Глава 5 ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА И АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ

5.1 Назначение, состав и общая характеристика топливной системы двигателя

Топливная система предназначена для подачи топлива в двигатель, автоматического поддержания установившихся режимов, обеспечения переменных режимов, управления положением ВНА КНД, НА КВД, и створок PC.

Топливная система - гидромеханическая, с электронным комплексным регулятором двигателя (КРД).

Топливная система выполняет следующие основные функции:

• обеспечивает запуск двигателя на земле и в полете
• поддерживает режим малого газа в зависимости от внешних условий
• обеспечивает установившиеся дроссельные режимы
• ограничивает и поддерживает параметры максимального и форсированного режимов в зависимости от внешних условий
• обеспечивает работу двигателя на режиме “УЧЕБНЫЙ”
• обеспечивает все виды приемистостей и сбросов газа во всем диапазоне режимов работы двигателя
• управляет поворотными направляющими аппаратами
• включает форсажную камеру и режим минимального форсажа
• обеспечивает установившиеся форсированные режимы от минимального до полного
• управляет створками критического сечения реактивного сопла
• управляет включением охлаждения турбины, противообледенительной системы и других систем
• обеспечивает защиту двигателя от помпажа при включении ”БК”
• управляет двигателем от КРД и по электрическим сигналам с борта самолета
• обеспечивает работу двигателя на резервной системе при отказе КРД
• сливает топливо из баков самолета в аварийных ситуациях
• выключает двигатель.

Рисунок 5.1.1 - Топливная система двигателя

Топливная система включает:

• топливную систему низкого давления;
• основную топливную систему;
• топливную систему форсажной камеры;
• питающий контур систем управления РС и ПУ;
• систему управления регулируемым реактивным соплом;
• систему управления поворотным устройством РС;
• систему предупреждения и ликвидации помпажа; (изложена в главе 6)
• систему управления поворотными закрылками ВНА КНД и поворотными направляющими аппаратами НА КВД;
• систему аварийного слива топлива;
• дренажную систему.

Управление двигателем осуществляется рычагом управления двигателем (РУД), электрическими командами с борта самолета и регулятором КРД.

Программы регулирования двигателя

На двигателе, ограничение предельных заданных значений n₁, n₂, T₄ и регулирование ВНА КНД {по закону α₁ = f(n_1пр)} обеспечивает электрогидромеханическая система регулирования с электронным комплексным регулятором КРД.

На дроссельных режимах регулирование n₂ осуществляет всережимный гидромеханический центробежный регулятор агрегата НР.

Регулирование НА КВД так же ведет гидромеханический центробежный регулятор по закону α₂ = f(n_2пр).

При отказе электронного регулятора гидромеханический регулятор обеспечивает ограничение предельного значения n₂ по закону n_2НР = f(Т₁^*) и регулирование α₁ = f(n_2пр).

5.1.2 Максимальные частоты вращения n₁ и n₂ ограничивает электронный регулятор КРД. Гидромеханическая система при этом работает как дублирующая, ее регулятор n_2НР =f(Т₁^*) настроен выше программы n_2КРД= f(Т₁^*).

При работе на МАКСИМАЛЕ или ФОРСАЖЕ электронный регулятор КРД ограничивает параметры двигателя по одной из следующих программ:

• n₁ = f(Т₁^*) - по каналу РЧВ1 (рис.5.1.2)
• n₂ = f(Т₁^*) - по каналу РЧВ2 (рис. 5.1.3)
• T₄ = f(Т₁^*) - по каналу РТГ (рис. 5.1.4).

Рисунок 5.1.2 - Программы регулирования частоты вращения n₁ на максимальных и форсированных режимах в зависимости от Т₀₁

Рисунок 5.1.3 - Программы регулирования частоты вращения n₂ на максимальных и форсированных режимах в зависимости от Т₀₁

Рисунок 5.1.4 - Программы регулирования температуры Т₄ на максимальных и форсированных режимах в зависимости от Т₀₁.

Взаимное изменение частот вращения n₁ и n₂ определяет ограничитель, на котором в данный момент работает двигатель (РЧВ1, РЧВ2, РТГ) и газодинамическая связь РВД и РНД. Так, например, если частоту вращения n₁ поддерживает регулятор РЧВ-1, то фактическая частота вращения n₂ будет ниже настройки ограничителя n₂ = f(Т₁^*). При работе на ограничителе РЧВ-2 , фактическая частота вращения n₁ будет ниже настройки ограничителя n₁ = f(Т₁^*) (рис.4). При работе на ограничителях РЧВ-1 и РЧВ-2 фактическая температура Т₄ будет ниже настройки канала РТГ. При работе на регуляторе РТГ T₄ = f(Т₁^*) частоты вращения n₁ и n₂ будут ниже настроек n₁ = f(Т₁^*) и n₂ = f(Т₁^*) (рис. 4).

Рисунок 5.1.5 - Примерный характер изменения параметров двигателя при работе на максимальных и форсированных режимах в зависимости от Т₀₁

На учебном режиме (У) программы ограничения по агрегату КРД эквидистантно сдвигаются в сторону понижения настройки ограничителей n₁ = f(Т₁^*), n₂ = f(Т₁^*)  и T₄ = f(Т₁^*).

НР поддерживает постоянной приведенную частоту вращения РВД на режиме малого газа (n_2МГ) в диапазоне температур t₀₁ от минус 60° С до + 97° С. При дальнейшем увеличении t₀₁ поддерживаемая на МГ частота вращения линейно возрастает до n₂ = 97 % при t₀₁ = 137° С, (рис. 5.1.5).

Рисунок 5.1.6 - Изменение частоты вращения малого газа РВД по Т₁^* (РУД на упоре МГ)

Программой обеспечивается уменьшение минимального расхода топлива при снижении давления в мотоотсеке (при увеличении высоты полета и на земле) до значения приблизительно 0,845 кгс/см² (абс.). При давлении в мотоотсеке менее 0,845 кгс/см² (абс.) минимальный расход топлива ограничивается механическим упором и остается постоянным. При температуре Т₀₁ менее 288 К (Н = 0) частота вращения РВД на МГ определяется минимальным расходом топлива. C увеличение высоты полета (аэродрома), частота вращения РВД на МГ определяется минимальным расходом топлива и возрастает.

Работу двигателя на максимальном и форсированном режимах обеспечивает регулятор π_т агрегата РСФ. Он поддерживает заданную величину π_т путем изменения площади критического сечения РС. Программы регулирования площади сопла, расхода форсажного топлива и степени расширения газа на турбине на максимальном и форсированном режимах представлены на рис 5.1.7.

Рисунок 5.1.7 - Программа регулирования площади РС, расхода форсажного топлива и степени расширения газа на турбине на максимальном и форсированных режимах

Площадь критического сечения РС на максимальном режиме минимальная, при М = 0 и Т₁* ≤ +15°C определяется нижним механическим упором диаметра РС. Фактическое значение величины π_Т, в этом случае, может быть больше настройки регулятора. Для обеспечения на двигателе заданного значения π_Т = const, регулятор π_Т при работе на форсированных режимах, по мере увеличении Т₁^*, увеличивает критическое сечение РС.

При работе на форсированных режимах {во всем диапазоне Т₁*} РСФ осуществляет дозирование форсажного топлива по программе G_ТФ/Р₂ = f(Т₁^*) и поддерживает условие заданного значения коэффициента избытка воздуха в ФК (α_Σ).

Примечание. Фактические величины настроек программ регулирования КРД на режимах «У», «Б», «ВР» и «ХП» указаны в формуляре двигателя.