Топливная система (рис. 20), обеспечивающая питание двигателя топливом на всех режимах его работы, состоит
из системы низкого давления, системы высокого давления и пусковой системы.
К пусковым топливным
форсункам топливо подается от подкачивающего топливного насоса 5 через
электромагнитный клапан 11, который включается во время запуска
двигателя.
Насос БНК (рис. 21а)
предназначен для подачи топлива в насос-датчик (НД), поддержания постоянного
избыточного давления на входе в этот насос и питания пусковой системы.
1 –
штуцер крепления трубопровода пускового топлива; 2 –
патрубок отвода топлива; 3 – регулировочный винт редукционного клапана; 4 –
патрубок подвода
топлива; 5 –
дренажный штуцер
Насос БНК – коловратного типа
(рис. 21), имеет редукционный 4 и заливочный 9 клапаны, объединенные
в один узел, расположенный в редукционной камере корпуса. Редукционный клапан 4 поддерживает давление постоянным на выходе из насоса. Заливочный клапан 9 служит для перепуска топлива в нагнетающую полость насоса при заполнении
топливных магистралей перед запуском двигателя и для обеспечения нормальной работы
двигателя в случае выхода из строя качающего узла.
При работе насоса в
нагнетающей полости возникает избыточное давление топлива, которое, действуя на
рабочую поверхность редукционного клапана 4, приподнимает его,
сжимая пружину. В результате между нагнетающей и всасывающей полостями насоса
получается непосредственное сообщение, и часть топлива из полости нагнетания
перетекает через открывшееся сечение в полость всасывания. Подача топлива при
этом уменьшается, и в нагнетающем трубопроводе устанавливается определенное
давление.
Постоянство давления нагнетания
топлива при подъеме на высоту обеспечивается мембраной 1 редукционного
клапана 4. Пространство над мембраной соединено с атмосферой через
дренажную систему.
При понижении уровня топлива
в баках или при изменении атмосферного давления давление топлива во всасывающей
магистрали будет уменьшаться на некоторую величину. Но давление нагнетания не
будет падать, так как при падении давления во всасывающей
магистрали мембрана 1 создает добавочное давление на редукционный клапан 4. Величина этого давления пропорциональна эффективной
площади мембраны, а так как последняя приблизительно равна площади
редукционного клапана, то силы, действующие на клапан и мембрану, взаимно
уравновешиваются.
Для
повышения высотности насос БНК работает с избыточным давлением на входе,
создаваемым подкачивающим насосом, установленным в топливной системе самолета.
Подача топлива в камеру
сгорания и его распыление осуществляются восемью рабочими топливными форсунками
(рис. 22), которые устанавливаются по одной в каждую головку камеры сгорания и
закрепляются на фланцах корпуса камеры сгорания.
Рабочая форсунка – одноканальная, центробежного
типа, с нерегулируемым соплом. Топливо подводится к форсункам от топливного коллектора.
Для подсоединения трубок подвода топлива каждая форсунка
имеет штуцер 1, ввернутый в корпус форсунки. Для уплотнения между
штуцером и корпусом форсунки под буртик штуцера подкладывается медная прокладка.
Форсунка
имеет топливный фильтр, который устанавливается в корпусе форсунки. Через пазы,
расположенные под кожухом, поступает воздух для охлаждения носка форсунки и
предотвращения нагароотложений на торце кожуха и распылителя.
1 – штуцер подсоединения топливоподводящего трубопровода; 2 – фланец крепления; 3 – кожух форсунки; 4 – корпус форсунки; 5 – контрольная риска.
Установка корпуса форсунки в гнезде
фланца с зазором обеспечивает некоторую свободу перемещения форсунки при
температурных расширениях камеры сгорания. Для уп лотнения этого зазора
во фланец форсунки устанавливается фторопластовое кольцо.
По производительности рабочие топливные форсунки делятся на три группы. При одном и том же давлении топлива I группа дает
наименьший расход, III группа – наибольший. Номер группы
клеймится римской цифрой на фланце форсунки. На двигатель устанавливаются восемь
форсунок одной группы.
Система регулирования двигателя автоматически поддерживает постоянную частоту вращения
на всех рабочих режимах, корректирует подачу топлива в двигатель по высоте и
скорости полета, ограничивает крутящий момент на взлетном режиме, ограничивает
температуру газов за турбиной в процессе запуска и на рабочих режимах,
управляет запуском и в диапазоне определенных режимов обеспечивает автоматический
останов двигателя с одновременным вводом лопастей воздушного винта во флюгерное
положение при отказе двигателя.
