САУ по результатам контроля;

· управление клапанами перепуска воздуха компрессора высокого давления и клапанами перепуска воздуха компрессора низкого давления;

· автоматическое и ручное выключение двигателя.

Резервная САУ ДУ выполняет следующие функции:

· управление (в зависимости от изменения величины полного давления воздуха на входе в двигатель) подачей топлива в двигатель с расходом, соответствующим режиму 0,2МП;

· управление (в зависимости от изменения величины полного давления воздуха на входе в двигатель) подачей топлива в двигатель с расходом, соответствующим режиму 0,7МП;

· переход с поддержания расхода топлива на режиме 0,2МП на поддержание расхода топлива на режиме 0,7МП и обратно по команде от РУД;

· выключение двигателя.

Резервная САУ обеспечивает два фиксированных режима работы двигателя: 0,7МП и 0,2МП. Выбор одного из этих режимов определяется положением РУД на центральном пульте. Управляющие команды от РУД поступают через БКЗ-148 на электромагнитный клапан включения режима 0,7МП топливного регулятора 4212. Запуск двигателя на резервной САУ не предусмотрен.

Входящие в состав электронной части САУ блоки и системы:

ЭСУ-436 (электронно-цифровое устройство на основе вычислительных машин в виде двух независимых каналов) обеспечивает выполнение следующих основных функций:

· получает информацию отдатчиков, сигнализаторов и органов управления;

· обрабатывает полученную информацию в соответствии с алгоритмами управления;

· управляет работой двигателя, воздействуя на исполнительные механизмы соответствующих агрегатов;

БСКВ-436 - обеспечивает контроль газодинамических параметров двигателя, контроль системы смазки и суфлирования двигателя, контроль системы топливопитания двигателя, измерение времени выбега роторов двигателя, контроль достижения максимально-допустимых значений температуры в полостях суфлирования двигателя, контроль механизации компрессора двигателя, учет наработки двигателя, расчет выработанного ресурса деталей двигателя (циклы и часы), а также контроль вибросостояния двигателя;

БКР-436 - обеспечивает управление реверсивным устройством и контроль системы реверса с выдачей информации во взаимодействующие системы;

СИД-3-148 - обеспечивает измерение значений давлений воздуха на входе в двигатель и за компрессором двигателя, а также определяет наличие помпажа двигателя;

БКЗ-148 предназначен для коммутации слаботочных сигналов от агрегатов САУ к исполнительным механизмам, расположенным на двигателе, и наоборот.

2.3 Анализ гидромеханической части САУ

Гидромеханическая система управления предназначена для подачи топлива в камеру сгорания двигателя в соответствии с заданными законами и обеспечивает надежную работу двигателя на всех режимах работы и во всех условиях эксплуатации.

Гидромеханическая система управления состоит из:

· блока насосов 934ТМ-1 (далее по тексту - блок насосов);

· топливного регулятора 4212 (далее по тексту - топливный регулятор);

· топливомасляного агрегата 5660Т (далее по тексту - ТМА);

· топливного коллектора (рабочего и пускового);

· рабочих форсунок;

· пусковых форсунок;

· трубопроводов.

2.3.1 Блок насосов 934ТМ-1

Блок насосов (рис. 2) - гидромеханический, приводной агрегат, обеспечивающий выполнение следующих функций:

· повышение давления топлива в подкачивающей ступени;

· повышение давления топлива в основной ступени;

· подачу топлива в топливный регулятор.

Блок насосов установлен на задней стенке коробки приводов двигателя справа. Крепление блока насосов на двигателе производится при помощи фланцевого соединения ленточным хомутом с фиксацией положения штифтом.

Блок насосов 934ТМ-1 состоит из следующих основных узлов и механизмов, указанных на принципиальной схеме блока насосов и топливного регулятора, приложение 1, 3:

· подкачивающая ступень 1;

· клапан 2 перепуска топлива;

· основная ступень 29;

· клапан 30 перепуска топлива;

· клапан 31 передельного давления;

· приводная рессора 32.

Рабочим телом для всех элементов блока насосов является топливо.



