Испытания топливорегулирующей аппаратуры

В настоящее время для испытания топливорегулирующей аппаратуры и связанной с ней автоматики находят применение стенды с обратной связью, в которых реальная топливорегулирующая аппаратура подключается к моделирующей установке, имитирующей динамические свойства двигателя

Структурная схема стенда с обратной связью включает в себя блок (модель ГТД), в котором на промышленной электронной моделирующей установке набраны дифференциальные уравнения, описывающие динамические процессы ГТД в натуральном масштабе времени при стандартных атмосферных условиях. В следующем блоке (имитаторе условий полета) вырабатываются поправки к решению дифференциальных уравнений в соответствии с заданными условиями испытания – высотой и скоростью полета.

Напряжение u_П, выработанное в результате решения дифференциальных уравнений с учетом поправок на высоту и скорость полета, поступает в специальное устройство стендового силового привода, задающего частоту вращения силовому приводу. Силовой стендовый привод приводит во вращение испытуемый топливорегулирующий агрегат и выполненный с ним заодно топливный насос. Топливо, подаваемое насосом, истекает из коллектора форсунок (или эквивалентные им жиклеры) в сливной бак, в котором создается соответствующее полетным условиям противодавление. Сигнал об истинной частоте вращения топливорегулирующего агрегата – напряжение u_Пэ, вырабатываемое первичным преобразователем, являющимся частью прибора, измеряющего частоту вращения, поступает на вход в установку, где сравнивается с сигналом, задающим частоту вращения. Сигнал о давлении (расходе) топлива - напряжение u_m, вырабатываемое первичным преобразователем, являющимся частью прибора, измеряющего давление (расход) топлива, поступает в первый блок (модель ГТД), где в соответствии со статической характеристикой, заложенной в нее, вырабатывается сигнал о необходимой частоте вращения топливорегулирующего агрегата.

В установившемся режиме сигналы на требуемые величины расхода топлива и частоты вращения соответствуют действительным. При приложении управляющего возмущения сектором газа или другим способом (например, через блок имитации условий полета) соответствие нарушается и под воздействием управляющих сигналов возникает переходный процесс в работе топливного агрегата, который протекает так же, как у реального ГТД.

В конструкции испытуемого агрегата могут быть устройства, управляющие системами регулирования сопла, направляющими аппаратами компрессора и др. В этом случае топливорегулирующий агрегат соединяется системами с исполнительными механизмами, сигналы о положении которых u_F, u_α и т.д. направляются в блок (модель ГТД).

Модель ГТД вырабатывает также сигналы, соответствующие работе сигнализаторов ограничителей по π_к*, р_к*, Т_г*, π_т* и других. С помощью этих сигналов осуществляется дополнительное воздействие на работу испытуемого агрегата.

Поскольку между механическими процессами, проходящими в топливорегулирующей аппаратуре, и работой электронно-моделирующей установки должна быть непрерывная связь, требуются специальные устройства, преобразующие температуру, давление, угловые и линейные перемещения, а также другие параметры, в электрические сигналы и наоборот. Устройства эти должны быть быстродействующими и обладать минимальными статическими и динамическими погрешностями. Для большинства параметров можно подобрать стандартные преобразователи, применяемые в приборостроении и испытательных установках. Трудности возникают обычно в создании силового стендового следящего привода, преобразующего маломощный управляющий сигнал в значительную мощность вращательного движения (до нескольких сот киловатт), так как у современных ГТД аппаратура регулирования выполняется в одном узле с аппаратурой топливопитания. Бесступенчатый привод может быть создан на базе механических, гидравлических или электрических машин. В последнем случае постоянная времени привода получается наименьшей и характеристики топливорегулирующей аппаратуры, снятые на стенде, мало отличаются от характеристик, снятых на двигателе.

Главным достоинством стендов с обратной связью является то, что они позволяют проводить работы по доводке топливорегулирующей аппаратуры до изготовления опытного образца двигателя, так как статические и динамические характеристики ГТД могут быть получены с достаточной точностью расчетом.

Кроме того, на подобных стендах возможно выявление дефектов в работе топливорегулирующей аппаратуры и отладка каждого экземпляра по типовой (осредненной) характеристике двигателя, набранной в блоке (модель ГТД), что уменьшает объем регулировок при сдаточных и контрольных испытаниях серийных ГТД.