Основные режимы работы ГТД

Для правильного и наиболее эффективного использование СУ на земле и в полете, обеспечение ее надежной работы и в рационального использования ресурса двигателя летчику необходимо знать допустимое непрерывной работы, значения контролируемых параметров и другие характеристики основных режимов работы двигателя: малого газа, крейсерского, номинального, максимального и форсированных.

Максимальный (взлетный) режим (М). Данный режим характеризуется максимальным уровнем развиваемой силы тяги Р_max, частота вращенияn_maxи температуры газаT*_{г max.} Ему соответствуют высокие (близкие к предельным) механические и тепловые нагрузки, поэтому общая допустимая наработка двигателя на максимальном режиме составляет лишь часть ресурса двигателя. В связи с этим время непрерывной работы двигателя на этом режиме в полете может ограничиваться 5 15мин. При опробовании двигателя на земле вследствие недостаточного охлождения турбины время непрерывной работы на максимальном режиме не превышает 15-60 с. На некоторых двигателях температура Т*_гподдерживается равной Т*_{г max}на режимах с n<n_max. Эти режимы также относятся к максимальным.

Максимальный режим используется при взлете, уходе на второй круг, наборе высоты, выполнении виражей и восходящих фигур пилотажа (боевого разворота, горки и др.), применении бортового оружия, для достижения максимальной скорости полета (для нефорсированных двигателей). При полетах на максимальном режиме летчику особенно важно контролировать величину Т*_maxи n_max.

Номинальный режим. Тяга двигателя на этом режиме Р_ном=(0,8÷0,9)Р_мах а частота вращения n_ном=(0,95÷1,0)n_мах. Время непрерывной работы двигателя на номинальном режиме обычно не ограничивается. Номинальный режим чаще всего используется при длительном наборе высоты и в полетах с оклозвуковой скоростью.

Крейсерские режимы. Это режимы, на которых двигатель может непрерывно работать без ограничении в течение всего ресурса так как нагрузки на элементы ГТД меньше предельных (n_кр 0,9n_мах; Т*_{г кр}<Т*_{г мах} ). На этих режимах удельный расход топлива имеет наименьшее значение, поэтому их используют при полетах на максимальную, дальностью и продолжительность. Кроме того, крейсерские режимы применяют при выполнении отдельных фигур пилотажа, при полетах по маршруту. Различают максимальный крейсерский режим с тягой Р_кр=(0,7÷0,8) Р_махи пониженный крейсерский режим, при котором тяга Р_кр=(0,5÷0,6) Р_мах.

Режим малого газа. На современных ТРД имеются режимы земного малого газа (ЗМГ) и полетного малого газа (ПМГ). Режим ЗМГ соответствует такой минимальной частоте вращения, при которой обеспечивается надежная и устойчивая работа двигателя. ЬягаТРД на этом режиме не должна превышать 3-5% Р_мах чтобы не увеличить длину пробега самолета. Частота вращения n_мг составляет 40-70% n_max.Время непрерывной работы на ЗМГ на земле ограничивается (10-80 мин) вследствие повышенной температуры Т*_г и снижение эффективности охлаждения турбины. Кроме того, на некоторых двигателях ограничения обусловлено возможностью засорения и закоксовывания топливных форсунок основной камеры сгорания из-за перегрева топлива при его малых расходах на этом режиме. Возникающая при этом сильная неравномерность потока газа на входе в турбину приводит к существенному повышению (в 2-3 раза) вибронагрузокна лопатки турбины.

ЗМГ в полете не используется, за исключением случаев перехода на ручное управление расходом топлива в двигателе, а также при посадке (на выдерживании). ЗМГ используется при рулении и проверки работоспособности самолетных систем в процессе опробования двигателя.

ПМГ имеет повышенное по сравнению с ЗМГ значение частота вращения ротора. Это минимальный режим работы двигателя в полете. Режим ПМГ вводится для отдельных двигателей в целях обеспечения удобства управления двигателем в полете, уменьшение времени приемистости и повышения надежности работы камеры сгорания. Время работы на ПМГ не ограничивается. Этот режим используется в полете при выполнении нисходящих участков фигур пилотажа, при снижении с больших высот, при боевом применении, а также при посадке (на выравнивании).