Рис. 2. Блок насосов

1 - Блок насосов; 2 - Хомут ленточный; 3 - Гайка; 4 - Колодка

2.3.2 Топливный регулятор агрегат 4212

Топливный регулятор (рис. 3. , приложение 4) - гидромеханический, неприводной агрегат, обеспечивающий выполнение следующих функций:

· при работе основной САУ (по командам от электронного регулятора, в соответствии с заданными законами управления):

1) дозирование и подачу топлива в коллектор пусковых форсунок на запуске двигателя;

2) дозирование и подачу топлива в коллектор рабочих форсунок на следующих режимах работы двигателя:

· на запуске двигателя;

· на всех установившихся режимах;

· на переменных режимах (приемистости и сбросе газа);

3) ложный запуск и холодную прокрутку двигателя;

4) выполнение консервации и расконсервации топливной системы;

5) переход на резервную САУ управления расходом топлива;

6) при работе резервной САУ (по командам гидромеханической части топливного регулятора):

7) дозирование (в зависимости от изменения величины полного давления воздуха на входе в двигатель) и подачу топлива в коллектор рабочих форсунок с расходом, соответствующим следующим режимам работы двигателя:

· 0,2МП;

· 0,7МП;

8) переход с поддержания расхода топлива на режиме 0,2МП на поддержание расхода топлива на режиме 0,7МП и обратно по команде от РУД в кабине пилотов самолета;

9) выключение двигателя электромагнитным клапаном прекращения подачи рабочего топлива при работе на основной и резервной САУ по электрической команде из кабины пилотов самолета;

выключение двигателя рычагом останова двигателя

10) выдачу в электронный блок электрического сигнала о положении дозирующего элемента, определяющего расход топлива, подаваемого в коллектор рабочих форсунок;

11) выдачу в электронный блок электрического сигнала о характеристике расхода топлива, подаваемого в коллектор рабочих форсунок.

Топливный регулятор установлен на передней стенке коробки приводов двигателя справа. Крепление топливного регулятора на двигателе производится при помощи фланцевого соединения ленточным хомутом с фиксацией положения штифтом.



Рис.3. Топливный регулятор

1 - Топливный регулятор, 2 - Колодка, 3 - Хомут ленточный, 4 - Гайка

Топливный регулятор 4212 состоит из следующих основных узлов и механизмов, указанных на принципиальной схеме блока насосов и топливного регулятора, приложение 1:

· фильтр 3;

· клапан 4 постоянного перепада на дозирующем элементе;

· клапан 5 постоянного давления;

· дозирующий элемент 6;

· задатчик 7 расхода топлива на резервной системе управления;

· клапан 8 дросселирования на резервной системе управления;

· клапан 9 приемистости на резервной системе управления;

· клапан 10 переключения режимов (0,2МП или 0,7МП) на резервной системе управления;

· пневмогидропреобразователь 11 полного давления воздуха на входе в двигатель;

· электромагнитный клапан 12 переключения режимов (0,2МП или 0,7МП) на резервной системе управления;

· клапан 13 переключения «основная-резервная» система управления;

· электромагнитный клапан 14 включения основной системы управления;

· электрогидропреобразователь 15 сигналов;

· запорный клапан 18 рабочего топлива;

· датчик 19 положения дозирующего элемента;

· электромагнитный клапан 20 прекращения подачи рабочего топлива по команде от электронного блока;

· электромагнитный клапан 21 прекращения подачи рабочего топлива по команде из кабины пилотов;

· клапан 22 прекращения подачи рабочего топлива;

· рычаг 23 останова двигателя (РОД);

· клапан 24 механического останова;

· клапан 25 начального давления;

· элктромагнитный клапан 26 подачи пускового топлива;

· запорный клапан 27 подачи пускового топлива;

· клапан 28 пускового топлива;

· фильтр-индикатор «50»;

· клапан «64» выпуска воздуха.

На топливном регуляторе устанавливаются датчики:

· датчик 16 температуры топлива перед рабочими форсунками;

· датчик 17 давления топлива перед рабочими форсунками.

Фильтр 3 предназначен для предотвращения попадания в узлы управления топливного регулятора механических частиц, в случае попадания их в топливо. Фильтр выполнен в виде сетки, напаянной на каркас, и осуществляет фильтрацию топлива в канале, ведущем к узлам управления топливного регулятора.

Фильтр-индикатор «50» предназначен для контроля состояния шестерен и подшипников основной ступени 29 блока насосов. Фильтр- индикатор представляет собой сетчатый фильтр, установленный в корпусе, позволяющем в случае необходимости демонтировать и осмотреть фильтр-индикатор.

Клапан 28 пускового топлива предназначен для подачи топлива, с необходимым давлением, в пусковые форсунки двигателя.

В сильфонный узел клапана 28 через штуцер «110» подводится атмосферное давление воздуха. На золотник клапана 28 с одной стороны действует давление от сильфонного узла клапана, а с другой ~ давление топлива перед пусковыми форсунками двигателя, формируемое дозирующим пазом золотника. Под действием приложенных с обеих сторон сил золотник клапана 28 находится в равновесном положении, обеспечивая поддержание заданного давления топлива перед пусковыми форсунками двигателя. При изменении атмосферного давления воздуха или давления пускового топлива нарушается равновесие на золотнике клапана 28, что приводит к раскрытию или прикрытию дозирующего паза золотника. При этом соответственно увеличивается или уменьшается расход топлива, поступающего от основной ступени 29 блока насосов в пусковые форсунки двигателя. Это соответственно приводит к восстановлению равновесия на золотнике и, в свою очередь, обеспечивается поддержание заданного давления топлива перед пусковыми форсунками двигателя.

