УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
GAS TURBINE ENGINE CONTROL DEVICE

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).
Известно устройство для управления ГТД, содержащее последовательно соединенные топливный насос, дозирующую иглу с датчиком перепада давлений и перепускным клапаном, полость задания перепада давлений которого соединена с выходами тахометрических регуляторов переходных и статических режимов [1].
Недостатком известного устройства является его низкая эффективность на переходных режимах работы двигателя.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является устройство для управления ГТД, содержащее последовательно соединенные блок датчиков параметров ГТД и воздушного потока на входе в ГТД, электронный регулятор двигателя, электрогидропреобразователь, дозатор топлива, распределительный клапан, содержащий мерный жиклер, установленный в магистрали подачи топлива в первый коллектор, соединяющий между собой первые контура двухконтурных форсунок, и золотник распределения топлива по коллекторам, торцевая полость которого соединена с магистралью подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера, пружинная полость - с магистралью подачи топлива в первый коллектор после мерного жиклера, а рабочая кромка соединяет магистраль подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера с магистралью подачи топлива во второй коллектор, соединяющий между собой вторые контура двухконтурных форсунок, «Системы регулирования, агрегаты и датчики для авиационных ГТД», Технологический обзор ЦИАМ, №146, 1981, с.2-5.
Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет во всем диапазоне изменения расхода топлива в ГТД обеспечить превышение перепада давления топлива на форсунках первого коллектора над перепадом давления топлива на форсунках второго коллектора и, как следствие, не обеспечивает надежную работу двухконтурных форсунок, что снижает надежность работы ГТД и безопасность летательного аппарата (ЛА).
Целью изобретения является повышение качества работы устройства и, как следствие, повышение надежности работы ГТД и безопасности ЛА.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления ГТД, содержащем последовательно соединенные блок датчиков параметров ГТД и воздушного потока на входе в ГТД, электронный регулятор двигателя, электрогидропреобразователь, дозатор топлива, распределительный клапан, содержащий мерный жиклер, установленный в магистрали подачи топлива в первый коллектор, соединяющий между собой первые контура двухконтурных форсунок, и золотник распределения топлива по коллекторам, торцевая полость которого соединена с магистралью подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера, пружинная полость - с магистралью подачи топлива в первый коллектор после мерного жиклера, а рабочая кромка соединяет магистраль подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера с магистралью подачи топлива во второй коллектор, соединяющий между собой вторые контура двухконтурных форсунок, дополнительно на золотнике распределения выполнена вторая рабочая кромка для соединения при определенном расходе топлива в первый коллектор магистрали подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера с магистралью подачи топлива в первый коллектор после мерного жиклера.
На чертеже представлена структурная схема заявляемого устройства для управления ГТД.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД) параметров ГТД и воздушного потока на входе в ГТД, электронный регулятор 2 двигателя (РЭД), электрогидропреобразователь 3 (ЭГП), дозатор 4 топлива (ДГ), распределительный клапан 5 (РК), содержащий мерный жиклер 6, установленный в магистрали 7 подачи топлива в первый коллектор (на чертеже не показан), и золотник 8 распределения топлива по коллекторам, торцевая полость 9 которого соединена с магистралью 10 подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера 6, пружинная полость 11 с магистралью 7 подачи топлива в первый коллектор мосле мерного жиклера 6, а рабочая кромка 12 соединяет магистраль 10 подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера 6 с магистралью 13 подачи топлива во второй коллектор (на чертеже не показан), на золотнике 8 распределения выполнена вторая рабочая кромка 14, соединяющая при определенном расходе топлива в первый коллектор магистраль 10 подачи топлива в первый коллектор до мерного жиклера 6 с магистралью 7 подачи топлива в первый коллектор после мерного жиклера 6, в полости 11 установлена пружина 15.
РЭД 2 представляет собой бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ), содержащую постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором содержится программное обеспечение (ПО), реализующее алгоритмы управления двигателем. Дополнительно БЦВМ оснащена устройствами ввода/вывода (УВВ) физических сигналов (из БД 1 и ДТ 4), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), необходимое для обработки процессором БЦВМ поступающей из УВВ информации, репрограммируемое запоминающее устройство (РПЗУ), необходимое для хранения информации, относящейся к индивидуальным характеристикам двигателя (эксплуатационные регулировки, наработки, остаток ресурса). БЦВМ, ПЗУ, ПО, УВВ, ОЗУ, процессор, РПЗУ (на чертеже не показаны).
Устройство работает следующим образом.
РЭД 2 по информации из БД 1 по известным зависимостям (см., например, Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М.: «Машиностроение», 1976 г., с 123-144) формирует воздействия на ЭГП 3 для управления расходом топлива с помощью ДТ 4.
При малых расходах топлива (для большинства ГТД это режимы запуска или полетного «малого газа») с целью обеспечения качественного распыла топлива РК 5 обеспечивает подачу топлива только в форсунки первого коллектора: золотник 8 находится в крайнем левом положении и рабочая кромка 12 отсекает магистраль 10 подачи топлива в первый коллектор от магистрали 13 подачи топлива во второй коллектор.
При достижении заданной величины подачи топлива в первый коллектор (для большинства ГТД это режим земного «малого газа») перепад давлений топлива на мерном жиклере 6 и, соответственно, на торце золотника 8 позволяет создать усилие, превышающее первоначальную затяжку пружины 15, установленной в пружинной полости 11. Вследствие этого золотник 8 перемещается вправо и обеспечивает подачу топлива во второй коллектор форсунок посредством рабочей кромки 12, которая соединяет магистраль 10 с магистралью 13.
При достижении расхода топлива в первый коллектор форсунок величины, при которой перепад давлений топлива на форсунках второго коллектора достигает величины перепада давлений на форсунках первого коллектора (обычно, эта величина равна 1…2 кгс/см2) золотник 8 второй кромкой 14 начинает увеличивать подачу топлива в первый коллектор форсунок, минуя мерный жиклер 6. Тем самым золотник 8 обеспечивает необходимую величину превышения перепада давлений топлива на форсунках первого коллектора над перепадом давлений топлива на форсунках второго коллектора, чем обеспечивает требуемое качество распыла топлива в двухконтурных форсунках во всем диапазоне изменения расхода топлива в ГТД.
Это позволяет повысить надежность работы ГТД и безопасность ЛА.