СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЕМКОСТНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
METHOD OF CONTROLLING AIRCRAFT ENGINES CAPACITIVE IGNITION SYSTEM

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано для контроля систем зажигания, установленных на двигатель.
Известен способ контроля емкостной системы зажигания реактивных двигателей, заключающийся в определении наличия плазменного факела, генерируемого свечой, на нормируемом расстоянии от рабочего торца свечи, установленной в запальное устройство при работе в составе системы зажигания, при этом смачивают искровой зазор свечи нормируемым количеством жидкого топлива, измеряют ионизационный ток плазменного факела, генерируемого свечой, сравнивают параметры ионизационного тока с эталонными и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания [Патент РФ №2338080, 21.02.2006].
К недостаткам этого способа контроля следует отнести невозможность его применения для контроля емкостных систем зажигания, установленных на двигатель
min
Частично указанных недостатков, имеющихся в аналогах, лишен способ контроля емкостной системы зажигания, описанный в [Агрегат зажигания СК-44-3Б. Руководство по технической эксплуатации 8ГЗ.246.180РЭ], заключающийся в том, что при работе емкостной системы зажигания измеряют время между последовательно следующими импульсами разрядного тока, обусловленными периодической коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу зажигания, по превышению этим временем заданного значения времени судят о работоспособности системы зажигания. Измерение этого промежутка времени между последовательно следующими разрядными токами накопительного конденсатора агрегата зажигания, определяющими частоту следования искровых разрядов в искровом промежутке свечи зажигания, сравнение его с заданным максимально допустимым интервалом времени позволяет оценить факт превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свечах (частоты искрообразования) значения минимально допустимой частоты искрообразования f.
min
Недостатком указанного способа контроля системы зажигания является то, что решение о работоспособности системы зажигания принимают только по факту превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свечах над минимально допустимой, т.е. f более f. Однако при уменьшении пробивного напряжения коммутирующих разрядников, с помощью которых осуществляется коммутация запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу зажигания (фиг. 1), постоянной мощности преобразователя, осуществляющего преобразование напряжения питания агрегата зажигания в напряжение, используемое для заряда накопительного конденсатора, частота искрообразования на свечах зажигания увеличивается, т.к. частота искрообразования на свечах, мощность преобразователя, пробивные напряжения коммутирующего разрядника связаны следующим соотношением:
2
где P - мощность преобразователя;
н
С - емкость накопительного конденсатора системы зажигания;
пр
U - пробивное напряжение коммутирующего разрядника;
f - частота следования искровых разрядов на свече.
где Q - запасенная на накопительном конденсаторе энергия, коммутируемая на свечу зажигания.
np
min
При этом уменьшение напряжения U может привести к уменьшению запасенной энергии Q менее Q, что в свою очередь приводит к невоспламенению топливной смеси (срыву розжига камеры сгорания) и, как следствие, к незапуску двигателя. Уменьшение пробивного напряжения коммутирующего разрядника может быть вызвано различными причинами: скрытыми дефектами при изготовлении, выявленными только в процессе эксплуатации, воздействием внешних условий (например, воздействие излучения), сбоями в работе схемы управления при использовании управляемых разрядников или твердотельных высоковольтных коммутаторов [А.В. Краснов, А.Н. Мурысев. Емкостные системы зажигания нового поколения для современных и перспективных ГТД. Авиационно-космическая техника и технология: сб. научных трудов. Выпуск 19. Тепловые двигатели и энергоустановки. - Харьков; гос. аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт», 2000 г.; А.В. Краснов, И.Г. Низамов, В.Н. Гладченко, А.Н. Мурысев, О.А. Попов, Ф.А. Гизатуллин. Емкостные системы зажигания для современных и перспективных ГТД. Тезисы докладов международной научной конференции «Двигатели XXI века», часть II, ЦИАМ, Москва, 2000 г.]. При уменьшении пробивного напряжения коммутирующего разрядника частота следования искровых разрядов на свече увеличивается, что будет идентифицироваться как работоспособное состояние системы зажигания.