Управление
двигателем осуществляется одним рычагом на автомате дозировки топлива.
Положение этого рычага относительно лимба АДТ определяет режим работы
двигателя.
Система
управления двигателем включает принудительные системы флюгирования (от
флюгерного насоса и регулятора частоты вращения) и систему останова.
Примечание. Временно
система автоматического флюгирования по отрицательной тяге отключена.
Отключение системы флюгирования по отрицательной тяге произведено следующим
образом:
– на регуляторе частоты
вращения снят трубопровод подвода масла в канал золотника автоматического
флюгирования по отрицательной тяге. Штуцера для подсоединения трубки заглушены.
Снятый трубопровод приложен к одиночному комплекту запчастей двигателя;
– отсоединен штепсельный разъем датчика флюгирования по отрицательной тяге на
регуляторе частоты вращения.
Регулирование подачи топлива на рабочих режимах
Автомат дозировки топлива,
управляя производительностью насоса-датчика, обеспечивает подачу топлива в
зависимости от режима работы двигателя, высоты и скорости полета самолета.
На вход НД топливо подается
подкачивающим насосом БНК через сетчатый фильтр 26 (см. рис. 23).
Основной топливный
насос-датчик представляет собой плунжерный насос с переменной производительностью,
которая зависит от угла наклона шайбы 1. Чем больше угол наклона шайбы,
тем выше производительность насоса и наоборот.
Угол наклона шайбы
устанавливается сервопоршнем 25, положение которого зависит от
давления в полости α1, в которую топливо подводится
под высоким давлением через жиклер Д1.
Величина давления в полости α1 определяется давлением после насоса и соотношением количества
топлива, поступающего в полость α1 и сливаемого
из нее. Количество топлива, сливаемого из полости α1, зависит от проходного сечения
следующих элементов: дифференциального клапана 74, клапана 70 автомата
запуска и отверстия К1, которое открывается проточкой
рейки 12 при достижении максимальной частоты вращения. Эти элементы
управляют производительностью НД и вступают в работу независимо друг от друга.
После насоса топливо под
высоким давлением по трубопроводу Н1 и внутреннему каналу АДТ
поступает к дозирующей игле 28.
Расход дозированного топлива
определяется проходным сечением дозирующей иглы и перепадом давлений на ней
ΔР. Проходное сечение дозирующей иглы устанавливает баростат в
зависимости от величины полного давления воздуха на входе в двигатель , которое характеризует
высоту и скорость полета.
Перепад
давлений на дозирующей игле ΔР устанавливает дифференциальный клапан АДТ в зависимости от положения РУД (αв)
путем изменения производительности НД.
Пройдя через сечение
дозирующей иглы, топливо по каналу Ю поступает к распределительному
клапану (РК) 103. Распределительный клапан предназначен для обеспечения
необходимой зависимости расхода топлива двигателя от давления за дозирующей
иглой. Чем больше давление за дозирующей иглой, тем ниже опускается РК и, увеличивая
свое проходное сечение, обеспечивает более высокий расход топлива в двигатель.
В агрегате предусмотрена
возможность регулировки работы РК с помощью изменения затяжки пружины 101 винтом 100 (винт "16").
Увеличить
Рис. 23. Принципиальная схема работы агрегатов НД и АДТ:
1 - наклонная шайба; 2 - винт максимального угла наклона шайбы (винт "29"); 3 - плунжер; 4 - ротор; 5 - центральный фильтр тонкой очистки; 6 - клапан постоянного давления (КПД); 7 - пружина КПД; 8 - центробежные грузики; 9 - пружина датчика частоты вращения; 10 - рейка; //-валик; 12 - рейка датчика частоты вращения; 13 - золотник переключателя КПВ за V ступенью компрессора; 14 - винт переключателя КПВ за V ступенью компрессора (винт "21"); 15 - командные клапаны подачи воздуха на за¬крытие КПВ за VIII и V ступенями компрессора; 16 - сильфоны; 17 - золотник пере¬ключателя КПВ за VIII ступенью компрессора; 18 - поршень рейки датчика частоты вращения; 19 - винт переключателя КПВ за VIII ступенью компрессора (винт "20"); 20 - игла регулятора малого газа; 21 - винт-втулка регулятора малого газа (винт "130"); 22 - винт ограничителя максимальной частоты