Устройство вертолета - Силовая установка вертолета (часть 1)
Силовая установка современных вертолетов состоит, как правило, из двух газотурбинных двигателей и обеспечивающих их систем (топливной, смазки, автоматического управления, противообледенительной и др.). Передача крутящего момента от двигателей к НВ осуществляется муфтами свободного хода с помощью главного редуктора, а к рулевому винту — с помощью промежуточного и хвостового редукторов, валов и муфт хвостовой трансмиссии. Муфта свободного хода передает крутящий момент выходного вала двигателя за счет сил трения, возникающих при заклинивании роликов между рабочими поверхностями ведущего и ведомого звеньев, только до тех пор, пока угловые скорости вращения ведущего и ведомого звеньев одинаковы. Как только угловая скорость ведомого звена (вала НВ) по тем или иным причинам превысит скорость ведущего (вала двигателя), муфта автоматически расцепляет части привода.
Управление мощностью обоих двигателей синхронизировано с управлением общим шагом НВ и осуществляется рычагом «шаг — газ», воздействующим через гидроусилитель на ползун автомата перекоса и одновременно на регуляторы топливных насосов двигателей. При перемещении рычага «шаг — газ» вверх увеличивается угол установки лопастей и соответственно тяга НВ с одновременным увеличением мощности двигателей. На переходных режимах полета управление двигатели осуществляется агрегатами системы автоматического управления (САУ). Основным регулирующим фактором автоматического управления силовой установкой служит подача топлива в камеры сгорания двигателей.
На крейсерских и номинальных режимах работы силовой установки регулируемым параметром является частота вращения ротора свободной турбины (а значит, и НВ). При этом во всем эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полета вертолета САУ обеспечивает примерную стабилизацию частоты вращения свободной турбины. На режимах «Малый газ» и «Взлетный» в качестве регулируемого параметра используется, как правило, частота вращения ротора турбокомпрессора. САУ обеспечивает устойчивую работу камеры сгорания двигателя на режиме малого газа и максимально допустимые тепловые нагрузки на взлетном режиме работы двигателя.
Для набора высоты пилот отклоняет рычаг «шаг — газ» вверх. С помощью гидроусилителя увеличивается общий шаг и потребная мощность НВ, которая сразу же становится больше располагаемой мощности двигателей. В результате частота вращения НВ начинает уменьшаться - НВ «нагружается» («затяжеляется»). Как только начнется уменьшение частоты вращения НВ и жестко связанной с винтом свободной турбины двигателя, регулятор частоты вращения свободной турбины увеличит подачу топлива в двигатель. Вместе с тем при отклонении вверх рычага «шаг — газ» происходит механическая перестройка регулятора частоты вращения турбокомпрессора на повышенный режим работы. В результате частота вращения турбокомпрессора и соответственно мощность двух двигателей синхронно увеличатся, а частота вращения НВ восстановит свое прежнее значение.
Дозирование топлива в двигателе для поддержания частоты вращения ротора осуществляется регулятором частоты вращения свободной турбины. Однако выход двигателя на новый режим повышенной мощности занимает определенное время, в течение которого частота вращения НВ отклоняется от своего постоянного значения. Желательно уменьшить время переходного процесса, для чего и применяют механическую перенастройку регулятора вращения ротора турбокомпрессора на повышенный режим.
Резкое увеличение подачи топлива при разгоне двигателя может вызвать опасный перегрев деталей газовоздушного тракта, неустойчивую работу компрессора, срыв пламени в камере сгорания из-за переобогащения смеси. Поэтому для обеспечения нормального разгона ротора турбокомпрессора рычаг управления регулятором подачи топлива следует перемещать в умеренном темпе. А поскольку этот рычаг кинематически связан с рычагом «шаг — газ», требуемый замедленный темп его перемещения не может быть гарантирован, особенно в усложненных полетных ситуациях, стимулирующих резкое перемещение пилотом рычага «шаг — газ» на увеличение общего шага НВ. Поэтому для автоматизации и безопасности процесса разгона ГТД в систему его управления включен автомат приемистости, программирующий подачу топлива при разгоне в зависимости от параметров рабочего процесса двигателя либо просто в зависимости от времени.
Приемистость — процесс увеличения мощности двигателя при резком перемещении рычага управления. Время приемистости — время от начала перемещения рычага управления двигателем до достижения заданной мощности. Различают полную или частичную приемистость двигателя. Полная приемистость — увеличение мощности двигателя с режима малого газа до максимального (взлетного, форсажного), частичная — с любого крейсерского режима работы, включая режим малого газа, до любого повышенного режима, включая максимальный.
Время полной приемистости некоторых эксплуатируемых вертолетных турбовальных ГТД (МИ 8) составляет 8 - 15 с, что лимитирует в определенной мере маневренные возможности вертолета.
Дросселирование — процесс уменьшения мощности двигателя при достаточно медленном и плавном перемещении рычага управления на уменьшение режима. Время дросселирования — время от начала перемещения рычага управления двигателем до достижения заданной мощности. Процесс быстрого уменьшения мощности двигателя при резком перемещении рычага управления обычно называют сбросом мощности (газа). Этот процесс считается предельным случаем дросселирования. ------------------------------------------------------------