CC BY
209
Лихачев Е. А. Likhachev Е. А.
старший преподаватель кафедры «Информационно-измерительная техника» Факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, ФГБОУВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Российская Федерация
Зайцева А. А. Zajceva А. А.
кандидат технических наук доцент кафедры «Информационно-измерительная техника» Факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Российская Федерация
УДК 621.45.05
МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ И РЕГУЛИРОВКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВХОДНОГО НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА ДВИГАТЕЛЯ ТИПА ТВ3-117 С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Важнейшим требованием, выполнение которого необходимо обеспечить в процессе эксплуатации летательного аппарата (ЛА), является высокая безопасность полета при низкой экономичности перевозок, которая в значительной степени зависят от надежности работы и экономичности двигателей, установленных на летательном аппарате. Исходя из этого, к двигателям ЛА предъявляются следующие основные требования:
— обеспечение заданных летно-технических данных ЛА;
— большой ресурс и надежность в работе при всех возможных условиях применения ЛА;
— экономичность на всех режимах работы силовой установки.
Поскольку в процессе эксплуатации ЛА (особенно в районах с повышенным содержанием в атмосфере абразивных частиц) происходит износ лопаток силовой установки, возникает необходимость их регулировки с целью выравнивания до нормы, заданной заводом-изготовителем, мощностных характеристик.
Технология проведения проверки характеристики входного направляющего аппарата двигателей типа ТВ3-117 представляет собой сложный и относительно долгий процесс, требующий от обслуживающего персонала определенных навыков по выполнению такого рода работ.
Предлагаемый способ проверки и регулировки не несет в себе отклонений от технологии проверки завода-изготовителя, а лишь усовершенствует ее, сводя всю проверку к банальной работе с ЭВМ, не требующей при этом специальной подготовки. Данный способ позволяет проверить оба двигателя за считанные минуты и получить точные данные для их регулировки.
Все это ведет к сохранению ресурса двигателей, экономии топлива и времени.
Ключевые слова: входной направляющий аппарат, энкодер, турбовальный авиационный двигатель ТВ3-117, термопара, контроль, силовая установка, турбина компрессора, частота вращения турбокомпрессора, положение лопаток входного направляющего аппарата.
THE METHOD OF CHECKING AND ADJUSTING THE CHARACTERISTICS OF THE INPUT GUIDE APPARATUS TYPE OF ENGINE TE3-117 WITH THE USE OF COMPUTER
TECHNOLOGY
The most important requirement that you must provide in the process of operation of the aircraft, is a high safety at a low cost transportation, which largely depend on the reliability and efficiency of the engines installed on the aircraft. On this basis, the aircraft engines must meet the following basic requirements:
— ensuring specified flight technical data of the aircraft;
— a great resource and reliability under all possible conditions of use of the aircraft;
— efficiency in all modes of operation of the power plant.
Because the process operation of the aircraft (especially in areas with a high content in the atmosphere, abrasive particles) the wear of the blades of the power plant, there is a need of adjustment in order to align Yes standards specified by the manufacturer performance.
The technology of verification characteristics of the input guide apparatus type of engine TV3-117 is a complex and relatively long process that requires personnel with certain skills to implement such work.
The proposed method of checking and adjusting does not carry deviations from the technology validation of the manufacturer, but only improves it, reducing the whole test to just working with computers, without requiring special training. This method allows to test both engines in a matter of minutes and obtain accurate data to adjust.
All of this leads to preserving engine life, save fuel and time.
Key words: inlet guide vanes, encoder, aircraft turboshaft engine TB3-117, thermocouple, control, power plant, turbine compressor, speed of turbocharger, position of blades input guide apparatus.
Активно развивающийся в настоящее время вертолетный рынок вызывает обострение конкуренции между производителями. В целях получения преимущества перед конкурентами на предприятиях осуществляются непрерывная модернизация и сертификация выпускаемой продукции, техническое перевооружение, совершенствуется система менеджмента качества в соответствии с требованиями международных стандартов.