вращения (винт "14"); 23- упор минимального угла наклона шайбы; 24 - маятниковый золотник; 25 - сервопоршень наклонной шайбы; 26 - входной фильтр; 27 - пружина дозирующей иглы; 28 - дозирующая игла; 29 - винт пружины баростата (винт "/"); 30 - пружина баростата; 31- рычаг баростата; 32 - ане¬роид; 33 - винт затяжки анероида (винт "2"); 34 - пружина; 35 - тарелка; 36 - винт включения пружины баростата (винт "4"); 37 - пружина; 38 - клапан баростата; 39 - электрический клапан останова; 40 - клапан останова; 41 - пружина гидроостанова; 42 - поршень гидроостанова; 43 - мембрана преобразователя; 44 - клапан; 45 - клапан стравливания воздуха из АДТ; 46 - сильфон дифференциального клапана; 47 - шток гидрозамедлителя; 48 - рейка гидрозамедлителя; 49 - винт-упор малого газа; 50 - элек¬троконтактор перестройки ограничения с режима "Запуск" на номинальный режим; 51 - валик коробки контакторов; 52 - шайба; 53 - регулировочный винт; 54 - валик ры¬чага управления; 55 - электроконтактор блокировки по ИКМ; 56 - электроконтактор пе¬рестройки ограничения г'6 с номинального режима на максимальный; 57 - упор "Взлет"; 58- кран блокировки автофлюгера по отрицательной тяге; 59 - пружина; 60 - упор гид¬розамедлителя (винт "15"); 61 - пружина рычага автомата запуска (АЗ); 62 - рычаг ав¬томата запуска; 63 - игла; 64 - мембрана АЗ; 65 - пружина мембраны АЗ; 66 - винт АЗ (винт "17"); 67 - воздушный фильтр; 68 - ограничительный клапан; 69 - сухарь с мем¬браной датчика давления; 70 - клапан АЗ; 71 - сервопоршень гидрозамедлителя; 72 - пружина сервопоршня; 73 - пружина сильфона дифференциального клапана; 74 - кла¬пан; 75 - рычаг дифференциального клапана; 76 - пружина дифференциального клапа¬на; 77 - диафрагма; 78 - винт пружины дифференциального клапана (винт "3"); 79 - винт регулировки жиклера Б (винт "55"); 80 - пружина клапана постоянного давления; 81 - клапан постоянного давления с блокирующим устройством; 82 - центральный фильтр тонкой очистки; 83 - перепускная игла; 84 - исполнительный механизм регуля¬тора температуры; 85 - упор; 86 - поводок; 87 - винт-упор максимального перепуска топлива (винт "142"); 88 - перепускная игла регулятора температуры; 89 - втулка; 90 - пружина; 91 - винт регулятора температуры (винт "104"); 92 - сухарь с мембраной дат¬чика давления; 93 - рычаг ограничителя Рти; 94 - винт-упор рычага ограничителя Рти (винт "/56"); 95 - винт ограничителя (винт "36"); 96 - пружина; 97 - клапан; 98 - электромагнитный клапан корректора частоты вращения; 99 - клапан; 100 - винт рас¬пределительного клапана (винт "16"); 101 - пружина распределительного клапана; 102 - запорный клапан; 103 - распределительный клапан (РК); 104 - пружина предохра¬нительного клапана; 105 - предохранительный клапан
При заворачивании винта 16 расход топлива уменьшается, при выворачивании – увеличивается
при том же значении давления топлива за дозирующей иглой.
Кроме того, РК ограничивает максимальное давление за дозирующей иглой, а следовательно, и максимальное
давление на входе в АДТ путем перепуска топлива на слив через отверстие Р.
Пройдя через сечение РК, топливо поступает в топливный коллектор двигателя и через рабочие форсунки
подается в камеру сгорания.
Между РК и выходным штуцером
агрегата установлен запорный клапан 102, который предотвращает
просачивание топлива по зазорам агрегата в камеру сгорания на неработающем
двигателе.
Для предотвращения гидроудара
при резком закрытии дозирующей иглы в агрегате установлен предохранительный
клапан 105.
При превышении максимального
значения перепада давлений на дозирующей игле (более 4 кгс/см2)
клапан 105 опускается вниз и соединяет полость перед дозирующей иглой
через отверстие С со сливом, предотвращая дальнейшее повышение давления
перед дозирующей иглой.
Регулирование подачи топлива
в зависимости от высоты и скорости полета осуществляется баростатом с
дозирующей иглой 28. Основными элементами этого узла являются: анероид 32, рычаг 31, пружины 30, 34, 37, клапан 38, жиклер Е, дозирующая игла 28 с сервопоршнем и
силовой пружиной 27, которая служит для перемещения дозирующей иглы
на закрытие.