min
min
Таким образом, использование способа контроля работоспособности емкостной системы зажигания, описанного в [Агрегат зажигания СК-44-3Б. Руководство по технической эксплуатации 8ГЗ.246.180 РЭ], для двигателей летательных аппаратов, к которым предъявляются повышенные требования к надежности осуществляемых запусков, не позволяет обеспечить достаточную контролепригодность системы зажигания, т.к. при его реализации может быть получена ложная информация о статусе (работоспособности) системы зажигания. Повышение фактической частоты f следования искровых разрядов на свечах зажигания значения более минимально допустимой частоты f (при уменьшении запасенной на накопительном конденсаторе энергии Q менее Q, вызванного, например, уменьшением пробивного напряжения коммутирующего разрядника), по которой судят о работоспособности системы зажигания, дает недостаточно достоверную информацию о состоянии системы зажигания. Следовательно, при проверках систем зажигания между запусками двигателя и в процессе его запуска может быть получена ложная информация о соответствии выходных параметров системы зажигания заданным, при этом впоследствии при оценке причин невоспламенения топливной смеси не будет получена достоверная информация и о причинах срыва запуска двигателя.
min
min
Кроме того, уменьшение запасенной на накопительном конденсаторе энергии Q или частоты f менее f может привести не только к незапуску двигателя, но и к его запуску с большой задержкой воспламенения топливной смеси в камере сгорания. Это приводит при больших расходах топлива к так называемым «пушечным» запускам [Х.В. Кесаев, Р.С. Трофимов Надежность летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982 г.] с броском давления в камере сгорания, которое за счет ударного воздействия может повредить элементы двигателя и элементы систем автоматического управления.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ контроля емкостной системы зажигания, описанный в [Патент РФ №2463523, 04.02.2011], принятый за прототип, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, вызванными коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное контрольное значение энергии, коммутируемой на свечу зажигания, измеренный интервал времени между указанными импульсами разрядного тока накопительного конденсатора сравнивают с заданным интервалом времени, характеризующим допустимую минимальную частоту следования искровых разрядов в искровом промежутке свечи, по их разнице судят о работоспособности системы зажигания.
Однако способ контроля емкостной системы зажигания, принятый за прототип, имеет недостаточную достоверность в части идентификации наличия искрового разряда непосредственно на рабочем торце свечи зажигания (в искровом зазоре). При нарушении электропрочности высоковольтных соединений, например, высоковольтного провода кабеля зажигания, высоковольтных соединений кабеля зажигания с агрегатом и свечей зажигания, электрическом пробое изоляции свечи зажигания, разряд накопительного конденсатора в виде искрового разряда может локализоваться в месте потери электрической прочности, пробоя изоляции, т.е. без протекания искрового разряда на рабочем торце свечи. В ряде случаев разряд накопительного конденсатора агрегата может происходить параллельно, как в искровом зазоре свечи зажигания, так и в месте пробоя изоляции (потере электропрочности высоковольтных элементов системы зажигания). В обоих указанных выше случаях реализация для контроля работоспособности системы зажигания способа контроля, принятого за прототип, дает недостоверный результат, т.к. электрические разряды по месту потери электропрочности изоляции (пробою изоляции) будут обусловлены разрядами накопительного конденсатора с запасенной энергией, превышающей контрольное значение с частотой следования разрядных импульсов большей, чем минимально допустимое. Таким образом, реализация способа контроля, принятого за прототип, не выявит отсутствия искрообразования на рабочем торце свечи в ее искровом зазоре. Аппаратная реализация прототипа выдаст в САУ двигателя ложный сигнал о работоспособности системы зажигания. При протекании электрических разрядов параллельно в искровом зазоре свечи и по месту пробоя изоляции в искровом зазоре свечи выделяется значительно меньше энергии, что приводит к невоспламенению компонентов топлива в камере сгорания при запуске двигателя со значительной задержкой воспламенения, приводящей к накоплению в камере сгорания компонентов топлива с последующим их воспламенением с «хлопком».
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение достоверности контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов.
