Регулируемые параметры (РП) и регулирующие факторы (РФ) авиационных газотурбинных двигателей. Требования к регулируемым параметрам (РП)

Регулируемыми параметрами (РП) наз. ПРП двигателя, подвергающиеся регулированию (РП – это тот параметр режима двигателя, постоянство или определенное изменение которого должен поддерживать автоматический регулятор). И еще одно определение РП (это ПРП, изменяя которые, можно наиболее эффективно воздействовать на (Р_дв и С_уд), т.е. осуществлять регулирование двигателя).

Из всего возможного количества ПРП:

- n₁ - частота вращения ротора (вала)ТК;

- n₂ - частота вращения ротора (вала) вентилятора;

- Т₃^*(Т₄^*) – температура газов за КС (температура газов за турбиной);

- Т_ф (температура газов в ФК);

- π_т^* (степень понижения полного давления газа в турбине);

- σ (коэффициент восстановления полного давления воздух в ВЗ);

- G_в (расход воздуха через компрессор);

- α_кс (коэффициент избытка воздуха в камере сгорания);

- С_в (скорость воздуха);

- С_г (скорость газа);

- π_к^* (степень повышения полного давления воздуха в компрессоре);

- η_к (КПД компрессора);

- η_т (мощностной КПД турбины);

- π_с (степень понижения давления газа в реактивном сопле);

мы выбираем основные и это, как правило:

- n₂ (частота вращения ротора (вала) вентилятора) –однозначно определяет (π_к^*) и (G_в);

- Т₃^*(Т₄^*) – температура газов за КС (температура газов за турбиной).

Т.к. (n) и (Т_г^*) определяют одновременно как (Р_дв) и (С_уд) ТРД, так и запасы прочности в его деталях, то поэтому они взяты в качестве РП.

P.S. Почему (Р_дв) и (С_уд) не могут быть взяты в качестве РП? Эти величины не определяют запасы прочности в деталях ТРД, а, следовательно, не полностью характеризуют режим работы двигателя. Кроме того, они не поддаются точному и надежному замеру в полете.

Применение (π_к^*) в качестве (РП) нерационально, т.к. эта величина также не характеризует полностью напряженности деталей двигателя.

При автоматическом регулировании изменять (РП) или поддерживать постоянными в соответствии с выбранным законом регулирования можно только с помощью регулирующих факторов (РФ).

Регулирующие факторы – это физические величины, при помощи которых в процессе регулирования оказывается влияние на РП.

РФ могут быть:

- G_т (расход топлива в основной камере сгорания);

- G_тф1 (расход топлива в форсажной камере сгорания 1-го контура);

- G_тф2 (расход топлива в форсажной камере сгорания 2-го контура);

- положение конуса ВЗ;

- углы установки лопаток НАК (φ) и вентилятора (φ₁ и φ₂);

- F₁ и F₂ (площадь сечения сопла 1-го 2-го, соответственно, контуров);

- F_{кр сопла} (площадь критического сечения сопла) – для ТРД и ТРДД;

- Φ (угол установки лопастей) – для ТВД;

- α_са (угол установки лопаток соплового аппарата турбины);

- величина радиальных зазоров в турбине.

Так для регулируемых параметров (РП): (n₂ и Т₄^*) регулирующими факторами (РФ) является: (G_т) и (F_{кр сопла}) соответственно. На каждый (РП) необходим свой (РФ) и соответственно свой регулятор.

P.S. В настоящее время регулирование только (n) и (Т_г*) посредством изменения (Gт) и Fкр сопла) соответственно, оказывается иногда недостаточным для обеспечения экономичной и устойчивой работы двигателя на нерасчетных режимах (запуск, разгон и сброс газа и т.д.). Возникает необходимость регулирования ряда дополнительных параметров, например: скоростей и углов натекания потока воздуха на лопаточные аппараты компрессора. В этих случаях при регулировании двигателя применяются дополнительные (РФ): изменение углов установки лопаток НАК (φ) и вентилятора (φ₁ и φ₂); перепуск воздуха из компрессора и т. д.

В процессе регулирования двигателя, часть нерегулируемых параметров рабочего процесса могут достигать значений, недопустимых по условиям механической прочности конструкции и устойчивости работы элементов двигателя. В связи с этим возникает необходимость в ограничении этих значений, которое осуществляется воздействием на регулирующие факторы (РФ) с помощью автоматических ограничителей или вручную.

К числу ограничиваемых ПРП относятся:

- Т_г^*_max (определяет тепловые нагрузки на детали турбины);

- n_max (из условия механической прочности деталей двигателя);

- p_к^*_max(из условия прочности оболочек компрессора, камеры сгорании я, турбины);

- ∆К_{у min} (расположение рабочей точки на ЛРР от ГГУ компрессора);

- α _max и α _min (при разгоне и сбросе газа из условий устойчивости процесса горения);

- N_max (М_кр – крутящий момент) на выводном валу турбовальных ГТД и ТВД (из условия прочности редуктора и деталей трансмиссии).

Требования, предъявляемые к регулируемым параметрам (РП):

1). Величина которых наиболее полно определяет (Р_дв и С_уд) – режим работы двигателя.

2).Возможность измерения величины РП простыми средствами с высокой точностью.

3). Которые определяют запасы прочности в деталях ГТД, т.е. напряженность конструкции двигателя.

4). Монотонность и непрерывность изменения величины РП при дросселировании двигателя.

5). Монотонность и непрерывность изменения величины РП в зависимости от внешних условий.