Поддерживая равновесие всех
сил, действующих на рычаг 31, баростат каждому значению устанавливает
соответствующее положение дозирующей иглы, т. е. при каждом значении высоты и
скорости полета выдерживается определенное проходное сечение дозирующей иглы 28, а следовательно, при неизменном перепаде давлений Δρ – определенный расход
топлива.
Игла 28 удерживается в
определенном положении давлением топлива в полости г. Это давление зависит
от количества топлива, подводимого в полость г от клапана постоянного
давления (КПД) 81 через жиклер Е, и количества сливаемого
топлива, которое определяется проходным сечением клапана 38.
Проходное
сечение клапана 38 зависит от положения рычага, на который действуют следующие силы: сила от анероида 32, изменяющаяся в зависимости от давления Р, сила от пружин 34 и 37, стремящаяся
увеличить проходное сечение клапана 38, и сила от пружины 30, стремящаяся прикрыть клапан 38.
При неизменной скорости и
высоте полета все указанные силы находятся в равновесии и определяют положение
рычага 31.
При изменении высоты и скорости полета изменяется давление воздуха на входе в двигатель, которое от
приемника полного давления подается в полость баростата, где размещен анероид.
При изменении давления изменяется сила от
анероида 32, равновесие рычага 31 нарушается, что и
вызывает изменение проходного сечения клапана 38. При этом изменяется
давление в полости под сервопоршнем и нарушается равновесие сил, действующих на
иглу. Дозирующая игла начинает перемещаться, изменяя свое проходное сечение, а
следовательно, и расход топлива двигателя. Перемещение иглы 28 происходит
до тех пор, пока не наступит равновесие всех сил, действующих на рычаг 31 и
иглу 28.
Например, при увеличении высоты полета или уменьшении
скорости полета давление уменьшится, сила от анероида 32 увеличится
и, нарушив равновесие рычага, увеличит проходное сечение клапана 38. При
этом увеличится слив топлива через клапан 38, и давление в
полости г упадет. Сила, действующая на сервопоршень снизу, уменьшится,
что вызовет перемещение иглы вниз на уменьшение проходного сечения. Перемещение
дозирующей иглы будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие
рычага 31 и иглы 28.
При уменьшении высоты полета
(увеличение скорости) процесс происходит в обратном порядке. Баростат начинает
дозировать топливо с высоты, где полное давление на входе в двигатель достигает
величины = 1,033
кгс/см2.
При давлении выше этой
величины баростат не работает, и расход топлива остается постоянным, если при
этом не вступают в работу ограничители мощности и температуры газов.
Постоянство расхода топлива
обеспечивается внутренними упорами анероида, которые предотвращают его сжатие
при давлениях, больших = 1,033 кгс/см .
На высотах, где расход
топлива дозируется баростатом, графическая зависимость расхода топлива от высоты
(давления ) имеет
ломаный характер.
Такой характер изменения
расхода топлива определяется наличием двух зон: зоны ограничения мощности и
зоны ограничения температуры газов. В зоне ограничения мощности расход топлива
изменяется баростатом более плавно, чем в зоне ограничения температуры газов.
Для обеспечения такой
зависимости расхода топлива от давления и возможности регулировки точки
перелома в баростате есть две пружины 34 и 37, тарелка 35 и винт 36 (винт "4").
В зоне ограничения мощности
тарелка 35 упирается в винт "4", и наклон характеристики
определяется жесткостью только одной пружины 34. При переходе в зону ограничения
температуры тарелка 35 сходит с упора, и в работу дополнительно включается
пружина 37. Жесткость двух пружин 34 и 37 меньше, чем жесткость
пружины 34, поэтому будет обеспечен более крутой наклон
характеристики, т. е. в зоне ограничения температуры баростат будет более круто
изменять расход топлива в зависимости от изменения давления .
Дозирующая игла 28 предназначена
также для прекращения подачи топлива в двигатель. В этом случае топливо из
полости под сервопоршнем сливается, и игла под действием пружины 27 закрывается.
Слив топлива из полости г может осуществляться или через
электромагнитный клапан 39, или через проточку поршня 42.
При необходимости прекращения
подачи топлива в двигатель на обмотку электромагнита клапана 39 подается
напряжение, клапан открывается, и полость г через открытый клапан
сообщается со сливной полостью. Питание на обмотку электромагнита может
подаваться как от выключателя останова, так и от электроавтоматики
флюги-рования.
При аварийном прекращении
подачи топлива от самолетной гидросистемы через специальный кран в полость над
поршнем 42 подается гидросмесь под давлением. Поршень 42 перемещается
вниз и через проточку соединяет полость г со сливом.
