СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ ВЕРТОЛЕТА
METHOD OF CONTROLLING HELICOPTER POWER PLANT

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления многодвигательных силовых установок вертолетов.
Известен способ управления силовой установкой вертолета, состоящей из двух двигателей, работающих на один несущий винт, заключающийся в определении для каждого двигателя величины рассогласования частоты вращения свободной турбины относительно заданной и преобразовании ее в управляющее воздействие, патент США №3820323, кл. 60-39.28R, 1977 г.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления силовой установкой вертолета, состоящей из двух двигателей, работающих на один несущий винт, путем определения для каждого двигателя рассогласования между фактической и заданной частотами вращения свободной турбины, измерения крутящих моментов на валу свободной турбины каждого двигателя, выбора двигателя с меньшим крутящим моментом, корректирования рассогласования частот вращения свободной турбины, выбора двигателя по величине рассогласования крутящего момента, преобразования скорректированного рассогласования в управляющую величину изменения частоты вращения турбокомпрессора, суммирования ее с заданной, в зависимости от шага несущего винта, величиной частоты вращения турбокомпрессора, сравнения полученной суммы с фактической величиной частоты вращения турбокомпрессора и воздействия сигналом рассогласования на расход топлива, Курран Дж.Дж. "Система управления подачей топлива вертолетного двигателя Т-700". Э.И., "Авиастроение", 1975, №17, стр.48-70.
Недостатком известного способа управления силовой установкой вертолета является то, что двигатели имеют разные скорости выработки ресурса и один из двигателей эксплуатируется на повышенных температурах газа перед турбиной. Это снижает надежность его работы и приводит к ускоренной выработке ресурса.
Целью изобретения является повышение надежности работы силовой установки.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления силовой установкой вертолета, состоящей из двух двигателей, работающих на один несущий винт, путем определения для каждого двигателя рассогласования между фактической и заданной частотами вращения свободной турбины, измерения крутящих моментов на валу свободной турбины каждого двигателя, выбора двигателя с меньшим крутящим моментом, корректирования рассогласования частот вращения свободной турбины, выбора двигателя по величине рассогласования крутящего момента, преобразования скорректированного рассогласования в управляющую величину изменения частоты вращения турбокомпрессора, суммирования ее с заданной, в зависимости от шага несущего винта, величиной частоты вращения турбокомпрессора, сравнения полученной суммы с фактической величиной частоты вращения турбокомпрессора и воздействия сигналом рассогласования на расход топлива, дополнительно на каждом двигателе снимают зависимости приведенной температуры газов перед турбиной от приведенного расхода топлива в своем двигателе, сравнивают их с аналогичными зависимостями, снятыми в начале эксплуатации установки, определяют скорость выработки ресурса каждым двигателем, сравнивают их и по полученной разности корректирует измеренные значения крутящих моментов двигателей.
На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство, реализующее способ, содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД) левого двигателя, электронный регулятор 2 (ЭР) левого двигателя, блок 3 электрогидропреобразователей (ЭГП) левого двигателя, блок 4 исполнительных механизмов (ИМ) левого двигателя, последовательно соединенные БД 5 правого двигателя, ЭР 6 правого двигателя, блок 7 ЭГП правого двигателя, блок 8 ИМ правого двигателя, причем БД 1 подключен на вход ЭР 6, а БД 5 - на вход ЭР 2, ЭР 2 и ЭР 6 соединены между собой цифровым каналом связи (например, ARINC 429 или RS 232).
ЭР 2 и 6 представляют собой специализированные БЦВМ, состоящие из устройства ввода/вывода (УВВ) и вычислителя (процессор; постоянное запоминающее устройство - ПЗУ, с записанным в него специализированным программным обеспечением - СПО, оперативное ЗУ - ОЗУ и долговременное репрограммируемое ЗУ - РПЗУ). Подробное описание ЭР, а также БД, ЭГП и ИМ приведено, например, в книге «Руководство по эксплуатации двигателя ТВ7-117С», ЛНПО им. В.Я.Климова, Ленинград, 1988 г.