Запорный клапан 27 подачи пускового топлива предназначен для открытия и закрытия магистрали подачи топлива к пусковым форсункам двигателя по электрическому сигналу от электронного блока.

На сервопоршень запорного клапана с одной стороны действуют давление в сливной полости и усилие пружины, с другой - командное давление, которое меняется от постоянного давления, формируемого клапаном 5 при подаче электрического сигнала на электромагнитный клапан 26 подачи пускового топлива, до давления в сливной полости при отсутствии электрического сигнала на электромагнитный клапан 26. При отсутствии электрического сигнала на электромагнитный клапан 26 сервопоршень под действием пружины перекрывает седло клапана, шарнирно соединенное со штоком сервопоршня. При подаче электрического сигнала на электромагнитный клапан 26 подачи пускового топлива электромагнитный клапан закрывается, и сервопоршень под действием давления топлива от клапана 5 постоянного давления преодолевает усилие пружины и открывает седло, пропуская топливо к пусковым форсункам двигателя.

Клапан 4 постоянного перепада давлений топлива на дозирующем эле- менте предназначен для поддержания постоянного перепада давлений на дозирующем элементе 6 топливного регулятора. К торцам золотника клапана 4 подведено с одной стороны давление топлива от основной ступени 29 блока насосов, с другой ~ давление топлива после дозирующего элемента 6 и усилие пружины, под действием указанных сил золотник находится в равновесии. При изменении перепада давлений золотник перемещается в сторону меньшего давления, перемещая за собой шарнирно связанный золотник, при этом изменяется командное давление в управляющей полости клапана 2 перепуска топлива, в результате чего клапан 2 перепуска топлива, перемещаясь, увеличивает или уменьшает давление на выходе из основной ступени 29 блока насосов, восстанавливая заданный перепад на дозирующем элементе 6.

Дозирующий элемент 6 предназначен для дозирования расхода топлива, поступающего в рабочие форсунки, в количестве, необходимом для работы двигателя на заданном режиме. Дозирующий элемент 6 состоит из сервопоршня, втулки, датчика 19 положения дозирующего элемента и кинематически, через пружину, связан с золотником задатчика 7 расхода топлива резервной системы управления. На сервопоршень с одной стороны действует постоянное давление от клапана 5 постоянного давления, с другой стороны - управляющее давление от электрогидропреобразователя 15 сигналов при работе на основной системе управления или управляющее давление от золотника задатчика 7 расхода топлива при работе на резервной системе управления. Под действием указанных сил сервопоршень перемещается во втулке и изменяет дозирующее сечение, устанавливая необходимый для заданного режима расход топлива. В полости постоянного давления сервопоршня установлен датчик 19 положения дозирующего элемента, сердечник которого соединен с сервопоршнем дозирующего элемента, Датчик выдает электрический сигнал в электронный блок о положении дозирующего элемента, по которому электронный блок производит расчет расхода топлива в двигатель.

Клапан 25 начального давления топлива предназначен для поддержания (при открытом электромагнитном клапане 20 или 21 прекращения подачи рабочего топлива) заданного минимального давления топлива на выходе из основной ступени 29 блока насосов, обеспечивающего работу клапана 28 пускового топлива, но недостаточного для открытия запорного клапана 18 рабочего топлива. На торцы золотника действуют с одной стороны - давление топлива в сливной полости и усилие пружины, с другой - давление топлива за основной ступенью блока насосов. Под действием приложенных сил золотник находится в равновесном положении, пропуская через дозирующие пазы топливо в количестве, необходимом для поддержания командного давления в управляющей полости клапана 2 перепуска топлива, обеспечивающего заданное минимальное давление топлива на выходе из основной ступени блока насосов.

Клапан 5 постоянного давления предназначен для подачи топлива под давлением, необходимым для управления запорным клапаном 27 подачи пускового топлива, клапанами 20 и 21 прекращения подачи рабочего топлива, дозирующим элементом 6, клапаном 13 переключения «основная- резервная» система, автоматом переходных режимов (клапан 8 дросселирования и клапан 9 приемистости), клапаном 10 переключения режимов на резервной системе управления. На торцы золотника действуют с одной стороны давление в сливной полости и усилие от пружины, с другой - постоянное давление. Под действием приложенных сил золотник находится в равновесном положении, пропуская через дозирующий паз топливо в количестве, необходимом для поддержания постоянного давления, заданного затяжкой пружины.