Регулирование подачи топлива
в зависимости от положения РУД (αв) осуществляет дифференциальный клапан, состоящий из следующих
основных элементов: сильфона 46, пружин 73 и 76, рычага 75, клапана 74, жиклеров А и Б, мембраны 43 с клапаном 44.
Принцип работы
дифференциального клапана заключается в следующем. Каждому положению РУД (αв) на жиклере Б соответствует определенный перепад давлений Δρ. Клапан, воздействуя на производительность насоса,
автоматически поддерживает на дозирующей игле, независимо от ее проходного
сечения, перепад давлений ΔР, равный ΔРБ.
Иными словами, клапан на жиклере Б моделирует заданное значение расхода
топлива и путем сравнения поддерживает строгое соответствие действительного
расхода топлива через сечение дозируюшей иглы модели этого расхода (условие
ΔР = ΔРБ). Эту функцию дифференциальный клапан
выполняет следующим образом.
Часть топлива под давлением РН1,
поступает через фильтр тонкой очистки и внутренний канал агрегата к жиклеру Б.
На жиклере Б происходит падение давления топлива на величину ΔРБ,
зависящую от проходного сечения клапана 44.
Клапаном 44 управляет
мембрана 43, особенностью которой является отсутствие пружин,
нагружающих ее, вследствие чего мембрана 43 будет всегда устанавливать такое
проходное сечение клапана 44, при котором давление в левой
мембранной полости будет равно давлению в правой.
В левую полость подводится
давление, равное давлению за дозирующей иглой Рю, в правую – равное давлению
перед дозирующей иглой РН1 – ΔРБ,
скорректированное жиклером Б.
Так как
давления в мембранных полостях равны, то Рю = РН1 – ΔРБ или РН1 – Рю =
ΔРБ. Но разность давлений РН1 – Рю представляет собой перепад
давлений на дозирующей игле ΔРБ. Поэтому в каждый момент
работы дифференциальный клапан обеспечивает равенство давлений ΔР =
ΔРБ. Топливо, которое прошло через жиклер Б и
сечение клапана 44, проходит через жиклер А на слив. Давление,
которое при этом устанавливается перед жиклером А, подводится по
внутреннему каналу агрегата через демпфер внутрь сильфона 46, воздействующего
на рычаг 75 клапана 74.
При установившейся работе
давление внутри сильфона обеспечивает такое положение рычага 75, при
котором слив топлива из полости α1 топливного насоса
через клапан 74 определяет производительность насоса, при которой ΔР = ΔРБ. Перестройка режима работы дифференциального
клапана, т. е. изменение ΔРБ, производится затяжкой
пружины 73, воздействующей на рычаг 75. При увеличении
режима (αв) затяжка пружины 73 увеличивается, и
клапан 74 уменьшает проходное сечение. Производительность насоса начинает
возрастать, и перепад давлений на жиклере Б увеличивается.
Это будет продолжаться до тех
пор, пока давление внутри сильфона 46 не возрастет настолько, что компенсирует
увеличение затяжки пружины 73, и снова установится равновесие
рычага 75.
Новое значение перепада
давлений ΔРБ, установившегося в результате возрастания
производительности насоса, будет соответствовать новому значению αв РУД, причем после установки нового значения
ΔРБ (а следовательно, и нового значения расхода топлива
в двигатель) дифференциальный клапан будет автоматически поддерживать величину
этого расхода постоянной посредством поддержания равенства давлений ΔР = ΔРБ .
Если перепад давлений ΔРБ на дозирующей игле по какой-либо причине изменится, это приведет к нарушению
равновесия мембраны 43, которая изменит проходное сечение клапана 44.
Изменение расхода топлива
через клапан 44 приводит к изменению давления перед жиклером А (а
следовательно, и внутри сильфона 46), что вызывает изменение
проходного сечения клапана 74 и, как следствие, – изменение
производительности насоса в сторону восстановления первоначального перепада
давлений на дозирующей игле.
Например,
увеличилась высота полета, и баростат уменьшил сечение дозирующей иглы. Перепад
давлений Δρ на
ней увеличится, что вызовет понижение давления в левой мембранной полости.
Мембрана 43 начнет перемещаться влево, увеличивая проходное сечение
клапана 44, давление в сильфоне 46 повысится. Через рычаг 75 сильфон увеличит проходное сечение клапана 74, давление в полости а1 насоса понизится, и наклонная шайба установится на меньший угол,
обеспечивая снижение производительности насоса. Вследствие уменьшения
производительности насоса перепад давлений на дозирующей игле уменьшится и
станет равным первоначальному.
Аналогично действует дифференциальный клапан при уменьшении ΔР.
