Общие сведения о топливной системе двигателя
Топливная система предназначена для обеспечения питания двигателя и регулирования режимов работы двигателя путем изменения подачи топлива в камеру сгорания.
Топливную систему двигателя можно разделить на три системы:
1. Система высокого давления обеспечивает регулирование подачи топлива в камеру сгорания топлива и включает в себя следующие агрегаты:
насос-регулятор НР-40ВА;
регулятор частоты вращения РО-40М;
синхронизатор мощности СО-40;
исполнительный механизм ограничителя температуры газов ИМ-40;
рабочие топливные форсунки;
2. Пусковая система служит для подачи пускового топлива при запуске и имеет блок электромагнитных клапанов с клапаном постоянного давления системы запуска, импульсатор И-2 и две пусковые форсунки пусковых воспламенителей;
3. Дренажная система предназначена для слива несгоревшего топлива из нижней части внутренних полостей двигателя после неудавшегося запуска, слива топлива из коллекторов рабочих форсунок после выключения, капельного слива топлива из уплотнений агрегатов топливной системы и состоит из блока дренажных клапанов и дренажного бачка вертолета.
Основные данные топливной системы двигателя:
| Избыточное давление топлива на входе в НР-40ВА | 0,4...1,2 кгс/см2 |
| Максимальное давление топлива на выходе из НР-40ВА | 60 кгс/см2 |
| Избыточное давление топлива перед пусковыми форсунками воспламенителей | 3,5...4 кгс/см2 |
| Производительность насоса высокого давления | не менее 1000 л/ч |
Принцип работы топливной системы двигателя
При работе двигателей топливо из расходного бака двумя насосами ЭЦН-40 подается к насосам-регуляторам НР-40ВА двигателей. Из НР-40ВА топливо поступает в пусковую топливную систему в процессе запуска двигателя, а также в систему регулирования подачи топлива и к рабочим форсункам камеры сгорания. Подачей топлива к пусковым форсункам управляет блок электромагнитных клапанов. Давление топлива перед пусковыми форсунками редуцируется клапаном постоянного давления блока электромагнитных клапанов. К рабочим форсункам топливо поступает от насоса-регулятора в количестве, определенном системой регулирования.
|
|
Рабочим органом, изменяющим подачу топлива к форсункам, является дозирующая игла НР-40ВА. Изменением подачи топлива в камеру сгорания регулируется частота вращения турбокомпрессора и несущего винта (свободной турбины). Поэтому от насоса-регулятора часть дозированного топлива подводится через синхронизатор мощности СО-40 к регулятору оборотов свободной турбины РО-40М. Сервомеханизм иглы настраивается на такую подачу топлива, при которой частота вращения винта остается постоянной. Применение синхронизатора мощности позволяет устанавливать одинаковые режимы параллельно работающих двигателей.
Так же часть дозированного топлива из насоса-регулятора поступает к исполнительному механизму ИМ-40 системы ограничения температуры газа перед турбиной компрессора. При температуре газа выше максимально допустимой исполнительный механизм по сигналам системы, контролирующей температуру, перенастраивает дозирующую иглу НР-40ВА на уменьшение подачи топлива. Подача топлива к рабочим форсункам в процессе запуска двигателя регулируется с помощью пневматического автомата запуска НР-40ВА, к которому подводится атмосферный воздух и воздух из корпуса диффузора камеры сгорания (от компрессора).
|
|
Дренажные клапаны закрываются в момент запуска двигателя под действием давления топлива, поступающего к торцам золотников клапанов, когда его величина достигает 2,5-3 кгс/см2. Количество топлива, поступающего в дренажный бачок на работающем двигателе, определяется состоянием уплотнений агрегатов топливной системы, установленных на двигателе.
Топливная форсунка двигателя - двухсопловая, двухканальная, центробежная. Корпус форсунки имеет фланец крепления.
Во входную часть корпуса монтируются штуцеры подвода топлива первого контура и подвода топлива второго контура. В выходную часть корпуса монтируются распыливающие и фильтрующие элементы первого и второго контуров.
Распыливающими элементами первого контура являются завихритель и сопло-завихритель, а второго контура — сопло-завихритель и сопло.
| Подача топлива по первому контуру производится во время запуска двигателя и на всех режимах его работы. Подача топлива по второму контуру производится только на рабочих режимах при достижении в топливной системе определенного давления. |
Насос-регулятор НР-40ВА
Насос-регулятор НР-40ВА установлен на коробке приводов и обеспечивает: подачу топлива к форсункам двигателя, поддержание заданной Nтк, подачу топлива при запуске и разгоне двигателя от минимального до максимального режима, ограничение приведенной Nтк, ограничение мминимального и максимального Gт и максимальной tг, распределение топлива по двум контурам рабочих форсунок и останов двигателя, а также необходимую приемистость двигателя
|
|
Плунжерный насос повышает давление топлива и подает его к дозирующей игле и к клапану постоянного перепада давления на дозирующем сечении иглы. Через дозирующее сечение иглы, стоп-кран и винт ограничителя максимального расхода по двум параллельным клапанам топливо поступает через запорный и подпорный клапаны в коллектор I контура форсунок, а через распределительный и запорно-подпорный клапаны - в коллектор II контура форсунок.