Электрогидропреобразователь 15 сигналов предназначен для управления положением дозирующего элемента 6 по командам от электронного блока. Управление производится изменением давления топлива в управляющей полости дозирующего элемента 6 в зависимости от изменения управляющего тока от электронного блока на обмотках катушек электрогидропреобразователя 15 сигналов. Заслонка электрогидропреобразователя 15 сигналов в зависимости от изменения управляющего тока на обмотках катушек перемещается между двух сопел, выполненных в топливном канале, прикрывая одно из них. Одно сопло является управляющим, другое - уравновешивающим реакцию топливной струи. При закрытии управляющего сопла происходит увеличение командного давления в управляющей полости дозирующего элемента, дозирующий элемент перемещается в сторону увеличения подачи топлива, поступающего в двигатель. При открытии управляющего сопла происходит уменьшение командного давления в управляющей полости дозирующего элемента и, соответственно, уменьшение расхода топлива в двигатель.

Запорный клапан 18 рабочего топлива предназначен для открытия или закрытия магистрали подачи топлива к рабочим форсункам двигателя.

К клапану 18 с одной стороны подведено давление топлива за дозирующим элементом 6, с другой - усилие от пружины клапана 18 и давление в управляющей полости клапана 18, которое может изменяться от давления слива (при снятии питания с электромагнитного клапана 20 или 21 прекращения подачи рабочего топлива) до давления за основной ступенью 29 блока насосов (при подаче питания на электромагнитный клапан 20 или 21 прекращения подачи рабочего топлива). При давлении в управляющей полости, равном давлению в сливной полости, запорный клапан открыт под действием высокого давления за дозирующим элементом 6, пропуская топливо от дозирующего элемента 6 к рабочим форсункам двигателя. При давлении в управляющей полости, равном давлению за основной ступенью блока насосов, клапан закрыт - подача топлива к рабочим форсункам двигателя прекращена.

Клапан 13 переключения основная-резервная система управления предназначен для перехода управления подачей топлива в двигатель с основной на резервную систему управления. К торцам золотника клапана 13 подведены с одной стороны - давление слива и усилие пружины, с другой - давление в управляющей полости, которое меняется от давления слива до давления, обеспечиваемого клапаном постоянного давления 5 в зависимости от открытого или закрытого положения управляющего электромагнитного клапана 14. При давлении в управляющей полости золотника, равном заданному клапаном постоянного давления (при подаче питания на электромагнитный клапан 14 (клапан закрыт)), золотник клапана 13 соединяет управляющий канал электрогидропреобразователя 15 сигналов с управляющей полостью сервопоршня дозирующего элемента 6. При давлении в управляющей полости золотника, равном давлению слива (при снятии питания с электромагнитного клапана 14 (клапан открыт)), золотник отсекает управляющий канал электрогидропреобразователя 15 сигналов от управляющей полости дозирующего элемента 6 и соединяет его через клапаны приемистости 9 и дросселирования 8 с золотником задатчика 7 расхода топлива на резервной системы управления.

Клапан 22 прекращения подачи рабочего топлива предназначен для прекращения подачи топлива в форсунки двигателя.

На торцы золотника клапана 22 действуют с одной стороны давление слива и усилие пружины, с другой - давление в управляющей полости клапана 22, которое может изменяться от давления слива (при подаче питания на электромагнитный клапан 20 или 21 прекращения подачи рабочего топлива) до давления, обеспечиваемого клапаном 5 постоянного давления (при снятии питания с электромагнитного клапана 20 или 21 прекращения подачи рабочего топлива). При давлении в управляющей полости клапана 22, равном давлению слива, клапан 22 открывает под действием пружины седло клапана и перемещает золотник клапана, соединяя управляющую полость запорного клапана 18 рабочего топлива с давлением топлива за основной ступенью 29 блока насосов, а управляющую полость сервопоршня клапана 2 перепуска топлива - со сливом. Сервопоршень клапана 2 перепуска топлива перемещается в положение максимального перепуска топлива на слив, запорный клапан 18 рабочего топлива закрывается, подача топлива в рабочие форсунки двигателя прекращается.

Задатчик 7 расхода топлива на резервной системе управления предназначен для обеспечения работы двигателя на режиме 0,2МП или 0,7МП с коррекцией по полному давлению воздуха на входе в двигатель при работе на резервной системе управления.