Поставленная задача решается способом контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, заключающимся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, вызванными только коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное контрольное значение энергии, измеренный интервал времени между указанными импульсами разрядного тока накопительного конденсатора сравнивают с заданным интервалом времени, характеризующим допустимую минимальную частоту следования искровых разрядов в искровом промежутке свечи, в процессе работы системы зажигания измеряют изменение давления окружающей среды в объеме, в котором размещен рабочий торец свечи, обусловленное воздействием на эту среду искрового разряда на рабочем торце свечи, вызванного коммутацией на свечу запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное значение, о работоспособности системы зажигания судят по превышению измеряемого давления установленного контрольного значения.
Новым в заявляемом изобретении является то, что измеряют изменение давления окружающей среды в объеме, в котором размещен рабочий торец свечи, обусловленное воздействием на эту среду искрового разряда на рабочем торце, вызванного коммутацией на свечу запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное значение, судят о работоспособности системы зажигания по превышению измеряемым давлением контрольного значения.
В заявляемом способе контроля измеряют дополнительно к частоте следования искровых разрядов на свече зажигания с накопительной энергией, превышающей заданное контрольное значение, амплитудное значение давления окружающей среды, обусловленное воздействием на эту среду конденсированного искрового разряда накопительного конденсатора, генерируемого в искровом зазоре свечи разрядом накопительного конденсатора агрегата зажигания накопленной энергии, превышающей установленные контрольные значения. Известно, что уровень (амплитуда) такого давления является функцией мощности и энергии в конденсированном искровом разряде, величины искрового зазора, характеристики среды, в которой происходит искровой (конденсированный) разряд, длительности протекания фронта нарастания первой полуволны тока в разряде, формы разрядной камеры междуэлектродного промежутка [Физика быстропротекающих процессов. Под редакцией Н.А. Злобина, 2 т., М.: Мир, 1971 г. (с. 257); В.А. Балагуров. Агрегаты зажигания, М., Машиностроение, 1968 (см. с. 259)]. Для неизменной конструкции разрядного промежутка свечи (рабочего торца), одинаковой величины искрового зазора и параметрах разрядного контура агрегата зажигания: накопленной энергии, сопротивлении и индуктивности (в т.ч. высоковольтного кабеля зажигания), т.е одном и том же агрегате зажигания или типе агрегатов зажигания, изменение давления окружающей среды (максимальная амплитуда кратковременного повышения давления) будет практически одинаковой. Соответственно контроль и сравнение фактически имеющего место амплитудного значения этого давления с заданным контрольным значением позволяет однозначно идентифицировать наличие искрового разряда на рабочем торце свечи в искровом зазоре с заданной энергетической эффективностью использования запасенной в накопительном конденсаторе энергии.
По мере электроэрозионной выработки контактов электродов свечи зажигания в связи с увеличением величины искрового зазора свечи и увеличением энергии и мощности конденсированного разряда [В.А. Балагуров. Агрегаты зажигания, М., Машиностроение, 1968 (см. с. 259)], уровень измеряемого пикового значения измеряемого давления окружающей среды будет увеличиваться [Физика быстропротекающих процессов. Под редакцией Н.А. Злобина, 2 т., М.: Мир, 1971 г. (с. 257)]. С другой стороны, при пробое изоляции высоковольтных элементов системы зажигания: высоковольтных соединителей кабеля зажигания с агрегатом зажигания или свечой, пробое изоляции свечи зажигания, в искровом зазоре свечи зажигания, будет отсутствовать расширяющийся с большой скоростью искровой конденсированный разряд, а следовательно и значимые изменения давления окружающей среды, превышающие заданные контрольные значения. При возникновении параллельных искровых разрядов по месту пробоя изоляции высоковольтных цепей и в искровом зазоре свечи - в последнем значительно уменьшается мощность и энергия разряда и, таким образом, скорость расширения канала искрового разряда. Это также значительно уменьшает амплитуду измеряемого давления окружающий рабочий торец свечи среды, и следовательно амплитуда этого давления становится менее заданного контрольного значения.