Устройство работает следующим образом.
ст
л
ст
п
ст
фак
фак
зад
Измеренные в БД 1 и БД 5 частоты вращения свободной турбины левого n   и правого n   двигателей поступают на вход ЭР левого (1) и правого (2) двигателей. Там их сравнивают с заданной частотой n  вращения свободной турбины
ст
л
ст
п
ст
ст
ст
ст
кр
кр
кр
ст
кр
тк
тк
руд
н
н
тк
т
фак
фак
зад
зад
л
п
л
п
фак
Управление силовой установкой вертолета осуществляют следующим образом. Измеренные в БД 1 и БД 5 частоты вращения свободной турбины левого n   и правого n   двигателей поступают на вход ЭР левого (1) и правого (2) двигателей. Там их сравнивают с заданной частотой n  вращения свободной турбины, рассчитанной в каждом ЭР по известным зависимостям (см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД». М.: «Транспорт», 1976 г., с.221-259 для большинства вертолетов на большинстве режимов n =100%), и определяют сигналы рассогласования Δn  и Δn . Одновременно с помощью БД 1 и 5 измеряют величины крутящих моментов M  и M  на валах свободных турбин обоих двигателей, подают на вход в ЭР 2 и 6, где вычисляют их разницу ΔM, по знаку вычисленной величины определяют двигатель, развивающий меньший крутящий момент. В ЭР этого двигателя сигнал рассогласования Δn корректируют по величине ΔM, этот сигнал преобразуют в сигнал коррекции Δn и подают на вход в регулятор n, где суммируют с заданной частотой вращения турбокомпрессора по положению рычага управления двигателем (α), шагу несущего винта, температуре (T) и давлению (P) окружающей среды, и сравнивают с фактическим значением n . Сигнал рассогласования с помощью блоков 3 и 7 преобразуют в управляющее воздействие на блоки 4 и 8, с помощью которых управляют расходом топлива (G).
Температура газа перед турбиной является параметром, позволяющим определить скорость выработки двигателем ресурса, так как если при постоянном приведенном расходе топлива в двигатель увеличилась приведенная температура газа перед турбиной - это значит, что увеличилась доля подведенной в цикле энергии, расходуемой на потери. Относя приращение приведенной температуры газов к промежутку времени, за который произошло это приращение, можно определить условную скорость выработки ресурса двигателем.
кр
кр
б
м
В данном способе управления силовой установкой вертолета в начале эксплуатации двигателей (например, в ходе приемо-сдаточных испытаний на стенде моторного завода) по специальной циклограмме, заложенной в ПЗУ ЭР снимают зависимость приведенной температуры газа перед турбиной от приведенного расхода топлива. Через некоторый промежуток времени, уже в эксплуатации (например, при проведении регламентных работ по двигателю) снимают аналогичную зависимость, сравнивают их и определяют разницу приращений температуры газа правого и левого двигателей. Величину разницы преобразуют в корректирующий сигнал по крутящему моменту, который прибавляют к измеренному значению M  двигателя, имеющего большую скорость выработки ресурса и вычитают из измеренного значения M  двигателя, имеющего меньшую скорость выработки ресурса. Аналогичные процедуры повторяют через установленные промежутки времени в течение всего срока эксплуатации двигателей, причем величина коррекции измеренных значений крутящих моментов в промежутках между снятиями характеристик остается неизменной для каждого двигателя.
Таким образом, осуществляют перераспределение нагрузки двигателей в составе двухмоторной силовой установки, чем обеспечивают синхронную выработку ресурса двигателями при некотором снижении точности синхронизации их крутящих моментов.
Применение способа управления силовой установкой вертолета, состоящей из двух двигателей, работающих на один несущий винт, позволяет обеспечить синхронную выработку двигателями ресурса, что повышает степень готовности вертолета к вылету, а также снижает эксплуатационные расходы, связанные с неодновременной заменой выработавших ресурс двигателей, что повышает надежность работы силовой установки.