§ 2. Автоматическое регулирование работы ЖРД |
ЮТ |
При этой схеме измеряют расходы горючего и |
окислителя |
в данную единицу времени и их соотношение сравнивают с расчет ным значением. Отклонение соотношения от расчетного вызывает сигнал регулирования, с помощью которого подача горючего (или окислителя) через управляющее звено увеличивается или умень шается до тех пор, пока это отклонение не достигнет допустимой
величины. В таких схемах могут быть применены устройства как со ступенча тым, так и с непрерывным регулирова
нием.
На фиг. 11.10 показана удобная схема системы автоматического регули рования соотношения компонентов
Фиг 11.10. Схема ре |
Фиг. 11.11. |
Схема |
автоматического |
||||||||
гулирования |
соотно- |
регулирования тяги |
двигателя путем |
||||||||
шения |
|
компонентов |
сравнения |
ее |
величины или |
давления |
|||||
топлива методом "из- |
в камере |
сгорания |
с |
их |
заданными |
||||||
мерения |
разности |
дав |
|
|
значениями. |
|
|
||||
лений |
в |
топливных |
/—трубопровод |
горючего, |
2—трубопровод |
||||||
баках двигателя |
вы |
4—прибор, измеряющий тяговое усилие. |
|||||||||
сотного снаряда. |
|
окислителя, |
3—регулирующие |
|
клапаны, |
||||||
|
5—камера двигателя, |
6—датчик |
давления |
||||||||
/—бак окислителя. 2—бак |
газов в камере сгорания, 7—сигнал давле |
||||||||||
горючего, 3—дифференциаль |
ния в камере сгорания, 8—сигнал величины |
||||||||||
ный манометр. |
4—регулятор |
тяги, 9—задаваемое значение |
тяги двига |
||||||||
соотношения компонентов |
теля |
(давления), |
10—регулятор тяги. |
|
топлива, 5—привод исполни |
|
|
|
|
тельного дросселя. 6—гидрав |
топлива |
методом |
измерения |
разности |
лический дроссель, 7—камера |
||||
двигателя. |
гидростатических |
давлений |
компонен- |
|
|
тов в баках. |
|
|
|
В этой схеме регулирования ртутные дифференциальные мано
метры, находящиеся в баках окислителя и горючего, при наличии разности давления своей поверхностью замыкают накоротко петли
проволочных сопротивлений, расположенных в поясках маномет ров, что оказывает влияние на измерительный механизм регуля тора.
Постоянство тяги двигателя можно регулировать, изменяя рас ход топлива в камеру сгорания или давление газов в ней. В про
стейшем случае давление впрыска компонентов топлива и, следо
вательно, подачу топлива можно изменять механически при помо щи дросселирующего устройства (фиг. 11. 11). В качестве регули-
698 Гл. И. Режимы ЖРД и автоматическое регулирование их работы
руемого параметра обычно служит давление в камере сгорания. В тех случаях, когда необходимо выдержать неизменной тягу дви
гателя по высоте полета, вспомогательным параметром должно быть давление окружающей среды. Влияние изменения тяги будет учитываться и в тех случаях, когда регулирующим параметром бу дет тяга двигателя. В особых случаях можно применять регулиро вание по суммарному ускоре
нию снаряда.
В настоящее время в двига
телях с турбонасосным агрега
том требуемое изменение пода
чи топлива достигается умень
|
|
|
шением |
числа |
оборотов |
ТНА. |
|
|
|
|
В данном случае давление в |
||||
|
|
|
камере сгорания воспринимает |
||||
|
|
|
ся и сравнивается с давлением |
||||
Фиг. 11.12. Схема автоматического регу |
подачи, пропорциональным ве |
||||||
лирования |
тяги и соотношения компо |
личине |
потребной |
тяги. |
Раз |
||
|
|
нентов топлива. |
ность давлений передается со |
||||
1, 2—tq |
же. |
что и на фиг. II. И, 5—измери |
ответствующему |
регулятору, |
|||
тель скорости потока, 4—регулирующие клапа |
расположенному у входа в га |
||||||
ны, 5—регулятор соотношения компонентов |
|||||||
компонентов топлива. 7—перепускное устрой |
зогенератор, для |
обеспечения |
|||||
топлива, |
6—задаваемое значение соотношения |
соответствия |
между действи |
||||
ство, 8—датчик давления газов в камере сго |
|||||||
рания. 9—регулятор давления газов в камере |
тельной тягой и тягой при дан |
||||||
сгорания, 10—задаваемое значение давления в |
|||||||
|
|
камере сгорания. |
ной подаче. .Этот способ |
регу |
|||
шой |
недостаток — значительную |
лирования ТНА имеет боль- |
|||||
инерционность системы. |
|||||||
Система автоматического регулирования должна |
исключать, |
||||||
возможность изменения заданного числа оборотов турбины более
.5% и стабилизировать работу двигателя при заданной тяге.
Если необходимо одновременно регулировать несколько пере
менных параметров двигателя, например тяги, соотношения компо
нентов топлива, то применяют многократное регулирование
(фиг. 11. 12). Принцип этого регулирования состоит также в срав нении в регуляторе заданного значения параметра с замеренным
и воздействии на положение дроссельных топливных клапанов или обороты ТНА. Наиболее эффективным является воздействие на число оборотов ТНА, так как при этом насосы изменяют свое число оборотов на одну и ту же величину, что предотвращает значитель ные отклонения величины у.
Соответствующая блок-схема многократного регулирования
(фиг. 11. 13) показывает, что здесь появляются поперечные связи, которые могут влиять в последующем на устойчивость работы дви гателя. При этом параметр регулирования тяги рк определяется не только регулирующим участком 4, но через поперечную связь 6 — параметром, регулирующим соотношение компонентов топлива. Возмущающий фактор, например Z\, влияет не только на рк, но
610 Гл. 11. Режимы ЖРД и автоматическое регулирование их работы.
В приведенном здесь примере вопрос касался автоматического
регулирования только одной камеры двигателя. Практически воз можно соединение нескольких камер двигателя в одну общую схе
му регулирования. В многокамерных ЖРД во избежание несиммет
ричности регулирующей силы тяги необходимо строго взаимное согласование тяг отдельных камер (двигателей). Блок-схема мно гокамерного двигателя без системы регулирования соотношения
компонентов топлива показана на фиг. 11. 15.
Фиг. 11.15. Блок-схема системы автоматического регули рования многокамерного ЖРД (за исключением регулиро вания соотношения компонентов топлива).
1—клапан ГГ, 2—газогенератор, 3—главный регулятор, 4—газовая турбина, 5—регулятор оборотов турбины, 6—регулятор тяги, 7—на сос окислителя, 8—насос горючего, 9—воздействие фактора уско рения в полете, 10—магистраль окислителя, 11—магистраль горю чего, 12, 13 и 14—соответственно первая, вторая и третья камеры
двигателя.
Рассмотренные выше способы пригодны только для регулиро вания тяги в узких пределах, при которых незначительно нару шается устойчивость процесса сгорания вследствие косвенного изменения перепада давления компонентов топлива в форсунках.
При определении характеристик ЖРД на испытательном стенде целесообразно широко использовать автоматическое регулирование и дополнительно счетно-решающие машины, позволяющие устра нить возможные ошибки, свойственные «ручному» управлению,
и получить без дополнительных вычислений все необходимые ха рактеристики двигателя. Автоматическое регулирование при экспе риментальных исследованиях двигателя приводит также к эконо
мии топлива, более полному и точному определению необходимых
характеристик при уменьшении трудоемкости. Для примера ниже приведены схемы оборудования, где в качестве регулируемых па