Условие
работы дифференциального клапана ΔР = ΔРБ использовано для регулировки расхода топлива по дроссельной характеристике
двигателя. Путем изменения проходного сечения жиклера Б с помощью винта 79 (винт "85") меняется величина ΔР, а следовательно,
и расход топлива в двигатель (при одном и том же значении αв).
При
заворачивании винта 79 (винт "85") проходное
сечение жиклера Б уменьшается, ΔРБ возрастает, и
расход топлива по дроссельной характеристике увеличивается.
При
выворачивании винта 79 (винт "85") расход
топлива уменьшается.
Регулировка
расхода топлива винтом 79 (винт "85") оказывает
большее влияние на высоких режимах работы двигателя (крейсерском, номинальном).
Кроме винта 79 (винт "85"), в АДТ
предусмотрен для регулировки расходов топлива по дроссельной характеристике
винт "3", который изменяет затяжку пружины 76. При
заворачивании винта "3" расход топлива возрастает, при
выворачивании – уменьшается. Действие винта "3" более эффективно
на малых режимах работы двигателя.
Работа регулирующих элементов и сервомеханизмов АДТ и НД основана на
протекании топлива через отверстия малого сечения (жиклеры, клапаны,
дроссельные пакеты). Для предотвращения их засорения топливо, идущее к
регулирующим элементам, дополнительно фильтруется фильтрами тонкой очистки 5 (в насосе-датчике) и 79 (винт "85") в
АДТ. Внутри фильтров имеются предохранительные шариковые клапаны, которые при
загрязнении сетки фильтра пропускают топливо, помимо фильтрующих элементов.
Для
получения стабильных характеристик сервомеханизмов НД и АДТ давление топлива,
подводимое для их работы, на всех режимах с помощью специальных клапанов 6 (в
НД) и 81 (в АДТ) поддерживается постоянным.
Работа
клапана постоянного давления (например, клапана 81 АДТ) основана на изменении
величины дросселирования в зависимости от величины давления за клапаном.
Кромкой Щ клапан постоянного давления (КПД) обеспечивает такую степень
дросселирования, что в полости б за клапаном поддерживается постоянное
давление. Если это давление начинает возрастать, клапан перемещается вниз,
степень дросселирования возрастает и давление восстанавливается.
Аналогично
действует клапан постоянного давления 6 в НД.
Кроме
своего основного назначения клапан 81 выполняет еще функцию блокировки
работы дифференциального клапана в процессе запуска. Блокировка заключается в
том, что на первом этапе запуска каналы Д и М АДТ разобщены и к
дифференциальному клапану не подводится давление топлива перед дозирующей
иглой. Блокировка необходима для исключения влияния дифференциального клапана
АДТ на работу топливного насоса до момента открытия дозирующей иглы.
Полости Д
и М сообщаются между собой проточкой Э клапана 81 на
втором этапе запуска, когда дозирующая игла уже открыта.
Примечание. Фильтр тонкой очистки 85 АДТ включен последовательно с
жиклером Б дифференциального клапана.
При засорении фильтра
увеличивается общий перепад давлений в системе фильтр-жиклер Б, что
приводит к самопроизвольному увеличению расхода топлива в двигатель. Такой же
эффект наблюдается и при засорении защитной фильтрующей сетки жиклера Б.
При засорении сетки жиклера А расход топлива самопроизвольно понижается. В связи с этим для
нормальной работы системы топливорегулирования особо важен вопрос чистоты
применяемого топлива, что необходимо учитывать при эксплуатации двигателя.
Замедление подачи топлива при изменении режима работы двигателя
Для обеспечения устойчивой
работы двигателя на переходных режимах в автомате дозировки топлива имеется
гидрозамедлитель, плавно перестраивающий режим со скоростью, которая не зависит
от скорости перемещения рычага АДТ.
В гидрозамедлитель входят
следующие элементы: пружина 72 (см. рис. 23), рейка 48, сервопоршень 71 со штоком 47 и дроссельные пакеты В и Г.
На установившихся режимах
сервопоршень 71 находится в равновесии и усилие от пружин 72 и 73 уравновешивается силой от давления топлива в полости е. При изменении
сил, действующих на сервопоршень 71, равновесие сервопоршня
автоматически восстанавливается в результате изменения проходного сечения
отверстия У в штоке 47, при этом давление в полости е устанавливается
в соответствии с затяжкой пружин 72 и 73.
