Возможные программы управления нефорсированными режимами.

За регулируемые параметры примем n и T^٭_г, а за регулирующие факторы (G_т→ n)(F_кр→T^٭_г).

В общем случае n = f(T^٭_вх), в частных - n = const,

n_пр = const, плавное или ступенчатое изменение n в зависимости от M_н. Для программы n_пр = const частота вращени G_т я n будет пропорциональна √T^٭_вх

(n ∞ √T^٭_вх).

Если у двигателя F_кр = const, то может быть принята такая программа управления n = f (T^٭_вх), при которой n или n_пр изменяются от T^٭_вх как функция f, обеспечивающая постоянство T^٭_г при различных M_н.

Тяга двигателя растёт с увеличением расхода воздуха G_в. При этом устойчивость работы компрессора Δk_у обеспечивается его механизацией.

Тяга двигателя растёт с T^٭_г, которую надо поддерживать максимально допустимой для длительной работы. Однако динамика процессов по двум и более параметрам (например, при n = const и T^٭_г = const) не всегда удовлетворительная – мало быстродействие, возможны забросы. Поэтому часто применяют ограничительное регулирование (T^٭_г ≤ T^٭_{г max}), которое к тому же упрощает систему регулирования.

В настоящее время работа при T^٭_г = 1600…1650°K возможно только при эффективном охлаждении сопловых и рабочих лопаток турбины. Воздух для охлаждения отбирается из воздушного тракта между ступенями компрессора или за ним. С ростом температуры T^٭_вх повышается температура охлаждающего воздуха и охлаждение ухудшается – для каждого M_н имеется своя T^٭_{г max} (T^٭_{г max} = f(M_н)). Если рассчитать необходимое количество охлаждающего воздуха для самого неблагоприятного случая, полёта с

M_н = M_{н max}, при котором T^٭_вх = T^٭_{вх max}, то можно выдержать условие:

T^٭_г = const. При постоянном отбор охлаждающего воздуха с уменьшением скорости полёта растёт избыточное охлаждение, ресурс турбины возрастает, но экономичность снижается. Поэтому целесообразно вводить регулирование подачи охлаждающего воздуха. Кроме того, регулирование подачи охлаждающего воздуха позволяет регулировать зазор между торцами рабочих лопаток турбины и корпусом для уменьшения перетечек воздуха и увеличения КПД турбины.

Сравнение управления ТРД по программе n = const или T^٭_г = const

С увеличением M_н при управлении двигателем по программе n = const или T^٭_г = const приведенная частота вращения уменьшается. Значительное её снижение приводит к неустойчивой работе компрессора и помпажу двигателя. Помпаж может возникнуть и при n_пр > (n_пр) _р. Для оценки устойчивости работы компрессора и изменений температуры T^٭_г во всём диапазоне высот и скоростей на характеристику компрессора наносят линию рабочих режимов компрессора и турбины.

При программе n = const, T^٭_г = const - T^٭_{г max} = const. При программе

n = const величина T^٭_г зависит от полной работы сжатия воздуха в компрессоре H^٭_к. В первом случае (n = const, T^٭_г = const) изменение H^٭_к компенсируется изменением π^٭_к0.

Расположение линий рабочих режимов на характеристике компрессора зависит не только от программы управления, но, главным образом, от напорности компрессора, которую можно характеризовать значением π^٭_к0 при n _max, H =0 и M_H =0. С увеличением π^٭_к0 крутизна границы устойчивой работы компрессора увеличивается.

При низких π^٭_к0 линии рабочих режимов идут круче, чем при высоких. При уменьшении n_пр линии рабочих режимов удаляются от границы устойчивости (рис.1.2,а). Поэтому у ТРД с низконапорным компрессором в большом диапазоне скоростей с увеличением скорости полёта запас устойчив ости возрастает, особенно при регулировании по программе n = const.