Кроме этого, в случае нарушения целостности потенциальных цепей систем зажигания, таких как соединение контактных устройств кабеля зажигания с проводом зажигания, вызванных значительными механическими воздействиями на него, например, виброударными нагрузками, резонансными явлениями из-за неоптимальной трассировки и закрепления кабеля зажигания на двигателе и т.д., потери запасенной в конденсаторе энергии в этих дополнительных искровых промежутках в процессе разряда также приведут к уменьшению мощности и энергии электрического разряда в искровом промежутке свечи, а следовательно, и уменьшению скорости расширения канала искрового разряда в последнем, соответственно к уменьшению амплитуды изменения давления окружающей среды менее заданного контрольного значения.
При коротком замыкании контактов электродов свечи, вызванном их подплавлением вследствие перегрева рабочего торца свечи выше допустимой температуры, полном закоксовании искрового зазора свечи твердыми продуктами неполного сгорания компонентов топлива (например, рабочей камеры стреляющих свечей), уровень изменения давления окружающей среды будет практически неизменным, т.е. менее заданного контрольного значения давления.
Измерение изменения давления окружающей среды в объеме, в котором размещен рабочий торец свечи, обусловленного воздействием на окружающую среду искрового разряда на рабочем торце свечи, вызванного коммутацией на свечу запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное контрольное значение, сравнение амплитуды измеряемого давления с заданным контрольным значением позволяет значительно повысить достоверность известного способа контроля. Одновременный контроль превышения запасенной на накопительном конденсаторе энергии и изменения давления окружающей среды позволяет исключить ложную оценку нормальной работоспособности системы зажигания и в том случае, если амплитуда изменения давления окружающей среды превышает заданное контрольное значение, а запасенная энергия на накопительном конденсаторе не превышает установленное контрольное значение. Это может быть в том случае, если превышение заданного контрольного значения давления окружающей среды обеспечено за счет использования свечей со значительно увеличенным искровым зазором. Очевидно, что при этом запасенная энергия на накопительном конденсаторе менее заданного контрольного значения свидетельствует о том, что при смене свечи зажигания на новую (с начальным значением величины искрового зазора, т.е без электроэрозионной выработки) энергия, выделяемая в искровом зазоре свечи будет менее необходимой для обеспечения требуемого диапазона воспламенения компонентов топлива. Более того, такое соотношение уже свидетельствует об изменении параметров искрового разряда, что также еще до замены свечи на новую может значительно уменьшить диапазон условий, при которых происходит надежное воспламенение компонентов топлива.
Следовательно, предлагаемый способ контроля работоспособности обеспечивает не только повышение достоверности контроля работоспособности емкостной системы зажигания, но и повышает глубину контроля работоспособности системы зажигания.
Предлагаемый способ контроля работоспособности емкостных систем зажигания может использоваться и для эксплуатации элементов систем зажигания по техническому состоянию, в том числе свечей зажигания по значению увеличенного давления окружающей среды, обусловленного увеличением энергии искрового разряда на рабочем торце. Такое увеличение значения давления в общем случае определяется увеличением искрового зазора. Это влечет и повышение пробивного напряжения свечи зажигания, работающих совместно с высоковольтным агрегатом зажигания. В пределе увеличения искрового зазора ведет к превышению пробивного напряжения свечи над максимальным напряжением, развивающим агрегатом зажигания и к отказу свечи - отсутствию искрообразования и отсутствию искрообразования на рабочем торце по этой причине. Использование предлагаемого способа контроля позволяет обеспечить замену свечи до ее отказа в процессе запуска двигателя.
Заявленный способ контроля емкостной системы зажигания позволит своевременно выявить параметрические отказы агрегата зажигания и свечи, приводящие к выходу запасенной энергии на накопительном конденсаторе, частоты следования искровых разрядов непосредственно на рабочем торце свечи зажигания за допустимые пределы, исключить так называемые «пушечные» запуски двигателей и связанные с этим нарушения работы аппаратуры систем управления, нарушения целостности двигателей, получить более достоверную информацию, в т.ч. по глубине контроля отказов и причин их возникновения при исследовании причин срыва запуска двигателей, сократить затраты на их доводку в процессе выполнения работ по отработке двигателей летательных аппаратов на этапе ОКР.