Система управления «шаг-газ» и раздельного управления двигателями связана с рычагом регулятора частоты вращения ТК.
Количество топлива, поступающего к форсункам, зависит только от положения дозирующей иглы. Дозирующей иглой последовательно управляют: автомат запуска, регулятор оборотов турбокомпрессора, клапан минимального давления, ограничитель приведенной частоты вращения турбокомпрессора, исполнительный механизм ИМ-40 системы ограничения температуры газа, регулятор оборотов свободной турбины РО-40М и синхронизатор мощности СО-40.
В процессе запуска до частоты вращения малого газа (Nтк=64%) дозирующей иглой управляет автомат запуска. От режима малого газа до частоты вращения несущего винта Nнв=95±2% дозирующей иглой управляет регулятор частоты вращения турбокомпрессора. На всех рабочих режимах, когда Nнв=95±2%, положение дозирующей иглы зависит от работы регулятора РО-40М. При достижении максимально допустимых параметров в работу вступает один из ограничителей и управляет положением дозирующей иглы.
Синхронизатор СО-40
Синхронизатор мощности СО-40 входит в систему автоматического поддержания частоты вращения свободной турбины двигателя и предназначен для устранения разнорежимности работы двигателей. СО-40 состоит из золотникового механизма, управляемого мембранным чувствительным элементом. 
Принцип работы агрегата СО-40 основан на поддержании одинаковых давлений воздуха за компрессорами двух двигателей и на устранении разницы давлений путем подачи команды на увеличение режима двигателю, у которого давление воздуха за компрессором меньше.
|
Золотниковый механизм каждого из агрегатов СО-40 включается последовательно в топливную магистраль, соединяющую агрегат НР-40ВА с агрегатом РО-40М. К камерам мембранных чувствительных элементов агрегатов СО-40 подведены давления из-за компрессоров двигателей.
Положение золотника задано пружиной таким образом, что при равенстве давлений в мембранных камерах или при большем давлении в камере А золотник не дросселирует выходное отверстие и не влияет на работу агрегата РО-40М, управляющего положением дозирующей иглы агрегата НР-40ВА. При рассогласовании в работе двигателей СО-40 обеспечат выравнивание работы двигателей.
В случае, если агрегат РО-40М левого двигателя настроен на частоту вращения свободной турбины несколько большую, чем агрегат РО-40М правого двигателя, то золотник правого агрегата СО-40 вследствие повышенного давления в камере Б по сравнению с давлением в камере А начнет перемещаться вниз (по схеме) и дросселировать выходное отверстие к агрегату РО-40М правого двигателя. Это вызовет перемещение дозирующей иглы агрегата НР-40ВА в сторону увеличения подачи топлива до момента установления равенства давлений в мембранных камерах агрегатов СО-40 в пределах, заданных конструкцией топливной системы. В результате этого режимы работы обоих двигателей будут выравнены. Регулировочным элементом СО-40 является винт.
Синхронизатор СО-40 работает только на тех режимах, когда подачей топлива управляет регулятор РО-40М. При этом допускается разность частот вращения двигателей на рабочих режимах в пределах 2%.
Регулятор оборотов РО-40М
Регулятор оборотов РО-40М установлен на корпусе главного привода и получает вращение от вала свободной турбины через приводную рессору. Регулятор оборотов РО-40М предназначен:
- для ограничения частоты вращения свободной турбины (несущего винта) путем воздействия на поршень дозирующей иглы агрегата НР-40ВА в сторону уменьшения подачи топлива в двигатель;
- для предотвращения раскрутки свободной турбины более Nнв=126 ± 3% в случае нарушения кинематики передачи мощности от нее к несущему винту (происходит автоматическое выключение двигателя).
РО-40М входит в состав системы защиты турбины винта (СЗТВ).
|
К плоскому клапану подводится топливо из канала между жиклером и дроссельным пакетом. До Nнв=93% пружина удерживает плоский клапан в закрытом положении, т.е. РО-40М не работает.
Если Nнв>95%, центробежные силы грузиков открывают плоский клапан, часть дозированного топлива идет на слив, дозирующая игла перемещается на уменьшение подачи и раскрутка свободной турбины и несущего винта прекращается.
На всех рабочих режимах (при правой коррекции) управление подачей топлива в двигатель осуществляет РО-40М.
В случае нарушения кинематической связи ротора свободной турбины с валом несущего винта и последующей неуправляемой его раскрутки на заданной настройкой частоте вращения ротора автоматически срабатывает СЗТВ, т. е. под действием центробежных сил грузики через шток передают усилие на рычаг, который перемещает клапан золотника до упора в резиновое седло. По сигналу РО-40М насос-регулятор резко уменьшит подачу топливв и двигатель выключится. Повторный запуск двигателя будет невозможен.
