СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
GAS TURBINE ENGINE CONTROL METHOD

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД), входящими в двухдвигательные силовые установки (СУ) самолетов и вертолетов.
Известен способ управления ГТД реализованный в электронно-гидромеханической САУ супервизорного типа, Кеба И.В. Летная эксплуатация вертолетных ГТД. М., Транспорт, 1976 г.
Способ заключается в том, что с целью повышения точности управления управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется в ограниченном диапазоне электронным корректором.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, реализованный, например, в электронно-гидромеханической САУ двигателя ТВ7-117, входящего в двухдвигательную СУ самолета Ил-114, «Руководство по эксплуатации двигателя ТВ7-117С», ЛЮТО им. В.Я.Климова, Ленинград, 1988 г.
САУ содержит электронный регулятор (ЭР), резервный гидромеханический регулятор (ГМР), селектор и блок исполнительных элементов (ИЭ).
Способ заключается в том, что в ЭР с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, в ГМР с помощью датчиков ГМР измеряют положение РУД и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ГМР и аналогичным используемым в ЭР, формируют управляющее воздействие ГМР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем.
Недостатком этого способа является следующее.
Такой ГМР (полноразмерное резервирование) дорог в изготовлении и обладает значительной массой. Это делает его практически неприменяемым на ГТД малой размерности, входящих в состав СУ вертолетов и легких самолетов.
Целью изобретения является снижение массы и стоимости САУ и, как следствие, расширение возможностей ее применения за счет использования для ГТД вертолетов и легких самолетов.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД, входящим в двухдвигательную СУ, заключающемся в том, что в ЭР с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры СУ, в зависимости от положения РУД и значения параметров СУ по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР, при исправном ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ГМР, а управляющее воздействие ЭР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, при отказе ЭР с помощью селектора отсекают управляющее воздействие ЭР, а управляющее воздействие ГМР подают на ИЭ и осуществляют управление двигателем, дополнительно в ГМР с помощью датчиков ГМР измеряют давление воздуха за компрессором «своего» двигателя и давление воздуха за компрессором «соседнего» двигателя, вычисляют рассогласование между измеренными величинами, в зависимости от полученного рассогласования формируют управляющее воздействие ГМР таким образом, чтобы давление воздуха за компрессором «своего» двигателя было равно давлению воздуха за компрессором «соседнего» двигателя.
На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные первый блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), селектор 3 «электроника - гидромеханика», блок 4 исполнительных элементов (ИЭ), последовательно соединенные второй блок 5 датчиков, гидромеханический регулятор 6 (ГМР), выход которого подключен к селектору 3, блок 7 встроенного контроля (БВК), выход которого подключен к управляемому входу селектора 3.
Устройство работает следующим образом. Электронный регулятор 2 по сигналам датчиков из блока 1 по известным зависимостям (см., например, Шевяков А.А. Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1976 г.), формирует управляющее воздействие на ИЭ 4, которые осуществляют требуемые изменения расхода топлива в камеру сгорания двигателя, положения лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора и клапанов (КПВ) перепуска воздуха.
Работоспособность ЭР 2 оценивается БВК 7 по известным принципам (см., например, В.И. Васильев. Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов. М., Машиностроение, 1989 г.).
При исправном ЭР 2 селектор 3 находится в положении «электроника» и пропускает в блок 4 ИЭ управляющие команды ЭР 2.
При отказе ЭР 2, обнаруженном БВК 7, по команде БВК 7 селектор 3 перекладывается в положение «гидромеханика», в блок 4 ИЭ подается управляющее воздействие с выхода ГМР 6.
В ГМР 6 с помощью датчиков БД 5 измеряют давление воздуха за компрессором «своего» двигателя и давление воздуха за компрессором «соседнего» двигателя, вычисляют рассогласование между измеренными величинами, в зависимости от полученного рассогласования формируют управляющее воздействие ГМР 6 на расход топлива таким образом, чтобы давление воздуха за компрессором «своего» двигателя было равно давлению воздуха за компрессором «соседнего» двигателя.
Управляющее воздействие ГМР 6 на положение направляющих лопаток компрессора (ВНА) формируют таким образом, чтобы фактическое положение ВНА соответствовало заданному по зависимости
где
α вна - заданный угол установки лопаток ВНА,
Рк - давление воздуха за компрессором двигателя.
Управляющее воздействие ГМР 6 на положение клапанов перепуска воздуха из-за компрессора (КПВ) формируют таким образом, чтобы фактическое положение КПВ соответствовало заданному по зависимости
где
П кпв - заданное положение КПВ,
Рк - давление воздуха за компрессором двигателя.
Такое управление двигателем при работе САУ на резервном ГМР обеспечивает необходимое качество управления ГТД двухдвигательной СУ (управление идет по параметру Рк, определяющему мощность/тягу двигателя, при этом обеспечивается синхронизация двигателей по этому параметру). Уменьшение количества датчиков ГМР и упрощение логики управления позволяет снизить вес и стоимость ГМР.
Таким образом, обеспечивается снижение массы и стоимости САУ и, как следствие, расширение возможностей ее применения за счет использования для ГТД вертолетов и легких самолетов.