В основе эффективной работы двигателей типа ТВ3-117 лежит «Входной направляющий аппарат» (ВНА) лопаточного типа. Аппарат ограничивает поток забираемого двигателем воздуха при уменьшении его потребления. При этом происходит плавное регулирование производительности с одновременным пропорциональным изменением энергопотребления [1, 2].
В процессе выполнения работ по проверке характеристик углов направляющих аппаратов двигателей типа ТВ3-117, устанавливаемых на вертолёты Ка-27, Ка-28, Ка-31, Ка-32, Ми-17, Ми-8МТ, Ми-171, Ми-172, постоянно возникают трудности при снятии показаний
с лимба для замера углов поворота ВНА при работающем двигателе и построении реальной характеристики ВНА.
Методика проведения проверки характеристик ВНА (рисунок 1).
/ ? 7
1 — ноутбук; 2 — блок сбора данных;
3 — термопары Рисунок 1. Схема проведения работ, связанных с регулировкой входного направляющего аппарата
Перед началом выполнения работ требуется выполнить следующие требования:
— командир воздушного судна запрашивает метеостанцию о погодных условиях, скорость ветра должна быть не более 5 м/с;
— для уменьшения влияния задува выхлопных газов вертолет располагается на
открытой площадке против ветра или с направлением ветра около 20° справа.
Далее производится запуск двигателей и забиваются в программу «Характер» заданные и фактические значения частоты вращения турбокомпрессора (после трёхминутного режима), полученные путём визуального наблюдения за индикатором тахометра двигателя.
Далее по запросу от ноутбука через блок согласования по радиоканалу происходит опрос блока сбора данных (2 на рисунке 1) о положении лопаток направляющего аппарата турбокомпрессора и температуры атмосферного воздуха на входе в двигатель.
В качестве датчика, определяющего положения лопаток ВНА, выбран энкодер абсолютного типа с использованием системы исчисления — код Грея [3].
Применение сенсора, основанного на кодах Грея, обусловлено:
— отсутствием ошибок инициализации (при запуске системы ясно, в каком положении находимся);
— отсутствием ошибок при подсчете импульсов на границах, «дребезжание» легко определяется по направлению;
— возможностью определить направление вращения;
— отсутствием проблемы с граничными положениями — меняется одновременно не более 1 бита [4].
Далее программа производит расчет и выводит результат настроек направляющего
аппарата. График зависимости угла поворота лопаток от приведенных оборотов компрессора строится по замеренным приборами частоте вращения турбины компрессора и температуре атмосферного воздуха.
Схема на рисунке 2 показывает принцип работы блока сбора данных (БСД) и его связь с ноутбуком через блок согласования.
Блок сбора данных выполнен в отдельном корпусе и состоит из микроконтроллера (МК), который обеспечивает опрос датчика положения лопаток ВНА — энкодера (Э), датчиков измерения темературы — термопар и схемы приемопередатчика (ПП), которая обеспечивает передачу данных в ноутбук (ПК) по радиоканалу через блок согласования (БС).
Поскольку блок сбора данных является полностью автономным, он имеет встроенный источник питания — литиевый элемент 3 В. Ток потребления покоя составляет менее 1 мкА, ток потребления при передаче данных около 8,5 мА.
Блок согласования (БС) также выполнен в отдельном корпусе и состоит из микроконтроллера (МК), приемопередатчика (ПП) и схемы согласования (ССЗ) энергетических уровней с защитой от статического электричества для связи с ноутбуком.
Управление блоком сбора данных осуществляется со стороны ноутбука. Расчет характеристик параметров ВНА производится по специальной программе «Характер» на ноутбуке.
Рисунок 2. Электрическая функциональная системы контроля и регулировки параметров ВНА
( UH GIN
Ввод первоначальных значений и переменных
1, TewnejKiiapä воздуха (по уиалчанн» = 21):
2. Полученные значения НТК:
- НТК 85
- НТК 90
- НТК 35
3. Тахометр через 3 кинуты:
- НТК 85
- НТК 90
- НТК 95
4. Эначния углов:
- при 05*
- при ЭВУ.
- при 95У.
5. Иаг изменения угла (по унолчлнит 11 1):
86 .19Z11 91.57900 96.66766
S5
' 288
^273-+г„,
90
288 "J273I г,.