На чертеже представлен один из вариантов устройства, реализующего заявляемый способ контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, в котором измерение запасенной энергии на накопительном конденсаторе осуществляют путем измерения амплитудного значения разрядного тока накопительного конденсатора.
Устройство, реализующее предлагаемый способ контроля, содержит датчик разрядного тока 1 (например трансформатор тока), устройство сравнения 2 (компаратор), задатчик контрольного (эталонного) напряжения амплитуды разрядного тока 3, измерительный преобразователь 4, включающий в себя высокочастотный датчик давления (например ЛХ 610) 5, и усилитель напряжения 6, задатчик контрольного (заданного) значения изменения давления окружающей среды 7, устройство сравнения 8, ждущий одновибратор 9, логическое устройство «И» 10, измеритель интервала времени 11, исполнительный элемент 12. На чертеже также показаны элементы емкостной системы зажигания: преобразователь напряжения 13, выпрямитель 14, накопительный конденсатор 15, неуправляемый разрядник 16, резистор гальванической связи 17, свеча зажигания 18. Измерительный преобразователь 4 или высокочастотный датчик давления 5 может быть установлен в камере сгорания двигателя или в испытательной камере, в которой свеча зажигания проходит автономные испытания (например, при совместном воздействии давления и повышенной температуры), измерительный преобразователь 4 может также размещаться в зоне расположения двигателя, например со стороны его сопла. Размещение измерительного преобразователя и выбор высокочастотного датчика давления 5 зависит от задач, которое должно решаться описываемым устройством контроля: контроль при автономных испытаниях свечей зажигания, межполетный контроль или предполетный контроль статуса системы зажигания, в том числе при эксплуатации ее по техническому состоянию.
Устройство, реализующее предлагаемый способ контроля, работает следующим образом: напряжение питания через преобразователь напряжения 13 и выпрямитель 14 заряжает накопительный конденсатор 15, который при достижении на нем напряжения, равного напряжению пробоя неуправляемого разрядника 16, запасенная на конденсаторе энергия разряжается на свечу зажигания 18.
При пробое неуправляемого разрядника 16 происходит коммутация запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу зажигания, равной
При разряде запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу в ее искровом промежутке генерируется искровой разряд. Процесс заряда-разряда накопительного конденсатора периодически повторяется с частотой
где  - частота заряда-разряда накопительного конденсатора;
2
P - выходная мощность преобразователя;
Q - запасенная на накопительном конденсаторе энергия.
При разряде накопительного конденсатора 15 на свечу зажигания 18 в разрядном контуре протекает ток в форме затухающей синусоиды [В.А. Балагуров. Агрегаты зажигания, М., Машиностроение, 1968 (см. с. 259)], амплитудное значение которого равно:
m
где I - амплитудное значение разрядного тока;
н
С - емкостью накопительного конденсатора;
ω - круговая частота изменения тока;
пр
U - пробивное напряжение коммутирующего разрядника 16;
р
L - индуктивность цепи разрядного контура;
р
R - активное сопротивление цепи разрядного контура.
н
пр.
Из представленных формул следует, что амплитудное значение разрядного тока системы зажигания при фактических параметрах разрядного контура агрегата зажигания, кабеля зажигания, определяется емкостью накопительного конденсатора С, пробивным напряжением коммутирующего разрядника U Емкость накопительного конденсатора для каждого конкретного агрегата зажигания имеет определенное значение, которое может изменяться в определенном диапазоне. Разброс значений пробивного напряжения неуправляемых разрядников может составлять значение диапазона напряжения 2,4-3,4 кВ [Разрядник Р26 ТУ 11-ОДО. 339.365 ТУ-85].
