СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОВИНТОВОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ
CONTROL METHOD OF TURBOPROP POWER PLANT

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления турбовинтовыми силовыми установками (СУ).
Известен способ управления турбовентиляторной СУ, заключающийся в том, что измеряют положение рычага управления двигателем (РУД) и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива и механизацией вентилятора («Сравнение двигателя Д-90А с двигателями PW 4000 и V 2500», технический отчет ЦИАМ №4559, 1986 г., с.43 - 44).
Недостатком известного способа является его низкая относительная экономичность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления турбовинтовой СУ, заключающийся в том, что измеряют положение РУД и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива, в зависимости от положения РУД формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ формируют управляющее воздействие и осуществляют управление положением лопастей ВВ, (Шульгин В.А., Гайсинский О.Я. «Двухконтурные ТРД малошумных самолетов», М., Машиностроение, 1984 г., 141-143).
Недостатком этого способа является следующее.
На режиме прерванного взлета, когда безопасность самолета зависит в первую очередь от работоспособности СУ, при переводе РУД с режима «Взлет» на режим «Полный реверс» происходит следующее. В связи с тем, что газогенератор двигателя является объектом более инерционным, чем привод лопастей ВВ, в процессе перекладки лопастей ВВ с упора «Взлет» на упор «Полный реверс» при переходе ВВ через нулевой угол установки лопастей (положение, при котором минимальна загрузка ВВ) происходит заброс частоты вращения свободной турбины. Так, например, для двигателя ТВ 7-117, входящего в состав СУ самолета Ил-114, этот заброс достигает величины 130%. Это может привести либо к повреждению узла свободной турбины либо к срабатыванию автомата защиты турбины от раскрутки и выключению двигателя. Это снижает надежность работы СУ и безопасность самолета.
Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы СУ и безопасности самолета.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления турбовинтовой СУ, заключающемся в том, что измеряют положение РУД и параметры газогенератора, в зависимости от положения РУД и параметров газогенератора формируют управляющее воздействие и осуществляют управление расходом топлива, в зависимости от положения РУД формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ формируют управляющее воздействие и осуществляют управление положением лопастей ВВ, дополнительно при переводе РУД в сектор реверса ВВ фиксируют частоты вращения турбокомпрессора двигателя и свободной турбины и крутящий момент на выходном валу свободной турбины, определяют расчетную мощность на выходном валу двигателя как произведение крутящего момента и частоты вращения свободной турбины, сравнивают частоту вращения турбокомпрессора и расчетную мощность с первой и второй наперед заданными величинами, определяемыми для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, при превышении частотой вращения и расчетной мощностью двигателя первой и второй наперед заданных величин блокируют перевод лопастей ВВ в положение «Реверс» до тех пор, пока частота вращения турбокомпрессора не станет меньше первой наперед заданной величины или расчетная мощность двигателя не станет меньше второй наперед заданной величины.
На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), блок 3 электрогидропреобразователей (ЭГП), дозатор 4, гидроцилиндр 5 привода лопастей ВВ (не показаны).
Устройство работает следующим образом.
ЭР 2 (представляющий собой бортовую цифровую вычислительную машину с устройствами ввода/вывода, вычислителем - процессор, ОЗУ и ПЗУ, и перезаписываемым запоминающим устройством) по сигналам датчиков из БД 1 (положения РУД, частоты вращения турбокомпрессора, частоты вращения свободной турбины, температуры и давления воздуха на входе в двигатель, температуры газов за турбиной турбокомпрессора, положения дозатора 4, положения лопастей ВВ), по известным зависимостям (см., например, Шляхтенко С.М. «Теория авиационных ВРД», М., Машиностроение, 1975 г., с.411-414, Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М., Машиностроение, 1976 г., с.46-56, 237, 318) формирует управляющее воздействие на блок ЭГП 3, который с помощью дозатора 4 осуществляет требуемые изменения расхода топлива в КС двигателя.
Одновременно в зависимости от положения РУД (из БД 1) в ЭР 2 формируют заданное положение лопастей воздушного винта (ВВ), измеряют (с помощью БД 1) фактическое положение лопастей ВВ, по величине рассогласования между заданным и измеренным положениями лопастей ВВ на выходе ЭР 2 формируют управляющее воздействие и с помощью блока 3 и гидроцилиндра 5 осуществляют управление положением лопастей ВВ.
Кроме этого, при переводе РУД в сектор реверса ВВ в ЭР 2 фиксируют полученные из БД 1 частоты вращения турбокомпрессора двигателя и свободной турбины и крутящий момент на выходном валу свободной турбины, определяют расчетную мощность на выходном валу двигателя как произведение крутящего момента и частоты вращения свободной турбины, сравнивают частоту вращения турбокомпрессора и расчетную мощность с первой и второй наперед заданными величинами, определяемыми для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем (для двигателя ТВ7-117, например, эти величины составляют 90% и 1650 л.с.). При превышении частотой вращения и расчетной мощностью двигателя первой и второй наперед заданных величин блокируют с помощью блока 3 и гидроцилиндра 5 перевод лопастей ВВ в положение «Реверс» до тех пор, пока частота вращения турбокомпрессора не станет меньше первой наперед заданной величины (для двигателя ТВ7-117, например 90%) или расчетная мощность двигателя не станет меньше второй наперед заданной величины (для двигателя ТВ7-117, например 1650 л.с.).
Таким образом, за счет повышения качества работы САУ, а именно согласования работы газогенератора и ВВ, исключается заброс частоты вращения свободной турбины при переводе лопастей ВВ из взлетного в реверсивное положение. Это обеспечивает повышение надежности работы СУ и безопасности самолета.