BEGIN
Ввод первоначальных значении и переменных
Температура воздуха (по умолчанию = 22)'
2. Помученные значения НТК:
- НТК 85
- НТК 90
- НТК 95
3. Тахометр через 3 минуты:
- НТК 85
- НТК 90
- НТК 95
4. Значь»» углов:
- при 85я
- при 90z
- при 95V.
5. Шаг изменения угле
(по умолчанию - 1):
86.49211 91.57988 96.66766
Построение зависимости: il,S-f№p -и». 1
страничными условиями; «iü = 1.5-(100 - nr*|rî
«aï - 1.5 - (100 «Г) i
<*ЯА = 1,5- (100 - пГ ) н
= 1,5-(100 -
и пределами: $0 — 2&5 .J
- 6 J-D i
Рисунок 3. Первый этап алгоритма программы «Характер»
Рассмотрим алгоритм работы программы «Характер».
На первом этапе (рисунок 3) в программу поступают данные о температуре наружного воздуха 7 и вводятся замеренные значения показаний частоты вращения турбокомпрессора п .
А т. к. зам.
Далее прямым движением рычага раздельного управления двигателем (РРУД) без корректировки частоты вращения птк в сторону снижения двигатель выводится на режимы, приблизительно соответствующие п = 85 %,
А т.к.пр. ^
90 % и 95 %. На каждом режиме в программу
вводится значение п непосредственно
т.к.зам. ^
после изменения положения РРУД и через три минуты [5].
На втором этапе (рисунок 4) проводится анализ полученной характеристики ВНА. Если полученная характеристика находится в зоне возможной корректировки положения лопаток ВНА, то выводятся рекомендации регулировочных работ. Если значения характеристики не попадают в зону возможной корректировки угла установки ВНА, то принимается решение об отстранения двигателя от эксплуатации.
Тиигаграт«»* ' 15.2 Шчм НЬ • и
Чгь* 40 • 1Ь Ь « > II
в -трк ним
Поворот 1-11ропт ян Ь'!Ъ
Построение усредненной прямой на зависимости
аш = 1,5 (100 - п^) по трем точкам с координатами
1: яр» „ЯЛ
2Г: ■а*
прие "яд»'" НА ■■«90
& „Я*
Вывод графического изображения системы координат и расположенных в ней граничных условий и усреднённой прямой, построенной по трём
Сравнение прямой, построенной по трем точкам с граничными , условиями" «¿=1,5-(100-101
пределы границ
Рисунок 4. Второй этап алгоритма программы «Характер»
Расчет регулировки наклона характеристики углов ВНА компрессора производится из условия: - увеличение дайны плеча ¡1 (заворачивание регулировочного винта на четыре оборота)
СфНЕ О ДНТ К таеНЫПеНЮО >ТЛЗ у я агшшзпоо а**
точа* 85 и 95% ~ из Iе против часовой стрелки (смотри график); ■ уменьшение длины плеча I) (отворачивание регулировочного винта на четыре оборота) приводит к "увеличению \тла у и изменению о^ на крайних точках 85 н ^ на Iй по часовой стрелки (смотря график)
Расчет параллельного смещения характеристики углов ВНА компрессора производится нл условия: -увеличение длины тяги /; (отворачивание проушины ка одна оборот) смешает характеристику ВНА = на 1,5° вверх; -уменьшение длины тяги (завооачиванне ироушшы ва одна оборот) смещает характеристику ВНА = на 1.5е вниз.
вами даинме:
Угол при ■ Угол при 9вх -Угол при 95/: = 22 16.5 11
ТвМЛОрд туря I
.. .те зеле инеевннь IX НЭМВНВМИЙ
Угол при 85Х = 1 19.32796
Угол прн ЭвУ. * 16.$
Угол при 9Б* * 1 0.272851
графем ЦОШЛЭТЙ
[ резупьи» отображенного и« графике» вам нмйвддн*
завернуть (вынырнуть, еелн со знаком минус) регулировочный »нт на .1117896 оборатд(ов), что увеличит (^книит, если со знакам минус) домну плеча не 5,5В94вгЕ-г мм: повернуть тендер тяги на -,Э(ВОПО! оборота(он) или повернуть проушину на -1.6 оборота(ов) (я ибрятнуш сторону, если со знлкои нинус).