Задатчик 7 расхода топлива представляет собой золотник, к торцам которого подведены с одной стороны - давление слива и усилие от пружины, зависящее от положения дозирующего элемента 6, с другой стороны - командное давление с коррекцией по полному давлению воздуха на входе в двигатель. При возрастании командного давления топлива (увеличение режима) золотник задатчика 7 расхода топлива, перемещаясь из равновесного положения, уменьшает слив из управляющей полости дозирующего элемента б, управляющее давление возрастает и перемещает сервопоршень дозирующего элемента 6 на увеличение расхода, одновременно перезатягивая пружину, которая, воздействуя на золотник задатчика 7, возвращает его в равновесное для данного режима положение. При уменьшении командного давления (уменьшение режима) работа задатчика 7 расхода топлива происходит в обратном порядке.

Пневмогидропреобразователь 11 полного давления воздуха на входе в двигатель предназначен для преобразования полного давления воздуха на входе в двигатель в пропорциональную гидравлическую команду.

В сильфонный узел пневмогидропреобразователя через штуцер «121» подводится полное давление воздуха со входа в двигатель. Внутренняя полость сильфона вакуумирована. Сильфон связан рычагом с золотниковым узлом пневмогидропреобразователя. Изменение давления на входе в двигатель приводит к изменению линейных размеров сильфона, который через рычаг воздействует на золотник пневмогидропреобразователя 11, изменяя дозирующее сечение, к которому подводится давление от клапана 5 постоянного давления. В результате на выходе пневмогидропреобразователя формируется командное давление для задатчика 7 расхода топлива. В равновесном состоянии системы сильфон-золотник командное давление топлива пропорционально в заданном отношении давлению воздуха на входе в двигатель.

При нарушении равновесия изменяется дозирующее сечение втулки и происходит изменение командного давления до восстановления равновесия.

Клапан 10 переключения режимов на резервной системе управления предназначен для перехода с режима 0,2МП на 0,7МП и наоборот, при работе на резервной системе управления расходом топлива.

Клапан 10 переключения режимов представляет собой золотник с ограничительными упорами 0,2МП и 0,7МП. К торцам золотника подведены с одной стороны усилие пружины и давление слива, с другой - давление от электромагнитного клапана 12 переключения режимов. При отсутствии электрического сигнала на электромагнитный клапан 12 в управляющей полости командное давление равно заданному клапаном постоянного давления. Золотник клапана 10 под действием командного давления пре- одолевает усилие пружины и перемещается на упор 0,2МП, формируя командное давление топлива для задатчика 7 расхода топлива. При подаче электрического сигнала на электромагнитный клапан 12 в управляющей полости устанавливается давление, равное сливному. Под действием пружины золотник клапана 10 перемещается на упор 0,7МП и формирует для задатчика 7 расхода топлива командное давление для перехода на режим 0,7МП.

Клапан 24 механического останова предназначен для прекращения подачи топлива в форсунки двигателя по команде от рычага 23 останова двигателя (РОД).

Клапан 24 соединен с РОД посредством зубчатой передачи. При переводе РОД в положение «Стоп» клапан 24 перемещается, соединяя управляющую полость запорного клапана 18 рабочего топлива с давлением топлива за основной ступенью 29 блока насосов, а управляющую полость клапана 2 перепуска топлива - с давлением слива. При этом сервопоршень клапана 2 перепуска топлива перемещается в положение максимального перепуска топлива на слив, запорный клапан 18 рабочего топлива закрывается, подача топлива в рабочие форсунки двигателя прекращается.

Клапан 9 приемистости на резервной системе предназначен для поддержания постоянного перепада на дозирующем сечении демпфера 33 при приемистости на резервной системе управления. С одной стороны на золотник клапана 9 действует командное давление перед демпфером 33, а с другой - давление в управляющей полости дозирующего элемента б и усилие пружины. При приемистости золотник задатчика 7 расхода топлива прикрывает дозирующее сечение, командное давление увеличивается, следовательно, увеличивается перепад на дозирующем сечении демпфера 33 и, соответственно, на торцах золотника клапана 9. При этом увеличивается перепад давлений на золотнике клапана 9, золотник, перемещаясь во втулке, опорой прикрывает седло, уменьшая расход топлива в управляющую полость дозирующего элемента 6, обеспечивая постоянный перепад на дозирующем сечении демпфера 33. Следовательно, обеспечивается постоянный расход в полость дозирующего элемента б и тем самым обеспечивается заданная скорость перемещения дозирующего элемента 6 на увеличение режима.