Если давление в полости е будет
меньше усилия от пружин 72 и 73, то сервопоршень усилием
пружин 72 и 73 переместится вправо, прикрыв кромкой рейки 48 отверстие У. При этом уменьшится расход топлива через дроссельный пакет В, снизится давление в нем, вследствие чего увеличится давление топлива за пакетом В. Так как давление за пакетом В подводится через дроссельный
пакет Г в полость е под сервопоршень 71, то
давление в этой полости также увеличится. Как только давление в полости е установится
в соответствии с затяжкой пружин 72 и 73, наступит
равновесие сервопоршня и процесс прекратится. При превышении усилия от давления
в полости е над усилием затяжки пружин 72 и 73 процесс
будет протекать в обратном порядке.
Изменяется затяжка пружин 72 и 73 при помощи следящей системы, состоящей из штока 47 с
отверстием У и рейки 48. При перемещении рычага управления АДТ на
увеличение режима (αв) рейка 48 перемещается
влево и перекрывает отверстие У в штоке. В результате этого повышается
давление за дроссельным пакетом В в полости е.
Равновесие сервопоршня
нарушается, и он под действием усилия от давления полости е будет перемещаться
влево. Скорость перемещения сервопоршня влево
будет определяться суммарной производительностью обоих дроссельных пакетов,
поскольку производительность обоих пакетов небольшая, сервопоршень будет
перемещаться с замедлением. Перемещение сервопоршня будет происходить
до тех пор, пока отверстие У не откроется кромкой рейки 48 и не
установится такое проходное сечение, которое обеспечило бы равновесие сил от
пружин 72 и 73 и силы от давления топлива в полости е при
новом положении сервопоршня 71.
Примечание. При переводе РУД с αв = 0° на αв = 100° за 0,5 с гидрозамедлитель перестраивает АДТ
на подачу топлива, соответствующую взлетному режиму за 7+3 с (при испытании агрегата на стенде).
При уменьшении режима (αв)
рычагом управления открывается отверстие У рейкой 48. Давление в полости е падает, и сервопоршень 71 начинает
перемещаться вправо, вытесняя топливо из полости е через дроссельный
пакет Г на слив. Скорость перемещения сервопоршня устанавливается в
соответствии с производительностью дроссельного пакета Г. Ввиду того,
что производительность одного пакета Г больше, чем пакетов В и Г,
включенных последовательно, сервопоршень (при перемещении вправо – уменьшение
режима) будет перемещаться быстрее. Перемещение сервопоршня вправо будет
происходить до тех пор, пока не установится проходное сечение отверстия У, которое
обеспечит равновесие сервопоршня в одном положении.
Примечание. При переводе РУД с αв = 100° на αв = 0° за 0,5 с гидрозамедлитель перестраивает
подачу топлива с взлетного режима на режим малого газа за 4+2 с (при
испытании АДТ на стенде).
Управление подачей топлива при запуске двигателя
В процессе запуска подача топлива в двигатель должна дозироваться в соответствии с расходом воздуха так,
чтобы в каждый момент обеспечивать избыточную мощность для раскрутки ротора
двигателя при допустимом значении температуры газов перед турбиной.
Эту функцию выполняет автомат
запуска (AЗ), включающий в себя следующие основные элементы: мембрану 64, рычаг 62 с иглой 63, сухарь 69, клапан 70, пружины 61, 65, воздушный фильтр 67, жиклеры П и Т, ограничительный клапан 68.
Принцип работы автомата
запуска заключается в следующем. Сравнивая давление воздуха за компрессором с
давлением топлива перед рабочими форсунками, AЗ воздействует на
производительность насоса таким образом, что обеспечивается соответствие
расхода топлива количеству подаваемого в камеру сгорания воздуха в каждый
момент запуска. Для этого в полость под мембрану 64 подводится через
воздушный фильтр 67 воздух из-за X ступени компрессора под давлением Р2, т. е.
воздух, давление которого скорректировано жиклерами П и Г.
Давление ρ2 пропорционально
частоте вращения двигателя и с ее увеличением повышается.
В полость над мембраной через
отверстие статического давления подводится давление окружающей среды РН.
Таким образом, в процессе запуска, с одной стороны, на мембрану будет
действовать сила, соответствующая разности давлений Р2 – РН, пропорциональная количеству подаваемого в камеру сгорания
воздуха.
Кроме этой силы (Р2 – РН) на мембрану действуют усилия пружин, причем затяжка
их выбрана таким образом, что в исходном положении (на остановленном двигателе)
между иглой 63 и мембраной 64 обеспечивается зазор, который
выбирается при достижении величины Р2 , соответствующей
частоте вращения двигателя, равной примерно 24 %, т. е. в первый момент запуска
(до частоты вращения, равной примерно 24 %) мембрана 64 на рычаг 62 действовать
не будет.