ТРДФ кроме перечисленных имеют форсированные режимы. Минимальному форсированному режиму (МФ) соответствует наименьшая форсированная тяга Р_минф. Для улучшения боевых свойств самолета стремятся расширить диапазон изменения форсированной тяги двигателя и по возможности приблизить тягу на режиме МФ к ее значению на максимальном режиме. Однако это ограничивается сложностью обеспечениянадежной работы форсажной камеры пр малых расходах топлива в ней. Поэтому Р_мин>Р_мах и при включении форсированных режимах летчик ощущает резкое увеличении продольной перегрузки в виде толчка. Частота вращения и температура Т*_г на режиме МФ может снижаться\ по сравнению с Т*_{г мах.} Минимальный форсированный режим используют при взлете, выполнения восходящих фигур пилотажа (боевого разворота, переворота, петли, косой петли и др.), боевом применении.

Полный форсированный режим (ПФ)соответствует максимальной форсированной тяге Р_Пф составляет (1,4-1,6)Р_мах при максимальных значениях nи Т*_г. Полный форсированный режим используется пр взлете, выполнении восходящих скоростей полета,при применении бортового оружия. Режимы заключенные между полным и минимальным форсированным режимом, называется частичными форсированными режимами.

Время непрерывной работы на форсированных режимах в полете может ограничиваться. При опробовании ТРД на земле время работы на этих режимах превышает 15-30 сек. Вместе с тем при использовании максимального и форсированных (Ф) режимов работы современных двигателей необходимо помнить, что эти режимы оказывают существенное влияние на надежность и ресурса двигателя.

Суммарная наработка в полете на масс и форсажных режимах обычно составляет не более 30-35% общего ресурса двигателя. Его учет ведется по записям и формуляре воздушного судна (с-та).

Известно, что надежность и ресурс двигателя в большой степени определяется рабочими и сопловыми лопатками и дисками турбины, которые испытывают наибольшие тепловые и динамические нагрузки на режимах М и Ф. На основании исследований установлено, что именно циклические нагрузки, вызываемые включением (выключением) режимов М и Ф, а также резкое изменение частоты вращения (при приемистости) ограничивают ресурс и снижабт надежность двигателя. Поэтому определенное влияние на ресурс и надежность двигателя оказывает различие в технике пилотирование летчиков (курсантов) при выполнении одного и того же упражнения, в результате чего число включений режимов М и Ф, а также перемещений РУД, при которых частота вращения значительно изменяется (на 10% и более), у разных летчиков (курсантов) существенно различны. При этом имеет место нерациональной расходование установленной наработки двигателя на максимальных и форсированных режимах. Кроме того, увеличивается вероятность обрыва лопаток турбины.

Заметим также, что в процессе эксплуатации двигателя ухудшаются характеристики его элементов, что вызывает некоторое повышение температуры газа за турбиной (на 4-5% при 1000 ч наработки), повышение удельного расхода топлива, снижение запаса устойчивости компрессора. Повышение температуры газа перед турбины снижает ее надежность. Известно, что сохранении частоты вращения ротора постоянной увеличение температуры Т*_г на 1% уменьшает запас прочности в лопатках турбины на 3-10%. Из всего сказанного выше следует, что обеспечения полной выработки ресурса двигателя (снижения числа досрочных съемов двигателей) и поддержания его высокой надежности необходимы режимы М и Ф использовать рационально, а также установить оптимальное число приемистостей при выполнении полетов. С этой целью в учебных полетов в некоторых случаях целесообразно использовать вместо максимального пониженные режимы работы двигателя. Например, при наборе высоты, при полетов строем (когда ведущие пары должен установить такую скорость полета, при которой ведомому для сохранения места в строя не пришлось бы часто использовать максимальный режим), при выполнении некоторых элементов сложного пилотажа и др.

При взлете наборы высоты используется обычно максимальный или полный форсированной режим независимо т массы самолета, длины ВПП, температуры окружающей среды, профиля препятствии и траектории полета при наборе высоты. Учет перечисленных факторов иногда позволяет уменьшить тягу двигателя при взлете.

При выполнении учебных полетов, когда это не противоречит эксплуатационным ограничениям, вместо полного форсированного режима желательно использовать частичные форсированные режимы, характеризующиеся более низкими тепловыми и механическими нагрузками, действующими на элементы форсажной камеры и выходного устройства. Использование этих режимов особенно целесообразнопри программах управления двигателям, предусматривающих отключение раскрутки ротора, снижение температуры Т*_г и др.

Снижение режима всегда, когда это возможно, способствует повышению ресурса и надежности двигателя из-за уменьшения температуры Т*_г, при этом также снижается интенсивность ухудшения характеристик элементов двигателя.

Перечень режимов работы двигателей обычно корректируется с учетом практики и эксплуатации.

Поиск по сайту: