1

Система управления компрессором является составной частью системы автоматического управления двигателя.

При работе основной Системы Автоматического Управления (САУ) управление РНА осуществляется регулятором РНА по управляющим командам Электронного блока регулирования и контроля (ЭСУ).

При работе резервной САУ управление РНА осуществляется регулятором РНА по управляющим командам блока резервного управления РНА.

Клапан запуска работает автоматически в зависимости от величины давления воздуха за КВД.

4.5.1 Описание

4.5.1.1 Клапан запуска

Клапан запуска предназначен для обеспечения устойчивой работы компрессора высокого давления при запуске двигателя.

Клапан запуска установлен на КВД и обеспечивает перепуск воздуха из-за пятой ступени КВД в наружный контур двигателя до выхода двигателя на режим малого газа.

4.5.1.2 Механизм поворота лопаток РВНА и РНА нулевой и первой ступеней КВД

Для обеспечения устойчивой работы КВД двигателя на запуске и на рабочих режимах и для согласования работы роторов ВД и НД лопатки входного направляющего аппарата и лопатки направляющих аппаратов нулевой 4, первой 5 и второй ступеней КВД выполнены поворотными и регулируемыми. Кинематическая схема механизма поворота лопаток РВНА и РИА показана на рисунке (Рис. 4.9).

Рисунок 4.10 - Принципиальная схема регулятора РНА 4208 и блока резервного управления РНА 4844

1 - Блок струйный; 2 - Пневмогидропреобразователь; 3 - Преобразователь сигналов; 4 - Соединитель "Х1" (управление электромагнитным клапаном перехода на резервную систему и преобразователем сигналов от ЭСУ по каналу А); 5 - Соединитель "Х2" (управление электромагнитным клапаном перехода на резервную систему и преобразователем сигналов от ЭСУ поканалу Б); 6 - Клапан электромагнитный перехода на резервную систему; 7 - Клапан постоянного давления; 8 - Селектор; 9 - Фильтр; 10 Демпфер; 11 - Клапан постоянного давления; 12 - Демпфер; 13 - Демпфер; 14 - Золотник управления сервомотором; 15 - Гайка стопорная регулировочного винта "158"; 16 - Сервомотор; 17 - Демпфер; 18 - Демпфер; 19 - Шток; 20 - Гайка стопорная регулировочной вилки "159"; 21 - Шайба стопорная регулировочной вилки "159"; 22 - Рычаг привода регулируемых направляющих аппаратов двигателя; 23 - Пружина; 24 - Тяга обратной связи; 25 - Рычаг обратной связи; 26 - Плоский золотник обратной связи; 27 - Винт стопорный регулировочного винта "164"; 28 - Фильтр; 153 - Штуцер, с обратным клапаном, отвода топлива от регулятора РНА на вход в подкачивающую ступень насоса-регулятора; 154 - Штуцер подвода топлива (с фильтром) к регулятору РНА; 155 - Штуцер дренажа; 156 - Штуцер подвода воздуха от агрегата 4844 с давлением Р_КОМ1; 157 - Штуцер подвода воздуха от агрегата 4844 с давлением Р_КОМ2; 158 - Регулировочный винт (упор минимального вылета штока); 159 - Регулировочная вилка "159" (регулировки максимального вылета штока); 160 - Штуцер отвода воздуха к расходному приемнику полного давления воздуха на входе в двигатель; 161 - Штуцер подвода воздуха из-за компрессора высокого давления; 162 - Штуцер отвода воздуха к агрегату 4208 с давлением Р_КОМ1; 163 - Штуцер отвода воздуха к агрегату 4208 с давлением Р_КОМ2; 164 - Регулировочный винт (регулировки наклона характеристики); 165 - Регулировочный винт (регулировки параллельного смещения характеристики)

Для крепления регулятора РНА на разделительном корпусе двигателя выполнена специальная площадка, на которой смонтированы два штифта (для координированной фиксации регулятора) и три шпильки (для крепления регулятора). Регулятор РНА имеет присоединительный фланец с тремя отверстиями под шпильки крепления и два отверстия под штифты. Крепление регулятора РНА к разделительному корпусу двигателя осуществляется при помощи трех гаек, навинчиваемых на шпильки разделительного корпуса. Штуцер «154» предназначен для подвода топлива от насоса-регулятора. Для защиты внутренних полостей регулятора РНА от засорения под штуцером «154» установлен фильтр 9.

Штуцер «153» предназначен для отвода топлива от регулятора РНА на вход в подкачивающую ступень насоса-регулятора. В штуцере «153» установлен обратный клапан для предотвращения попадания нефильтрованного топлива со входа в двигатель во внутренние полости регулятора РНА. Штуцер «155» предназначен для отвода утечек топлива из дренажной полости штока 19 гидроцилиндра регулятора РНА в дренажную систему двигателя. Клапан 11 постоянного давления предназначен для поддержания заданного постоянного давления топлива в распределительной полости золотника 14 управления сервомотором.

Клапан постоянного давления состоит из золотниковой пары, втулки и пружины. Величина давления за клапаном определяется затяжкой пружины клапана. На торцы золотника действует с одной стороны давление в сливной полости и усилие от пружины, с другой - постоянное давление. Под действием приложенных сил золотник находится в равновесном положении, пропуская через дозирующий паз втулки топливо в количестве, необходимом для поддержания постоянного давления, заданного затяжкой пружины. При повышении давления на выходе из клапана золотник преодолевает усилие пружины и смещается, перекрывая дозирующее сечение во втулке и уменьшая подачу топлива. В результате, давление понижается до заданной величины, и золотник возвращается в равновесное положение.

Клапан 7 постоянного давления предназначен для поддержания заданного постоянного давления топлива в управляющих полостях преобразователя 3 сигналов, пневмогидропреобразователя 2, селектора 8 и электромагнитного клапана 6 перехода на резервную систему. Устройство и работа клапана 7 постоянного давления аналогична устройству и работе описанного выше клапана 11 постоянного давления. Разница состоит в том, что клапан 7 постоянного давления поддерживает более низкое постоянное давление топлива.

Золотник 14 управления сервомотором предназначен для подачи топлива под давлением, поддерживаемым клапаном 11, в ту или иную полость сервомотора, при этом, если в одну полость сервомотора подается топливо с высоким давлением, то вторая полость соединяется со сливом. Золотник 14 управляется преобразователем 3 сигналов (при работе основной системы управления РНА) или пневмогидропреобразователем 2 (при работе резервной системы управления РНА), что определяется положением селектора 8. Селектор 8 предназначен для переключения работы регулятора РНА с основной системы управления (управление через преобразователь 3 сигналов по командам от ЭСУ) на резервную (управление через пневмо-гидропреобразователь 2 по командам от блока резервного управления). Переключение режима работы регулятора РНА осуществляется при помощи электромагнитного клапана 6 перехода на резервную систему. Электромагнитный клапан 6 перехода на резервную систему предназначен для управления селектором 8. При подаче электропитания на электромагнитный клапан 6 перехода на резервную систему давление в управляющей полости золотника селектора 8 поддерживается клапаном 7 постоянного давления, золотник селектора 8 перемещается относительно втулки, сжимая пружину, и соединяет каналы питания клапана 7 с управляющими каналами преобразователя 3 сигналов. При снятии электропитания с электромагнитного клапана 6 перехода на резервную систему управляющая полость золотника селектора 8 сообщается со сливом, золотник селектора 8 под действием пружины перемещается относительно втулки и соединяет каналы питания клапана 7 с управляющими каналами пневмогидропреобразователя 2. Сервомотор 16 предназначен для перемещения штока регулятора РНА в соответствии с заданными законами по командам ЭСУ или блока резервного управления РНА. Сервомотор состоит из следующих основных элементов: корпуса, поршня и штока. Для компенсации несоосности отверстий в рычаге 22 двигателя и в регулировочной вилке «159» шток регулятора РНА выполнен подвижным относительно поршня и имеет возможность качания и разворота вокруг своей оси. Разворот штока 19 относительно сервомотора 16 разрешается на любой угол и позволяет выполнять регулировку максимального вылета штока 19 при установленном болте, соединяющем вилку «159» с рычагом 22. Демпферы (дроссельные пакеты) 10, 12, 13, 17, 18 предназначены:

Пневмогидропреобразователь 2 предназначен для преобразования командного давления воздуха, поступающего от блока резервного управления к регулятору РНА, в гидравлическую команду, которая подается в управляющие полости золотника 14 управления сервомотором. Пневмогидропреобразователь состоит из сильфонного узла, двухплечего рычага и узла формирования командного давления топлива, подаваемого в управляющие полости золотника 14 управления сервомотором. Во внешнюю полость сильфона, сильфонного узла пневмогидропреобразователя подводится воздух с давлением Р_КОМ1- во внутреннюю полость сильфона подводится воздух с давлением Р_КОМ2. Изменение давлений Р_КОМ1 и Р_КОМ2ведет к изменению линейных размеров сильфона. Сильфон перемещает двухплечий рычаг. При этом второй конец двухплечего рычага перемещается и изменяет площади проходных сечений подачи топлива в управляющие полости золотника 14 управления сервомотором.