Клапан 8 дросселирования предназначен для поддержания постоянного перепада на дозирующем сечении демпфера 33 при дросселировании на резервной системе управления. С одной стороны на золотник клапана 8 действует командное давление перед демпфером 33, а с другой - давление в управляющей полости дозирующего элемента 6. При дросселировании резко снижается командное давление, золотник задатчика 7 расхода топлива открывает дозирующее сечение, следовательно, увеличивается перепад на дозирующем сечении демпфера 33 и, соответственно, на торцах золотника клапана 8. Под действием перепада давлений золотник клапана 8 перемещается во втулке и опорой прикрывает седло, уменьшая слив топлива из управляющей полости дозирующего элемента 6. Следовательно, обеспечивается постоянный перепад на дозирующем сечении демпфера 33 и постоянный слив из управляющей полости дозирующего элемента 6, что обеспечивает заданную скорость перемещения дозирующего элемента б на уменьшение режима.

2.3.3 Топливно-масляный агрегат 5660Т

Топливно-масляный агрегат (приложение 5) (далее по тексту - ТМА) обеспечивает выполнение следующих функций:

— подогрев поступающего в двигатель топлива за счет теплоотдачи от масла, подводимого из маслосистемы двигателя;

— охлаждение масла, циркулирующего в маслосистеме двигателя, за счет подогрева топлива;

— фильтрацию топлива, поступающего в двигатель.

ТМА состоит из:

— топливно-масляного теплообменника, в котором происходит подогрев топлива до определенной температуры, за счет охлаждения (теплоотдачи) масла;

— топливного фильтра, в котором происходит фильтрация топлива, поступающего в двигатель;

— сигнализатора перепада давлений на топливном фильтре, который выдает электрический сигнал при достижении максимального перепада давлений на топливном фильтре;

— клапана перепуска топлива, обеспечивающего перепуск топлива в обход топливного фильтра при его засорении (при превышении максимального перепада давлений на топливном фильтре);

— термостатического клапана, обеспечивающего перепуск масла в обход топливно-масляного теплообменника при достижении максимально допустимой температуры топлива (для предотвращения перегрева топлива).

ТМА установлен на промежуточном корпусе и на фланце корпуса спрямляющего аппарата вентилятора справа.

2.3.4 Пусковые и рабочие форсунки

Пусковые форсунки (2 шт.) - одноконтурные, центробежного типа. Пусковые форсунки предназначены для подачи и распыла топлива в воспламенители камеры сгорания. Установлены пусковые форсунки на корпусах воспламенителей.

Рабочие форсунки (12 шт.) - одноконтурные, центробежного типа. Рабочие форсунки предназначены для подачи и распыла топлива в камеру сгорания двигателя. Установлены рабочие форсунки на корпусе камеры сгорания.



3. Анализ работы САУ

3.1 Анализ работы на основной системе автоматического управления расходом топлива

Управление расходом топлива в двигатель при работе основной системы управления осуществляется по командам электронного блока. Управляющий электрический сигнал (ток управления) от электронного блока преобразуется в электрогидропреобразователе 15 сигналов в соответствующее перемещение заслонки, которая формирует гидравлическую команду, управляющую положением дозирующего элемента 6. При этом на электромагнитный клапан 14 включения основной системы подается управляющий электрический сигнал от электронного блока, а электромагнитные клапаны 20 и 21 прекращения подачи рабочего топлива обесточены.

Дозирование рабочего топлива начинается с момента снятия электрического сигнала с электромагнитного клапана 20 прекращения подачи рабочего топлива по команде от электронного блока. Электромагнитный клапан 20 закрывается. Золотник клапана 22 прекращения подачи рабочего топлива по команде от электронного блока под действием возрастающего давления в управляющей полости перекрывает слив из управляющей полости клапана 2 перепуска топлива. В результате этого уменьшается перепуск топлива с выхода из основной ступени 29 блока насосов на вход, а также прекращается подача топлива от основной ступени блока насосов в управляющую полость запорного клапана 18. Давление и расход топлива за основной ступенью блока насосов возрастают, запорный клапан 18 открывается, и топливо через штуцер «123» поступает в рабочие форсунки. Заданная характеристика расхода топлива обеспечивается изменением проходного сечения дозирующего элемента 6 и клапаном 4 постоянного перепада.

При поступлении в электрогидропреобразователь 15 сигналов управляющего электрического сигнала от электронного блока на увеличение режима заслонка электрогидропреобразователя 15 сигналов прикрывает управляющее сопло. Давление в управляющей полости дозирующего элемента 6 возрастает, дозирующий элемент 6 перемещается в сторону увеличения расхода топлива. Расход топлива в двигатель возрастает, режим работы двигателя увеличивается. Датчик 19 положения дозирующего элемента непрерывно измеряет ход дозирующего элемента 6 и выдает в электронный блок электрические сигналы, пропорциональные положению дозирующего элемента 6, посредством которых электронный блок корректирует работу электрогидропреобразователя 15 сигналов в соответствии с заданными в электронном блоке законами управления режимами работы двигателя.

