Объекты регулирования и их математические модели (на примере ГТД)

Сущность и задачи регулирования ГТД

В газотурбинных двигателях протекают сложные газодинамические и тепловые процессы, составляющие рабочий процесс. Он состоит из ряда преобразований энергии, причем устройства, в которых совершаются такие преобразования, называются преобразователями. В ГТД такими преобразователями являются: камера сгорания, преобразующая химическую энергию топлива в тепловую энергию газов; пространство между компрессором и турбиной, в котором потенциальная энергия газа преобразуется в кинетическую энергию в сопловом аппарате турбины; система турбокомпрессор (турбина– вентилятор), преобразующая кинетическую энергию вращения в работу сжатия воздуха; пространство между турбиной и выходным соплом, в котором потенциальная энергия газов преобразуется в кинетическую энергию в реактивном сопле; воздухозаборник, преобразующий энергию набегающего потока в потенциальную.

Сложность авиадвигателей как объектов управления, специфические особенности газодинамических и тепловых процессов, происходящих в ГТД, случайность действующих на него возмущений, которые быстро изменяются во времени в широком диапазоне, занятость экипажа в полете переработкой информации, необходимой для выполнения полетного задания, делают невозможным качественное ручное управление ими. В таких условиях управление двигателем может осуществляться только средствами автоматики, которая позволяет свести функции управления к простейшим действиям. Поэтому целью управления авиационными ГТД является поддержание требуемого режима работы или изменение его в желаемом направлении при данных внешних условиях. Среди основных задач решаемых САУ ГТД, можно выделить:

– реализацию выбранных программ управления с требуемой точностью и приемлемым качеством во всем диапазоне изменения условий полета ЛА;

– защиту конструкции от механических и тепловых перегрузок;

– предотвращение неустойчивой работы элементов;

– обеспечение запуска двигателя в любых условиях эксплуатации, выхода их на заданный режим за минимальное время, и, возможности быстрого останова;

– коррекцию динамических свойств отдельных звеньев по режимам работы или условиям полета для получения требуемого качества управления;

– обеспечение различных блокировок, а также отключение того или иного автомата при определенных условиях;

– переключение с основных систем управления на резервные в целях обеспечения безопасности полетов при отказе.