Золотник 14 смещается и обеспечивает подачу рабочего топлива в ту или иную полость сервомотора.

Преобразователь 3 сигналов предназначен для управления золотником 14 управления сервомотором при работе основной САУ. Электрический сигнал (ток управления) от ЭСУ преобразуется на катушках преобразователя 3 сигналов в электромагнитное поле, которое обеспечивает соответствующее перемещение заслонки, формирующей командное давление топлива, подаваемого в управляющие полости золотника 14 управления сервомотором.

Штуцер «156» предназначен для подвода воздуха от агрегата 4844 с давлением Р_КОМ1.

Штуцер «157» предназначен для подвода воздуха от агрегата 4844 с давлением Р_КОМ2.

Регулировочный винт «158» предназначен для регулировки минимального вылета штока 19 сервомотора 16.

Регулировочная вилка «159» предназначена для регулировки максимального вылета штока 19 сервомотора 16.

4.5.1.4 Блок резервного управления РНА 4844

Блок резервного управления РНА обеспечивает управление регулируемыми направляющими аппаратами при отказе основной системы управления РНА. Внешний вид блока резервного управления РНА показан на (Рис. 3). Для крепления блока резервного управления РНА на разделительном корпусе двигателя установлен кронштейн. На кронштейне установлены два штифта (для координированной фиксации блока) и выполнено три отверстия (для крепления блока). Блок резервного управления устанавливается на штифты кронштейна и крепится к кронштейну при помощи трех винтов с самоконтрящимися гайками. Блок резервного управления РНА состоит из следующих основных узлов и механизмов, указанных на принципиальной схеме (Рис. 4.10):

Струйный блок 1 предназначен для формирования управляющих пневматических команд Р_КОМ1 и Р_КОМ2 и выдачи их в регулятор РНА. Струйный блок состоит из датчика отношения давлений и пропорционального струйного усилителя. К струйному блоку подводится воздух из-за компрессора высокого давления двигателя и полное давление воздуха на входе в двигатель. В струйном блоке давление воздуха за КВД и давление воздуха на входе в двигатель преобразуются в Р_КОМ1и Р_КОМ2 и через штуцера «162» и «163» подаются к пневмогидропреобразователю 2 регулятора РНА. Рычаг 25 обратной связи с тягой 24 и пружиной 23 служит для жесткой механической обратной связи между блоком резервного управления рычагом 22 регулируемых направляющих аппаратов двигателя и штоком 19 сервомотора 16 регулятора РНА.

Перемещение рычага 22 РНА двигателя приводит к перемещению тяги 24 и через нее рычага 25.

Для выбора зазоров в соединениях тяги 24 с рычагами 22 и 25 установлена пружина 23.

Плоский золотник 26 обратной связи предназначен для формирования пневматической команды в струйный блок 1, соответствующей перемещению штока агрегата 4208. Плоский золотник 26 обратной связи неподвижно закреплен на одной оси с рычагом 25 обратной связи. Поворот рычага 25 приводит к повороту плоского золотника 26 и изменению площади проходного сечения профилированного паза золотника. Изменение площади проходного сечения приводит к изменению давления воздуха, подводимого к струйному блоку 1, соответствующего задаваемому углу установки лопаток РНА. Регулировочный винт «165» предназначен для регулировки параллельного смещения характеристики управления регулируемыми направляющими аппаратами при работе на резервной САУ.

Регулировочный винт «164» предназначен для регулировки наклона характеристики управления регулируемыми направляющими аппаратами при работе на резервной САУ.

4.5.1.5 Датчик угла положения лопаток РНА

Датчик 14 (Рис. 4.9) угла положения лопаток РНА предназначен для измерения угла установки лопаток РВНА при работе основной системы управления и преобразования его в электрический сигнал. Электрический сигнал с датчика поступает в ЭСУ.

4.5.2 Работа

4.5.2.1 Исходное положение элементов системы

На выключенном двигателе поворотные лопатки РВНА и РНА находятся в прикрытом положении. Стрелка 13 (Рис. 4.9) рычага привода РНА при этом может располагаться в диапазоне углов от минус 20° до минус 36° по лимбу 12. В нерабочем состоянии исполнительные механизмы регулятора РНА обесточены, при этом электромагнитный клапан 6 (Рис. 4.10) перехода на резервную систему открыт, заслонка преобразователя 3 сигналов находится в среднем положении. Сервомотор 16 находится в промежуточном положении ближе к минимальному упору. Золотник 14 управления сервомотором располагается в равновесном среднем положении. Клапан 11 постоянного давления, клапан 7 постоянного давления и селектор 8 под действием пружин располагаются на внутренних упорах. Рычаг пневмогидропреобразователя 2 находится в равновесном среднем положении.