Для обеспечения надежного розжига топливной смеси (компонентов топлива) в камере сгорания двигателя требуется выполнение условий
min
Q>Q;
min
f>f,
min
где Q - минимальная энергия, запасенная на накопительном конденсаторе, коммутируемая на свечу зажигания;
min
f - минимальная частота следования искры разрядов на свече, достаточная для надежного розжига топливной смеси в камере сгорания во всех условиях запуска двигателя [В.А. Сосунов, Ю.А. Литвинов. Неустановившиеся режимы работы авиационных газотурбинных двигателей, М., Машиностроение, 1975, 216 стр. (см. с. 147); М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов // Запуск авиационных газотурбинных двигателей // М.: Машиностроение, 1968 (см. с. 62); А.Н. Лефевр. Измерение минимальной энергии зажигания в струе керосиновоздушной смеси. Combustion and Flame №1, август 1976].
min
min
Таким образом, имеется определенное значение минимальной амплитуды разрядного тока, соответствующее Q. Контроль превышения фактической амплитуды разрядного тока при каждой коммутации запасенной на накопительном конденсаторе энергии над этим минимально допустимым значением амплитуды разрядного тока позволяет определить соответствие системы зажигания требованиям Q более Q.
min
При протекании разрядного тока по вторичной обмотке датчика разрядного тока 1 индуктируется напряжение по форме, аналогичной форме разрядного тока, а по величине - пропорционально ему. Следовательно, с датчика разрядного тока 1 на вход устройства сравнения 2 (компаратора) поступает напряжение, пропорциональное разрядному току агрегата зажигания, амплитудное значение которого (амплитуда первой полуволны) пропорционально величине запасенной на накопительном конденсаторе энергии. На второй вход устройства сравнения 2 поступает эталонное напряжение, соответствующее значению накопленной энергии на накопительном конденсаторе Q плюс ΔQ, где ΔQ обеспечивает запас по запасенной энергии Q, обеспечивающий надежное воспламенение компонентов топлива и розжиг камер сгорания в наиболее тяжелых условиях запуска двигателя.
min
При превышении величины напряжения, снимаемого с датчика разрядного тока 1, над величиной постоянного напряжения, поступающего на устройство сравнения 2 с задатчика контрольного напряжения амплитуды разрядного тока 3, т.е. при выполнении условия Q более Q, на выходе устройства сравнения 2 возникает импульс напряжения, формирующий на выходе ждущего одновибратора 9 импульс, длительность которого выбирается с учетом места расположения высокочастотного датчика давления 5 (т.е. длительность этого импульса равна и больше времени достижения импульса изменяемого давления от канала искрового разряда на рабочем торце свечи до высокочастотного датчика давления 5). Этот импульс напряжения поступает на первый вход логического устройства «И» 10. В том случае, если в искровом зазоре свечи зажигания на рабочем торце генерируется нормальный конденсированный искровой разряд. Он формирует изменение давления окружающей среды, воспринимаемое измерительным преобразователем 4, напряжение, с которого поступает на первый вход устройства сравнения 8, на второй вход которого поступает постоянное эталонное напряжение, пропорциональное заданному контрольному значению изменения давления. При нормальном искрообразовании полезный сигнал (напряжение) с измерительного преобразователя 4 превышает эталонный сигнал с задатчика контрольного давления окружающей среды 7. В этом случае на выходе устройства сравнения 8 формируется импульс напряжения, поступающего на второй вход логического устройства «И» 10.
min
Таким образом, при нормальной работе системы зажигания на выходе логического устройства «И» формируется импульс напряжения, подаваемый на вход измерителя интервала времени 11. В том случае, если частота сравнения импульсов с логического устройства «И» 10 соответствует или больше f, то исполнительный элемент 12 формирует сигнал о нормальной работе системы зажигания.
min
min
min
В случае электрического пробоя изоляции высоковольтной цепи системы зажигания с высоковольтным выводом агрегата зажигания (пробой изоляции кабеля, высоковольтных соединителей кабеля зажигания с высоковольтным выводом агрегата зажигания, со свечей), изоляции свечи, исключается формирование искрового разряда на рабочем торце свечи, не смотря на то, что запасенная на накопительном конденсаторе энергия превышает контрольное заданное значение Q или Q плюс ΔQ, а частота следования разрядов накопительного конденсатора f больше f.