С другой стороны, на рычаг 62 действует через сухарь с мембраной 69 давление топлива за дозирующей
иглой Рю,
характеризующее собой расход топлива в двигатель.
Топливо под давлением Рю подводится под мембрану сухаря 69 по внутренним каналам агрегата через проточку Ф штока
гидрозамедлителя, которая на рабочих режимах отсекает полость под мембраной
сухаря 69 от канала X подвода
давления Рю, выключая
A3 из работы (как показано на схеме). Кроме давления Р2 – РН и давления топлива Рю на рычаг 62 действует усилие затяжки
пружины 61.
До момента открытия
дозирующей иглы давление под сухарем 69 отсутствует, клапан 70 пружиной 61 закрыт и не оказывает влияния на производительность насоса.
После
открытия дозирующей иглы под мембраной сухаря 69 создается давление Рю, которое через иглу начинает воздействовать на рычаг 62. Так
как в момент открытия дозирующей иглы зазор между мембраной 64 и иглой 63 еще не выбран, производительность топливного насоса (а следовательно, и
расход топлива в двигатель) будет определяться
затяжкой пружины 61. При увеличении давления Рю рычаг 62 увеличивает проходное сечение клапана 70, что вызывает уменьшение производительности насоса, и наоборот.
Таким образом, после открытия
дозирующей иглы AЗ вследствие изменения производительности насоса будет
поддерживать постоянное давление Рю ("площадку"),
а следовательно, и величину расхода топлива в двигатель. Площадка необходима
для образования в камере сгорания устойчивого горения после подачи рабочего
топлива.
Величина расхода топлива на
площадке регулируется винтом 100 (винт "16"). При
заворачивании винта "16" расход топлива уменьшается,
при выворачивании – увеличивается.
При достижении частоты
вращения двигателя примерно 24 % от максимальной разность усилий Р2 – РН достигает величины, при которой мембрана 64 вступает
в контакт с иглой 63 и начинает воздействовать на рычаг 62 в
сторону уменьшения проходного сечения клапана 70, вызывая
увеличение производительности насоса, а следовательно, и подачи топлива в
двигатель.
Интенсивность увеличения
производительности насоса в каждый момент времени будет ограничиваться воздействием
на рычаг 62 от давления за дозирующей иглой (обратная связь), так что
в каждый момент запуска будет обеспечиваться строгое соответствие между
разностью давлений Р2 – РН и
давлением Рю,
т.е. между количеством подаваемого в камеру сгорании воздуха и топлива.
Поддерживание в процессе
запуска этого соответствия позволяет получить характеристику работы системы
топливопитания, обеспечивающую автоматический вывод двигателя на частоту
вращения малого газа при приемлемых значениях температуры газов перед турбиной.
В агрегате предусмотрена
возможность регулирования процесса запуска изменением исходной настройки сил,
действующих на мембрану 64 винтом 66 (винт "17"), а также различной коррекцией давления ρ2 с помощью жиклера Т.
При заворачивании винта "17" увеличивается затяжка пружины 65, что обеспечивает включение
в работу мембраны 64 при более низких значениях разности давлений Р2 – РН. Это приводит к укорачиванию площадки и обеспечению
повышенного расхода топлива в каждый момент запуска.
При выворачивании винта "17" мембрана включается в работу при более высоком значении разности давлений Р2 – Рн, что
вызывает удлинение площадки и уменьшение расхода топлива в двигатель по характеристике
запуска. Такое же действие оказывает изменение
проходного сечения жиклера Т (путем его замены). При установке жиклера Т меньшего диаметра расход топлива по характеристике запуска возрастает, и
наоборот.
На режимах выше режима "Малый
газ" проточка Ф штока гидрозамедлителя отсекает канал X и соединяет полости под сухарем 69 через
канал Ц со сливом; AЗ выключается из работы и не оказывает влияния на
работу агрегата.
Для предотвращения перегрузки
мембранная полость при достижении настроенного значения ρ2 соединяется
шариковым клапаном 68 с окружающей средой.
Кроме AЗ расходом топлива в
процессе запуска может управлять и предельный регулятор температуры.
Если температура в процессе запуска
достигнет значения температуры настройки системы ПРТ, последняя вступит в
работу и с помощью исполнительного механизма откроет иглу 88, перепуская
через отверстие Л часть дозированного топлива на слив, предотвращая
дальнейшее повышение температуры газов за турбиной.
Более подробно работа системы
ПРТ описана в разд. 7 настоящей главы.