При поступлении команды от электронного блока на уменьшение режима работа элементов блока насосов и топливного регулятора происходит в обратной последовательности от дозирования расхода топлива при увеличении режима работы двигателя. Заслонка электрогидропреобразователя 15 сигналов открывает управляющее сопло, давление в управляющей полости дозирующего элемента 6 уменьшается, дозирующий элемент 6 перемещается в сторону уменьшения расхода топлива с темпом, задаваемым электронным блоком, в соответствии с заданными в электронном блоке законами управления режимами работы двигателя.

На установившихся режимах расход топлива в двигатель также поддерживается электрогидропреобразователем 15 сигналов, в соответствии с заданными в электронном блоке законами управления режимами работы двигателя на установившихся режимах работы.



Приложение 1

Принципиальная схема БН-934 и ТР-4212

1 - Подкачивающая ступень (насос центробежный); 2 - Клапан перепуска топлива; 3 - Фильтр; 4 - Клапан постоянного перепада на дозирующем элементе; 5- Клапан постоянного давления; 6 - Дозирующий элемент; 7 - Задатчик расхода топлива на резервной системе управления; 8 - Клапан дросселирования на резервной системе управления; 9 - Клапан приемистости на резервной системе управления; 10 - Клапан переключения режимов (0,2МП или 0,7МП) на резервной системе управления; 11 - Пневмогидропреобразователь полного давления воздуха на входе в двигатель; 12 - Электромагнитный клапан переключения режимов (0,2МЛ или 0,7МП) на резервной системе управления; 13 - Клапан переключения «основная-резервная» система управления; 14 - Электромагнитный клапан включения основной системы управления; 15 - Электрогидропреобразователь сигналов; 16 - Датчик температуры топлива перед рабочими форсунками; 17 - Датчик давления топлива перед рабочими форсунками; 18 - Запорный клапан рабочего топлива; 19 - Датчик положения дозирующего элемента; 20 - Электромагнитный клапан прекращения подачи рабочего топлива по электрической команде от электронного блока; 21 - Электромагнитный клапан прекращения подачи рабочего топлива по электрической команде из кабины пилотов; 22 - Клапан прекращения подачи рабочего топлива; 23 - Рычаг останова двигателя (РОД); 24 - Клапан механического останова; 25 - Клапан начального давления; 26 - Электромагнитный клапан подачи пускового топлива; 27 - Запорный клапан подачи пускового топлива; 28 - Клапан пускового топлива; 29 - Основная ступень (насос шестеренный); 30 - Клапан перепуска топлива; 31 - Клапан предельного давления; 32 - Рессора приводная; 33 - Демпфер

«101» - штуцер дренажа; «102» - штуцер подвода топлива к основной ступени топливного регулятора; «103» - штуцер отвода топлива к топливно-масляному агрегату; «104» - фланец подвода топлива к подкачивающей ступени блока насосов; «105»- штуцер подвода командного давления топлива от топливного регулятора; «106» - штуцер слива топлива из топливного регулятора; «108» - штуцер отвода топлива к топливному регулятору; «142» - штуцер отвода топлива к сигнализатору минимального давления топлива на входе в основную ступень блока насосов «Фильтр» - фильтр топливный блока насосов; «64» - клапан выпуска воздуха; «50» - фильтр-индикатор; «73» - регулировочный винт (регулировки расхода топлива на режиме 0,7МП при работе на резервной системе управления); «83» - регулировочный винт (регулировки расхода топлива на режиме 0,2МП при работе на резервной системе управления); «107» - штуцер отвода топлива к коллектору пусковых форсунок; «110» - штуцер подвода атмосферного давления воздуха; «113» - штуцер отвода топлива к блоку насосов; «121» - штуцер подвода полного давления воздуха на входе в двигатель; «122» - штуцер отвода командного давления топлива к блоку насосов; «123» - штуцер отвода топлива к коллектору рабочих форсунок; «124» - штуцер замера давления топлива, отводимого к коллектору рабочих форсунок; «125» - штуцер подвода топлива от блока насосов «Х1» - соединитель управления от электронного блока по каналу А «Х2» - соединитель управления от электронного блока по каналу Б «ХЗ» - соединитель подключения кодированного сигнала о положении дозирующего элемента к электронному блоку по каналу А «Х4» - соединитель подключения кодированного сигнала о положении дозирующего элемента к электронному блоку по каналу Б «Х5» - соединитель датчика положения дозирующего элемента «Х7» -- соединитель управления резервной системой



Приложение 2

Структурная схема системы автоматического управления и системы контроля двигателя Д-436



БСКВ - блок системы контроля и вибраций;