Однако, отсутствие искрового разряда на рабочем торце свечи исключает характерное изменение давления окружающей среды, и следовательно не формируется выходное напряжение в цепи измерительного преобразователя 4, устройства сравнения 8, на выходе логического устройства «И» 10 не формируется выходной сигнал, соответственно на исполнительный элемент 12 не поступает сигнал, характеризующий нормальную работу системы зажигания.
При пробое изоляции высоковольтной цепи системы зажигания с образованием параллельно в искровом зазоре свечи искрового конденсированного разряда амплитуда изменения давления окружающей среды будет меньше, чем при нормальном искровом разряде. Поэтому напряжение на входе и соответственно на выходе измерительного преобразователя 4 будет меньше, чем контрольное эталонное напряжение, подаваемое на вход устройства сравнения 8 с задатчика контрольного давления окружающей среды 7. Это, как уже показано выше, приводит к отсутствию формирования в выходных цепях устройства контроля сигнала, идентифицирующего нормальную работу систем зажигания.
Таким образом, при этом виде отказа устройство контроля, реализующее предлагаемый способ контроля емкостной системы зажигания, позволяет его идентифицировать и исключить получение ложного сигнала о работоспособности системы зажигания. Аналогично работает устройство контроля и при разрыве потенциальных цепей разрядного контура (обрыве высоковольтного провода, его соединения с контактными устройствами), а также при уменьшении величины искрового зазора из-за подплавления контактов электродов свечи, сформированной в разрядной камере стреляющей свечи пробки из кокса (продуктов неполного сгорания компонентов топлива), или отложениях между электродами свечи в искровом зазоре «стеклянной пробки», образующейся при попадании на вход двигателя песка при работе газотурбинного двигателя в условиях повышенной концентрации песка на входе в его воздухосборник.
Очевидно, что при подаче на устройство сравнения 8 с задатчика контрольного напряжения давления окружающей среды напряжения, равного сумме контрольного напряжения и вольтдобавки, пропорциональной текущему изменению давления в камере сгорания до генерации искрового конденсированного разряда в искровом зазоре и размещении датчиков давления в камере сгорания, устройство контроля, реализующее предлагаемый способ контроля емкостной системы зажигания, позволит обеспечить и контроль работы системы зажигания в процессе запуска двигателя (при изменении давления в камере сгорания), что также обеспечивает повышение достоверности контроля. Это позволяет для двигателей, критичных к выходным параметрам системы зажигания, вывести выходной сигнал устройства контроля в систему управления двигателя и при их несоответствии заданным требованиям выполнить аварийный останов двигателя.
Представленное описание работы устройства, реализующее предлагаемый способ контроля системы зажигания двигателей летательных аппаратов, иллюстрирует его преимущество над известными аналогами и прототипом:
- большую информативность, глубину и достоверность контроля;
- возможность параметрического контроля соответствия выходных параметров систем зажигания: запасенной энергии, частоты следования искровых разрядов, косвенно мощности и энергии искрового разряда (через контроль изменения давления окружающей свечу среды) требованиям по условиям запуска двигателя.
Предлагаемый способ контроля может быть применен для перевода системы зажигания на эксплуатацию по техническому состоянию, т.к. позволяет выявить момент времени, при котором только начинаются процессы изменения основных параметров, определяющие надежность запуска камеры сгорания двигателя. Заявленный способ позволяет уменьшить затраты на логистику двигателей летательных аппаратов в эксплуатации в части использования емкостных систем зажигания, что отвечает требованиям рынка комплектующих летательных аппаратов изделий, его применение позволяет уменьшить время на поиск отказавших элементов системы зажигания сократить время вынужденного простоя воздушного судна или летательного аппарата, что в свою очередь повышает достоверности контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов.
Проведенные испытания подтвердили эффективность предлагаемого устройства контроля. Аппаратно-схемная реализация функциональных узлов устройства контроля, реализующего заявляемый способ контроля емкостной системы зажигания, может быть построена на известных схемных построениях [У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство. Пер. с нем. - М., Мир, 1982, 512 стр.].