Для проверки надежности работы СЗТВ в агрегате РО-40М предусмотрено специальное устройство с двухпозиционной фиксацией винтом (2) на два режима работы системы:
- рабочий режим - частота вращения срабатывания Nст=126±3 %;
- контрольный режим - частота вращения срабатывания Nнв=94±4 %.
Исполнительный механизм ИМ-40
Исполнительный механизм ИМ-40 является составной частью системы ограничения температуры газов перед турбиной компрессора и представляет собой электромагнитный топливный клапан с блокировкой по частоте вращения Nтк=93±1%.
Система ограничения температуры состоит из комплекта (17 шт.) сдвоенных термопар Т-80Т, усилителя сигналов термопар УРТ-27, исполнительного механизма ИМ-40, сигнальной лампы, индикатора отказа, переключателя проверки и арматуры.
Термопары Т-80Т установлены на корпусе соплового аппарата первой ступени турбины компрессора, а механизм ИМ-40 — на кронштейне корпуса компрессора. Остальные элементы системы расположены на вертолете и в кабине экипажа.
| 
|
|
Основными элементами агрегата ИМ-40 являются: электромагнитный клапан, жиклер, клапан блокировки с золотником, постоянный жиклер с фильтром и сменный жиклер.
Клапан блокировки предотвращает срабатывание ИМ-40 от ложных сигналов УРТ-27 на малой частоте вращения турбокомпрессора (до Nтк=93±1%).
При повышении температуры газа выше 880 °С усилитель УРТ-27 по сигналам термопар включает исполнительный механизм ИМ-40. Электромагнит МКТ-4-2 срабатывает на открытие клапана с частотой, пропорциональной забросу температуры газа. При этом часть дозированного топлива перепускается на слив, дозирующая игла НР-40ВА перемещается на уменьшение подачи топлива к форсункам, что приводит к уменьшению температуры газа перед турбиной.
Срабатывание ИМ-40 контролируется по загоранию сигнальной лампы, предупреждающей об опасном повышении температуры газа.
При забросе температуры газа на 100 °С выше настройки задатчика УРТ-27 (до 980±5 °С) когда даже полное включение электромагнита не способно снизить температуру, срабатывает защита и загорается световое табло индикатора отказа «Отказал левый УРТ» или «Отказал правый УРТ».
При проверке УРТ-27 температура срабатывания занижается на 200 °С, до 680 °С.
Блок электромагнитных клапанов
Блок электромагнитных клапанов с клапаном постоянного давления входит в состав пусковой топливной системы двигателя и установлен на корпусе компрессора слева.
При включении электромагнитного клапана №1 топливо с высоким давлением поступает к клапану постоянного давления (КПД), который редуцирует его давление до 3...4 кгс/кв.см и подает к пусковым форсункам воспламенителей. Регулировка давления топлива осуществляется подбором шайбы клапан постоянного давления.
В конце цикла работы пусковой панели системы запуска электромагнитный клапан №1 закрывается и на несколько секунд включается клапан №2, перепускающий воздух из через пусковую магистраль. Воздух проходит через пусковые форсунки и продувает пусковую магистраль в дренаж, что предотвращает коксование топлива в форсунках и магистралях.
Блок дренажных клапанов
Дренажная система двигателя обеспечивает: - слив топлива из агрегатов топливной и гидравлической систем; - слив топлива и масла из камеры сгорания, из корпусов сопловых аппаратов турбин, из полости четвертой опоры двигателя и из выхлопного патрубка; - слив топлива из коллекторов рабочих форсунок после останова двигателя, а также из магистралей пусковой системы.
Дренаж из сальников приводов НР-40ВА и РО-40М отводится отдельной трубкой в сливной бачок, установленной на вертолете.
Несгоревшее топливо из камеры сгорания корпусов сопловых аппаратов турбин и из коллекторов рабочих форсунок обоих контуров рабочих форсунок сливается в блок дренажных клапанов. Слив производится только при остановленном двигателе, когда все дренажные клапаны открыты. Во время работы двигателя дренажные клапаны закрыты.
В процессе запуска двигателя дренажные клапаны закрываются давлением топлива, подводимым от НР-40ВА, когда это давление достигает значения 2,5...3 кгс/см2.
При останове двигателя и прекращении работы топливного насоса клапаны открываются под действием пружин.
Во избежание засорения дренажных клапанов топливо, сливаемое из камеры сгорания и корпусов сопловых аппаратов турбин, фильтруется сетчатым фильтром.
| Из блока дренажных клапанов топливо отводится в сливной бачок трубкой, в которую также подключается дренаж из топливной пусковой системы, полости четвертой опоры двигателя и выхлопного патрубка. |