БСТО - бортовая система технического обслуживания;

БУК - блок управления и контроля;

БКР - блок коммутации реверса;

БУР - бортовое устройство регистрации;

ВибрПП - вибрации передней подвески;

ВибрЗП - вибрации задней подвески;

ИКВСП - интегральный комплекс высотно-скоростных параметров;

КВ - концевой выключатель;

КПВ КВД - клапаны перепуска воздуха компрессора высокого давления; КПВ КНД - клапаны перепуска воздуха компрессора низкого давления; КСЭИС - комплексная система электронной индикации и сигнализации; МФзас - маслофильтр засорен;

МФ гп зас - маслофильтр привода-генератора засорен;

ОРР - электромагнитный клапан отключения резервных режимов;

ППТ ~ электромагнитный клапан подачи пускового топлива;

ППРТ - электромагнитный клапан прекращения подачи рабочего топлива; Г1Х1(ПХ2) - номер расходной характеристики;

РОД - рычаг останова двигателя;

РУД - рычаг управления двигателем;

РУР - рычаг управления реверсом;

САУ “ система автоматического управления;

СПВ - система подготовки воздуха;

СИД - система измерения давлений;

СУ ОСО - система управления общесамолетным оборудованием;

ТФзас - топливный фильтр засорен;

УРТ - исполнительный механизм по управлению расходом топлива;

ЭО - электромагнитный клапан электрического останова.



Приложение 3

Блок насосов БН-934-ТМ

1. Штуцер «102» подвода топлива к основной ступени топливного регулятора

2. Штуцер «142» отвода топлива к сигнализатору минимального давления топлива на входе в основную ступень блока насосов

3. Штуцер «106» слива топлива из топливного регулятора

4. Штуцер «105» подвода командного давления топлива от топливного регулятора

5. Штуцер «103» отвода топлива к топливно-масляному агрегату

6. Фланец «104» подвода топлива к подкачивающей ступени блока насосов

7. Штуцер «108» отвода топлива к топливному регулятору

8. Фланец крепления блока насосов

9. Штифт

10. Штуцер «101» дренажа

11. Фильтр блока насосов

12. Рессора приводная



Приложение 4

Топливный регулятор агрегат 4212

Приложение 5

Топливо-масляный агрегат

1 - Винт 2 - Сигнализатор перепада давлений СП-0,43; 3-Кольцо резиновое уплотнительное;4-Кольцо резиновое уплотнительное; 5-Шина металлизации; 6-Шайба плоская; 7 - Шайба пружинная; 8 - Болт; 9 - Шайба пружинная; 10 - Болт; 11 - Шайба плоская; 12 - Штырь; 13 - Кронштейн крепления ТМА; 14 - Клапан перепускной для перепуска топлива из полости перед фильтром в полость за фильтром при засорении фильтра; 15 - Крышка; 16 - Кронштейн крепления ТМА; 17 - Корпус; 18 - Клапан выпуска воздуха из топливной полости; 19 - Колпачок; 20 - Крышка; 21 - Кронштейн крепления ТМА; 22 - Крышка; 23 - Крышка; 24 - Корпус клапана предохранительного для перепуска масла со входа на выход при повышении гидравлического сопротивления в масляной полости; 25 - Трубопровод подвода топлива к ТМА из насоса низкого давления блока насосов; 26 - Шайба плоская; 27 - Гайка самоконтрящаяся; 28 - Трубопровод отвода масла из ТМА в маслобак; 29 - Трубопровод подвода масла к ТМА из воздухоотделителя; 30 - Трубки маслоперепускные; 31 - Втулка; 32 - Болт; 33 - Шайба пружинная; 34 - Кран слива масла из масляной полости; 35 - Фильтр топливный; 36 - Клапан термостатический для перепуска масла мимо охлаждающего элемента для ограничения температуры топлива на выходе из ТМА; 37 - Проушина продольной фиксации положения ТМА; 38 - Кронштейн крепления ТМА; 39 - Кран слива топлива из топливной полости; 40 - Корпус фильтра; 41 - Розетка электрического соединителя; 42 - Трубопровод отвода топлива из ТМА в насос высокого давления блока насосов; А, Б, В, Г - фланцы ТМА



Информационные ресурсы

1) Руководство по технической эксплуатации самолёта Ан-148 - ГП АНТК имени О. К. Антонова

2) Руководство по технической эксплуатации двигателя Д-436-148 - ГП «Ивченко-прогресс», 2006г.

3) Данилейко Г.И. и др. - Основы конструкции авиационных двигателей: Учеб для средних спец. учеб. заведений. - М.:Транспорт. 1988-296с.

Размещено на Allbest.ru