Результаты расчета регулировки наклона и параллельного смещения характеристики углов ВНА: -число оборотов регулировочного
винта (минус - означает заворачивание); -число оборотов проушины (минус - означает заворачивание)
Регулировать нельзя, двигатель отстранить от эксплуатации—
Рисунок 5. Построение графика зависимости угла поворота от приведенной частоты вращения турбокомпрессора
На каждом режиме определяется положение лопаток ВНА и заносится в программу, которая по измеренным значениям строит фактическую характеристику ВНА (рисунок 5).
На рисунке 6 представлена схема проведения регулировок ВНА.
Для регулировки углов установки лопаток ВНА используются тендер тяги (5) и регулировочный винт (1). Выводы
Применение данной методики имеет ряд преимуществ перед базовой:
— минимальное время на монтаж и демонтаж;
Г i 6 в
XJ!
J
5
Список литературы
1. Богданов Р. Л., Михеев Д.Д., Скул-ков Ю.С. Конструкция вертолетов: учебник для авиационных техникумов. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.
2. Ефанов В.Н., Токарев В.П. Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы: учеб. пособие для сту-
— минимальная доработка аппаратуры в части крепления датчика определения угла поворота энкодера абсолютного типа, предназначенного для крепления приспособления отметчика У6360-2901;
— отсутствие тарировочных работ;
— высокая точность построения фактической характеристики углов ВНА в электронном виде;
— оперативная корректировка характеристики углов ВНА с помощью программы;
— автономность аппаратуры (не нужна б/сеть вертолёта);
— всепогодность.
дентов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Приборостроение» и специальности «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы». М.: Машиностроение, 2010. 783 с.
3. Неретина В.В. Основы проектирования цифровых вычислительных устройств приборных комплексов: учеб. пособие по
1 — регулировочный винт; 2 — пломба; 3 — контрольное отверстие; 4 — рычаг общего шага; — тендер тяги; 6 — силовой рычаг насоса-регулятора; 7 — упор малый газ; 8 — метка Б; 9 — метка А; 10 — тяга силового рычага; 11 — упор «Взлет»; 12 — метка В; 13 — место установки ключа для поворота лопаток ВНА вручную; 14 — пружина; 15 — энкодер Рисунок 6. Схема проведения регулировок ВНА
дисциплине «Цифровые вычислительные устройства и микропроцессоры приборных комплексов». Уфа: УГАТУ, 2010. 145 с.
4. Хелд Г. Технологии передачи данных. СПб.: Питер, Изд. группа BHV, 2003. 720 с.
5. Михеев С.В. Вертолет Ка-32А: руководство по технической эксплуатации (8 книг). Ухта: ОАО «Камов», 1993. 3376 с.
References
1. Bogdanov R.L., Miheev D.D., Skul-kov Ju.S. Konstrukcija vertoletov: uchebnik dlja aviacionnyh tehnikumov. M.: Mashinostroenie, 1990. 272 s.
2. Efanov V.N., Tokarev V.P. Aviacionnye pribory i izmeritel'no-vychislitel'nye kompleksy:
ucheb. posobie dlja studentov vuzov, obuchajushhihsja po napravleniju podgotovki «Priborostroenie» i special'nosti «Aviacionnye pribory i izmeritel'no-vychislitel'nye kompleksy». M.: Mashinostroenie, 2010. 783 s.
3. Neretina V.V. Osnovy proektirovanija cifrovyh vychislitel'nyh ustrojstv pribornyh kompleksov: ucheb. posobie po discipline «Cifrovye vychislitel'nye ustrojstva i mikropro-cessory pribornyh kompleksov». Ufa: UGATU, 2010. 145 s.
4. Held G. Tehnologii peredachi dannyh. SPb.: Piter, Izd. gruppa BHV, 2003. 720 s.
5. Miheev S.V. Vertolet Ka-32A. Ruko-vodstvo po tehnicheskoj jekspluatacii (8 knig). Ukhta: OAO «Kamov», 1993. 3376 s.