4.5.2.2 Работа системы управления компрессором при работе основной САУ

При работе основной САУ управление РНА осуществляется регулятором РНА по управляющим командам блока регулирования и контроля (ЭСУ) в соответствии с заданными законами.

При включении питания ЭСУ подается питание на электромагнитный клапан 6 (Рис. 4.10) перехода на резервную систему. Клапан закрывается и перекрывает слив топлива из управляющей полости селектора 8. Селектор 8 подготовлен к включению в работу основной системы управления РНА. При запуске (или холодной прокрутке, или ложном запуске) двигателя топливо с давлением поступает из основной ступени насоса-регулятора через штуцер «154» в регулятор РНА. Далее через клапан 11 постоянного давления топливо подается в распределительную полость золотника 14 управления сервомотором и в полость клапана 7 постоянного давления. От клапана 7 постоянного давлениятопливо под давлением через демпфер 10 подается в управляющую полость золотника селектора 8. Золотник селектора 8 под действием давления топлива в управляющей полости преодолевает усилие пружины, смещается влево и соединяет командные полости золотника 14 с каналами системы управления преобразователя 3 сигналов. В процессе запуска ЭСУ выдает постоянный управляющий сигнал на преобразователь 3 сигналов для прикрытия лопаток РНА. Преобразователь 3 сигналов формирует подачу топлива с более высоким давлением в левую командную полость золотника 14 управления сервомотором. Золотник 14 смещается вправо, и топливо с давлением, формируемым клапаном 11 постоянного давления, из распределительной полости золотника 14 подается в полость втягивания штока 19 сервомотора 16. При этом вторая проточка (правая) золотника 14 соединяет полость выдвижения штока сервомотора 16 с магистралью слива топлива из регулятора РНА. Слив топлива из регулятора РНА осуществляется через штуцер «153» , оборудованный обратным клапаном, на вход в подкачивающую ступень насоса-регулятора. Сервомотор 16 под действием приложенных сил смещается вправо до минимального упора, который определяется регулировочным винтом «158» . Перемещение сервомотора 16 через шток 19 передается на рычаг 22. От рычага 16 (Рис. 4.10) через валик 11 приводится в движение кинематический механизм поворота лопаток РВНА и РНА нулевой и первой ступеней КВД. Лопатки поворачиваются и устанавливаются на минимальный угол прикрытия. Вместе с рычагом 16 перемещается рычаг 15 датчика 14 угла положения лопаток РНА. Датчик 14 выдает в ЭСУ сигнал, соответствующий углу установки лопаток РНА. При достижении заданного минимального угла установки лопаток РНА ЭСУ выдает напреобразователь 3 (Рис. 4.10) сигналов управляющую команду, по которой золотник 14 смещается влево, оставляя минимально необходимое для удержания сервомотора 16 проходное сечение подачи топлива в полость втягивания сервомотора. Лопатки РНА удерживаются в положении, заданном ЭСУ. Дальнейшее управление РНА происходит по следующей схеме:

4.5.2.3 Работа системы управления компрессором при работе резервной САУ

Резервная САУ вступает в работу при снятии напряжения с электромагнитного клапана 6 перехода на резервную систему. При снятии напряжения электромагнитный клапан 6 открывается и сообщает управляющую полость золотника селектора 8 со сливом. Золотник селектора 8 под действием усилия пружины смещается вправо, и в работу вместо преобразователя 3 сигналов автоматически включается пневмогидро-преобразователь 2. При этом регулятор РНА работает так же, как и на основной САУ, только управляющее давление в командных полостях золотника 14 управления сервомотором формирует пневмогидро-преобразователь 2 по командам блока резервного управления. На установившемся режиме работы двигателя сервомотор 16 удерживает рычаг 22, а, следовательно, и лопатки РНА на заданном угле установки. При этом через золотник 14 управления сервомотором подается минимально необходимое количество топлива в полости сервомотора 16 для поддержания заданного угла установки РНА. Обратная связь между регулятором РНА и блоком резервного управления, по углу установки лопаток РНА, реализована в блоке резервного управления в виде плоского золотника 26. Плоский золотник 26 обратной связи устанавливается рычагом 22 через тягу 24 и рычаг 25 в положение, при котором площадь проходного сечения золотника соответствует углу установки лопаток РНА. При этом в струйный блок для формирования управляющих команд P_КОМ1 и Р_КОМ2 подается давление воздуха из-за компрессора высокого давления, скорректированное по углу установки РНА.

4.5 Система управления компрессором

4.5.1 Описание